永磁磁性丝杠借助磁场耦合作用实现旋转-直线运动的无接触式传动,将低速高推力的直线运动转变为高速低转矩的旋转运动,同时反向传动亦可实现。它与传统的直线传动装置,齿轮齿条、机械丝杠和直线电机相比,具有维护成本低,力密度大,可靠性高,过载保护能力好等优势。本文将磁性丝杠作为研究对象,研究的主要内容有:1.对磁性丝杠的静态及动态特性进行分析,同时提出了磁性丝杠简化建模方法。借助Ansoft电磁场仿真软件,得到了磁性丝杠推力-转矩静态特性曲线;展示了磁性丝杠在受外力后,由稳定平衡点到稳定工作点的完整动态工作过程。并讨论出了一种磁性丝杠简化二维仿真模型,其仿真结果与三维仿真结果误差不超过3%。借助二维简化模型能够快捷精确的对磁性丝杠进行仿真分析。2.对影响磁性丝杠输出特性的七个主要结构参数进行参数分析。利用Ansoft电磁场仿真软件,得出单变量结构参数和多变量结构参数对磁性丝杠的最大剪切力和最大负载推力等性能指标的影响关系。3.对磁性丝杠装置的磁场分布、气隙磁密、推力-转矩特性进行讨论。结合解析法和二维有限元分析方法,建立了磁性丝杠的推力-转矩特性解析计算模型。最后通过磁性丝杠气隙磁密的谐波分析,得出对推力和转矩起主要作用的有效谐波次数。同时提出磁性丝杠产生的推力主要由k+p次谐波贡献。4.提出了适用于工程加工的磁性丝杠结构,推导了工程中磁性丝杠装置设计的主要尺寸关系式。提出了磁性丝杠的设计流程图。针对不同的设计目标(经济性、推力性能),对磁性丝杠的主要结构参数进行可行性设计。基于提出的磁性丝杠设计方法,加工了磁性丝杠样机一部。对其样机的制造过程进行详细的介绍,为今后的磁性丝杠工程制造提供一定的经验参考。