正負(fù)牙滾珠絲桿的機(jī)械應(yīng)力分析需綜合其結(jié)構(gòu)特性、載荷分布及動(dòng)態(tài)行為。
正負(fù)牙絲桿在雙向傳動(dòng)中承受交替軸向力，滾珠與螺紋滾道的接觸面會(huì)產(chǎn)生周期性接觸應(yīng)力，易引發(fā)疲勞裂紋。長(zhǎng)行程應(yīng)用時(shí)，絲杠自重和外部彎矩會(huì)導(dǎo)致彎曲變形，增加局部應(yīng)力集中風(fēng)險(xiǎn)。預(yù)緊力過(guò)大會(huì)提高接觸應(yīng)力，加速磨損。過(guò)小則導(dǎo)致回程誤差和振動(dòng)，影響定位精度。高速運(yùn)行時(shí)，滾珠的離心力和慣性力會(huì)加劇動(dòng)態(tài)應(yīng)力，需通過(guò)臨界速度計(jì)算避免共振。摩擦熱和外部高溫環(huán)境會(huì)引起熱膨脹，導(dǎo)致絲杠與螺母的配合間隙變化，產(chǎn)生附加熱應(yīng)力。采用高強(qiáng)度合金鋼并通過(guò)氮化處理提升表面硬度，增強(qiáng)耐疲勞和抗磨性。精密磨削工藝控制螺紋滾道形狀誤差,減少應(yīng)力分布不均。增大滾珠接觸角，分散載荷應(yīng)力，降低接觸峰值應(yīng)力30％以上。根據(jù)負(fù)載動(dòng)態(tài)調(diào)整預(yù)緊力，平衡剛度與溫升矛盾。兩端固定支撐可減少?gòu)澢冃?，提升軸向剛度。通過(guò)有限元分析模擬應(yīng)力分布，優(yōu)化絲杠直徑與導(dǎo)程比例，避免固有頻率與工作頻率重合。長(zhǎng)行程絲杠需增加中間支撐或采用中空結(jié)構(gòu)，抑制彎曲振動(dòng)。高溫潤(rùn)滑脂或強(qiáng)制油冷系統(tǒng)可降低摩擦熱，減少熱應(yīng)力對(duì)精度的影響。定期清潔滾道雜質(zhì)，避免局部應(yīng)力集中導(dǎo)致的點(diǎn)蝕。甚于應(yīng)力壽命法預(yù)測(cè)疲勞壽命,定期檢測(cè)滾道磨損和預(yù)緊力衰減。垂直安裝時(shí)需額外預(yù)壓補(bǔ)償自重,防止螺帽滑動(dòng)引發(fā)的沖擊應(yīng)力。高周循環(huán)載荷下滾道表面易剝落，需優(yōu)化材料熱處理工藝。高溫工況下選用低熱臌脹系數(shù)材料。動(dòng)態(tài)負(fù)載下需避開(kāi)臨界轉(zhuǎn)速，加裝阻尼器。
正負(fù)牙滾珠絲桿的機(jī)械應(yīng)力控制需從材料、結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)特性等方面協(xié)同優(yōu)化。設(shè)計(jì)階段需結(jié)合有限元分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，使用中注重潤(rùn)滑與預(yù)緊力維護(hù)。未來(lái)或通過(guò)智能預(yù)緊調(diào)節(jié)和復(fù)合材料進(jìn)步降低應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn)。