CN105422740B - 齿轮丝杠 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种齿轮丝杠。其中，包括螺旋齿轴、直齿齿轮、套筒、端盖、直齿齿轮轴、滚动轴承，螺旋齿轴为一表面加工了有一定螺旋角α的螺旋齿的长轴，直齿齿轮轴穿过套筒上与套筒轴线成与螺旋齿轴螺旋角α相等且同向的角度倾斜的方槽上的U形槽，通过滚动轴承安装在套筒两端端盖上与U形槽共轴线的盲孔上，在电机的驱动下，安装在直齿齿轮轴上的直齿齿轮在螺旋齿轴上沿螺旋线滚动，依靠直齿齿轮和螺旋齿轴的机械咬合力实现螺旋传动，螺旋运动轨迹的螺旋线与螺旋齿的螺旋结构的螺旋线正交。本发明齿轮丝杠，相比传统丝杠，滑动摩擦非常小，传动效率更高，传动更加可靠。

Description

齿轮丝杠
技术领域
本发明涉及一种机床设备，尤其是指一种齿轮丝杠。
背景技术
丝杠被广泛应用于机床设备上，是一种把旋转运动转换为直线运动，把转矩转换为推力的螺旋传动装置，传统的丝杠，利用内外螺纹的啮合、相对转动来传递力和运动，由于存在滑动摩擦，传动效率比较低，磨损快，寿命短。
滚珠丝杠中，滚珠在滚道内是不受控制的，或多或少存在滑动摩擦，传动效率也不是很高。
中国专利申请号为201310205378.0、发明名称为“一种新型软轴螺旋传动装置”采用可沿软轴上弹簧螺纹旋进方向转动的转杆代替螺母的螺牙，把滑动摩擦转化成了滚动摩擦，但是存在微小构件，受力复杂，容易因为变形等原因造成传动失效。
中国专利申请号为201510824707.9、发明名称为“一种新型无螺纹结构弹性软轴螺旋传动装置”中采用安装在滚轮上的轮胎与光轴配合依靠摩擦力实现螺旋传动，存在传动不够可靠的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种齿轮丝杠，以解决现有的丝杠传动结构、中国专利申请号为201310205378.0、发明名称为“一种新型软轴螺旋传动装置”提出的传动结构以及中国专利申请号为201510824707.9、发明名称为“一种新型无螺纹结构弹性软轴螺旋传动装置”在运动的时候，传动效率比较低、寿命短以及传动不够可靠等问题。
为此，本发明提出一种齿轮丝杠，所述的齿轮丝杠包括螺旋齿轴(1)、直齿齿轮(2)、套筒(3)、端盖(4)、直齿齿轮轴(5)、滚动轴承(6)。
本发明的齿轮丝杠，其中所述的螺旋齿轴(1)为一表面加工有螺旋角为α的螺旋齿的长轴，其齿宽尺寸远远大于螺旋齿的模数、分度圆直径、齿高、齿顶高系数、顶隙系数、齿根高、齿距、分度圆齿厚的尺寸，基本与长轴长度相当，螺旋齿的其它参数：模数、分度圆直径、齿高、齿顶高系数、顶隙系数、齿根高、齿距、分度圆齿厚与标准螺旋齿轮的相应参数相同，所述螺旋齿轴的齿数为4的倍数，螺旋角α可适当加大；螺旋齿轴(1)与安装在装配体上的直齿齿轮(2)啮合，所述装配体由端盖(4)、套筒(3)、直齿齿轮轴(5)、直齿齿轮(2)和滚动轴承(6)装配形成。
本发明的齿轮丝杠，其中所述的直齿齿轮(2)为一法向模数、压力角与螺旋齿轴(1)的法向模数、压力角相同的直齿齿轮。
本发明的齿轮丝杠，其中所述的套筒(3)整体为一圆筒结构，在圆筒圆柱面周向等间距环形阵列分布4个与圆筒轴线成与螺旋齿轴(1)的螺旋角α相等且同向的角度倾斜的方孔，在圆筒两端面方孔延长线有与方孔侧面平行对齐的切口，在此切口及方孔侧面有一U形通槽贯通圆筒，U形通槽轴线与圆筒轴线夹角为α，在圆筒两端面有4个安装盲孔。
本发明的齿轮丝杠，其中所述的端盖(4)整体为一圆盘结构，圆盘外径、内孔孔径与套筒(3)的外径、内孔孔径相同，在圆盘一端面有与套筒(3)端面切口可完全配合对齐的沿圆盘周向等间距环形阵列分布的4个凸台，在此凸台的倾斜端面上有一盲孔，在端盖(4)与套筒(3)装配后，此盲孔轴线与套筒(3)上U形通槽共轴线对齐，端盖端面上有4个与套筒(3)上安装盲孔对齐的安装通孔。
本发明的齿轮丝杠，其中所述的套筒(3)两端与端盖(4)连接固定，直齿齿轮轴(5)穿过套筒(3)上与套筒(3)轴线成与螺旋齿轴(1)的螺旋角α相等且同向的角度倾斜的方孔上的U形通槽，通过滚动轴承(6)安装在端盖(4)上与U形通槽共轴线的盲孔上，直齿齿轮轴(5)连同固定其上的直齿齿轮(2)沿套筒(3)周向成等间距4单元环形阵列分布在套筒(3)上同样沿套筒(3)周向成等间距4单元环形阵列分布的方孔内，直齿齿轮轴(5)及直齿齿轮(2)轴线与螺旋齿轴(1)轴线成与螺旋齿轴(1)的螺旋角α相等且同向的角度倾斜。
本发明的齿轮丝杠，其中所述的螺旋齿轴(1)穿过所述装配体与安装在此装配体上的直齿齿轮轴(5)上面的直齿齿轮(2)啮合，直齿齿轮(2)固定在直齿齿轮轴(5)上，直齿齿轮轴(5)固定在滚动轴承(6)上，滚动轴承(6)固定在端盖(4)上。
本发明的齿轮丝杠，电机带动此装配体绕螺旋齿轴(1)转动，直齿齿轮(2)与螺旋齿轴(1)啮合，沿螺旋线滚动；或者电机带动螺旋齿轴(1)转动，直齿齿轮(2)同样沿螺旋线滚动，从而把旋转运动转换为直线运动，扭矩转换为轴向推力，直齿齿轮(2)的螺旋运动轨迹螺旋线与螺旋齿轴(1)的螺旋齿结构的螺旋线正交,螺旋传动的螺纹升角等于螺旋齿轴(1)的螺旋角α。
本发明的齿轮丝杠，螺旋运动轨迹的螺旋线与螺旋齿的螺旋结构的螺旋线正交，实现了可靠的滑动摩擦非常小的螺旋传动，利用轴线与螺旋齿轴(1)轴线成与螺旋齿轴(1)螺旋角α相等且同向的角度倾斜的直齿齿轮(2)与螺旋齿轴(1)啮合，沿螺旋线滚动，依靠机械咬合力实现螺旋传动，传动更加可靠，螺旋传动的螺纹升角等于螺旋齿轴(1)的螺旋角α,传动效率更高，而且滑动摩擦非常小。
附图说明
图1：本发明具体实施方案装配体示意图；
图2：图1所示主视图放大图(沿前部直齿齿轮轴(5)轴线剖切局部剖视图)；
图3：图1所示A向斜视图(沿前部直齿齿轮轴(5)轴线剖切局部剖视图)放大图；
图4：图1所示B向斜视图(沿前部直齿齿轮轴(5)与方槽左侧缝隙处剖切局部剖视图)放大图；
图5：本发明具体实施方案套筒(3)零件示意图；
图6：本发明具体实施方案端盖(4)零件示意图。
具体实施方式
如图1-图4所示：套筒(3)两端与端盖(4)连接固定，直齿齿轮轴(5)穿过套筒(3)上与套筒(3)轴线成与螺旋齿轴(1)的螺旋角α相等且同向的角度倾斜的方孔上的U形通槽，通过滚动轴承(6)安装在端盖(4)上与U形通槽共轴线的盲孔上。
如图1-图4所示：直齿齿轮(2)固定在直齿齿轮轴(5)上，直齿齿轮(2)与螺旋齿轴(1)啮合，直齿齿轮轴(5)固定在滚动轴承(6)上，滚动轴承(6)固定在端盖(3)上，直齿齿轮轴(5)连同固定其上的直齿齿轮(2)沿套筒(3)周向成等间距4单元环形阵列分布在套筒(3)上同样沿套筒(3)周向成等间距4单元环形阵列分布的方孔内，直齿齿轮(2)、直齿齿轮轴(5)的轴线以及方孔与螺旋齿轴(1)、套筒(3)、端盖(4)轴线均成与螺旋齿轴(1)的螺旋角α相等且同向的角度倾斜。
如图1-图4所示：螺旋齿轴(1)为表面加工有螺旋角为α的螺旋齿的长轴，其齿宽尺寸远远大于螺旋齿的模数、分度圆直径、齿高、齿顶高系数、顶隙系数、齿根高、齿距、分度圆齿厚的尺寸，基本与长轴长度相当，螺旋齿的其它参数：模数、分度圆直径、齿高、齿顶高系数、顶隙系数、齿根高、齿距、分度圆齿厚与标准螺旋齿轮的相应参数相同，所述螺旋齿轴的齿数为4的倍数，螺旋角α可适当加大；螺旋齿轴(1)与安装在装配体上的直齿齿轮(2)啮合，所述装配体由端盖(4)、套筒(3)、直齿齿轮轴(5)、直齿齿轮(2)和滚动轴承(6)装配形成；由于本发明方案有4个等间距环形阵列分布的直齿齿轮(2)与螺旋齿轴(1)啮合，所以螺旋齿轴(1)的齿数应该为4的倍数，螺旋齿轴(1)穿过所述装配体与安装在此装配体上的直齿齿轮轴(5)上面的直齿齿轮(2)啮合。
如图5所示：套筒(3)整体为一圆筒结构，在圆筒圆柱面周向等间距环形阵列分布4个与圆筒轴线成与螺旋齿轴(1)的螺旋角α相同角度倾斜的方孔，在圆筒两端面方孔延长线有与方孔侧面平行对齐的切口，在此切口及方孔侧面有一U形通槽贯通圆筒，U形通槽轴线与圆筒轴线夹角为α，在圆筒两端面有4个安装盲孔。
如图6所示：端盖(4)整体为一圆盘结构，圆盘外径、内孔孔径与套筒(3)的外径、内孔孔径相同，在圆盘一端面有与套筒(3)端面切口可完全配合对齐的沿圆盘周向等间距环形阵列分布的4个凸台，在此凸台的倾斜端面上有一盲孔，在端盖(4)与套筒(3)装配后，此盲孔轴线与套筒(3)上U形通槽共轴线对齐，端盖(4)端面上有4个与套筒(3)上安装盲孔对齐的安装通孔。
直齿齿轮(2)的法向模数、压力角与螺旋齿轴(1)相等，直齿齿轮(2)轴线相对螺旋齿轴(1)轴线的倾斜角度α与螺旋齿轴(1)的螺旋角α相等且同向；直齿齿轮(2)的齿宽不能过宽也不能过窄，以保证在与螺旋齿轴(1)啮合时既没有干涉又有足够强度,直齿齿轮(2)可改变成蜗轮形式，使其与螺旋齿轴(1)啮合时两个齿的接触变点接触为线接触，啮合更加可靠。
适当增减直齿齿轮(2)、直齿齿轮轴(5)轴线与螺旋齿轴(1)轴线的夹角α，以及螺旋齿轴(1)的螺旋角α，使传动更为可靠、有效率。
工作方式：电机带动套筒(3)、端盖(4)绕螺旋齿轴(1)转动，端盖(4)、套筒(3)带动直齿齿轮轴(5)、直齿齿轮(2)在螺旋齿轴(1)上沿螺旋线滚动，或者电机带动螺旋齿轴(1)转动，直齿齿轮仍然在螺旋齿轴(1)上沿螺旋线滚动，从而把旋转运动转换为直线运动，扭矩转换为轴向推力。
一种全新的螺旋运动轨迹的螺旋线与螺旋齿的螺旋结构的螺旋线正交的齿轮丝杠，实现了可靠的滑动摩擦非常小的螺旋传动，利用轴线与螺旋齿轴(1)轴线成与螺旋齿轴(1)螺旋角α相等且同向的角度倾斜的直齿齿轮(2)与螺旋齿轴(1)啮合，沿螺旋线滚动，依靠机械咬合力实现螺旋传动，传动更加可靠，螺旋传动的螺纹升角等于螺旋齿轴(1)的螺旋角α，传动效率更高，而且滑动摩擦非常小。

Claims (8)

1.齿轮丝杠，包括螺旋齿轴(1)、直齿齿轮(2)、套筒(3)、端盖(4)、直齿齿轮轴(5)、滚动轴承(6)；其特征在于，所述的螺旋齿轴(1)为一表面加工有螺旋角为α的螺旋齿的长轴，其齿宽尺寸远远大于螺旋齿的模数、分度圆直径、齿高、齿顶高系数、顶隙系数、齿根高、齿距、分度圆齿厚的尺寸，基本与长轴长度相当，螺旋齿的其它参数：模数、分度圆直径、齿高、齿顶高系数、顶隙系数、齿根高、齿距、分度圆齿厚与标准螺旋齿轮的相应参数相同，所述螺旋齿轴的齿数为4的倍数，螺旋角α可适当加大；螺旋齿轴(1)与安装在装配体上的直齿齿轮(2)啮合，所述装配体由端盖(4)、套筒(3)、直齿齿轮轴(5)、直齿齿轮(2)和滚动轴承(6)装配形成，直齿齿轮(2)轴线与螺旋齿轴(1)轴线成α角度的倾斜，且此α角度与螺旋齿轴(1)螺旋角α相等同向。
2.根据权利要求1所述的齿轮丝杠，其特征在于所述的直齿齿轮(2)为一法向模数、压力角与螺旋齿轴(1)的法向模数、压力角相同的直齿齿轮，直齿齿轮(2)轴线相对螺旋齿轴(1)轴线的倾斜角度α与螺旋齿轴(1)的螺旋角α相等且同向；直齿齿轮(2)的齿宽不能过宽也不能过窄，以保证在与螺旋齿轴(1)啮合时既没有干涉又有足够强度，直齿齿轮(2)可改变成蜗轮形式，使其与螺旋齿轴(1)啮合时两个齿的接触变点接触为线接触，啮合更加可靠。
3.根据权利要求1所述的齿轮丝杠，其特征在于所述的套筒(3)整体为一圆筒结构，在圆筒圆柱面周向等间距环形阵列分布4个与圆筒轴线成与螺旋齿轴(1)的螺旋角α相等且同向的角度倾斜的方孔，在圆筒两端面方孔延长线有与方孔侧面平行对齐的切口，在此切口及方孔侧面有一U形通槽贯通圆筒，U形通槽轴线与圆筒轴线夹角为α，在圆筒两端面有4个安装盲孔。
4.根据权利要求1所述的齿轮丝杠，其特征在于所述的端盖(4)整体为一圆盘结构，圆盘外径、内孔孔径与套筒(3)的外径、内孔孔径相同，在圆盘一端面有与套筒(3)端面切口可完全配合对齐的沿圆盘周向等间距环形阵列分布的4个凸台，在此凸台的倾斜端面上有一盲孔，在端盖(4)与套筒(3)装配后，此盲孔轴线与套筒(3)上U形通槽共轴线对齐，端盖端面上有4个与套筒(3)上安装盲孔对齐的安装通孔。
5.根据权利要求1所述的齿轮丝杠，其特征在于所述的套筒(3)两端与端盖(4)连接固定，直齿齿轮轴(5)穿过套筒(3)上与套筒(3)轴线成与螺旋齿轴(1)的螺旋角α相等且同向的角度倾斜的方孔上的U形通槽，通过滚动轴承(6)安装在端盖(4)上与U形通槽共轴线的盲孔上，直齿齿轮轴(5)连同固定其上的直齿齿轮(2)沿套筒(3)周向成等间距4单元环形阵列分布在套筒(3)上同样沿套筒(3)周向成等间距4单元环形阵列分布的方孔内，直齿齿轮轴(5)及直齿齿轮(2)轴线与螺旋齿轴(1)轴线成与螺旋齿轴(1)的螺旋角α相等且同向的角度倾斜。
6.根据权利要求1所述的齿轮丝杠，其特征在于所述的螺旋齿轴(1)穿过所述装配体与安装在此装配体上的直齿齿轮轴(5)上面的直齿齿轮(2)啮合，直齿齿轮(2)固定在直齿齿轮轴(5)上，直齿齿轮轴(5)固定在滚动轴承(6)上，滚动轴承(6)固定在端盖(4)上。
7.根据权利要求1所述的齿轮丝杠，其特征在于电机带动此装配体绕螺旋齿轴(1)转动，直齿齿轮(2)与螺旋齿轴(1)啮合，沿螺旋线滚动；或者电机带动螺旋齿轴(1)转动，直齿齿轮(2)同样沿螺旋线滚动，从而把旋转运动转换为直线运动，扭矩转换为轴向推力，直齿齿轮(2)的螺旋运动轨迹螺旋线与螺旋齿轴(1)的螺旋齿结构的螺旋线正交,螺旋传动的螺纹升角等于螺旋齿轴(1)的螺旋角α。
8.根据权利要求1所述的齿轮丝杠，其特征在于螺旋运动轨迹的螺旋线与螺旋齿的螺旋结构的螺旋线正交，实现了可靠的滑动摩擦非常小的螺旋传动，利用轴线与螺旋齿轴(1)轴线成与螺旋齿轴(1)螺旋角α相等且同向的角度倾斜的直齿齿轮(2)与螺旋齿轴(1)啮合，沿螺旋线滚动，依靠机械咬合力实现螺旋传动，传动更加可靠，螺旋传动的螺纹升角等于螺旋齿轴(1)的螺旋角α，相比传统丝杠传动效率更高，传动更加可靠，而且滑动摩擦非常小。
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