CN108547924A - 一种基于磁流变液的无滚珠丝杠传动方法及机构 - Google Patents

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张成新
李淑娟
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    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
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Abstract

本发明涉及一种丝杠螺母传动机构。传统滚珠丝杠螺母传动机构存在制造工艺复杂、滚珠或丝杠磨损会影响传动精度、预紧力调整困难等缺点。本发明包括：硅钢片叠合而成的螺母铁心、螺母铁心上的励磁绕组、丝杠、磁流变液、端盖和密封圈组成。通过励磁绕组激励磁场实现磁流变液从液体到类固体的转变，再由类固体作为介质实现丝杠与螺母之间的动力传递。本发明提出的传动机构由磁流变液充当丝杠与螺母传动的介质，不存在磨损和预紧力调整的问题，克服了传统滚珠丝杠的上述缺点。

Description

一种基于磁流变液的无滚珠丝杠传动方法及机构
技术领域
本发明属于机床进给传动技术领域，涉及一种利用磁流变液把伺服电机的旋转运动变为直线运动的方法及其机构。
背景技术
数控机床中工作台的进给运动主要由滚珠丝杠螺母副进行传动，它的工作原理是具有螺旋槽的丝杠和螺母间通过滚珠进行动力传递，以减少传动过程中的摩擦力。滚珠丝杠螺母副传动系统具有以下优点：传动效率高、运动平稳、传动精度高。由于具有以上优点，目前在机床进给传动中应用最为广泛。但是滚珠丝杠螺母副在制造和使用中也存在以下缺点：制造工艺复杂、使用中需要适当预紧。由于使用过程中需要预紧，就会导致如果预紧力过大会加速滚珠和丝杠的发热和磨损，降低机床使用寿命；如果预紧力过小会引起运动误差，致使加工精度下降。同时，使用过程中丝杠、滚珠、螺母的磨损也会使丝杠螺母副传动精度发生变化。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于磁流变液的丝杠螺母副传动方法及机构，解决现有滚珠丝杠螺母传动中存在的问题。本发明利用磁流变液在强磁场作用下变为具有较强的抗剪切和抗挤压能力的类固态的物质的性质，通过设计特殊类型螺母，在丝杠螺母副中用磁流变液代替滚珠，实现动力传递。该该方法克服了传统滚珠丝杠使用过程中预紧力不易确定、部件磨损后传动精度降低等问题。
一种基于磁流变液的丝杠螺母传动系统，包括定子外壳、丝杠、螺母铁心、磁流变液、端盖、密封圈组成，其特征在于：螺母铁心由硅钢片叠合而成，螺母铁心上面绕有励磁线圈绕组，螺母铁心安装于定子外壳内，螺母铁心中间穿过丝杠，螺母铁心与丝杠中间留有微小间隙，在螺母铁心与丝杠中间的间隙处充满磁流变液，在螺母铁心两端安装有端盖，端盖与丝杠之间安装有密封圈。
本发明的特点还在于：
螺母铁心的磁极排列方式为N、S相邻间隔排列。
密封圈由磁性橡胶制成，与丝杠接触部分加工有螺纹能与丝杠紧密配合，并且由于磁性橡胶的磁性进一步加强了对磁流变液的密封效果。
丝杠与铁心留有一定间隙易于磁流变液形成磁链。
本发明的有益效果是
本发明的有益效果是：
该发明的有益效果在于用磁流变液充当丝杠与螺母传动的介质，不存在磨损和预紧力调整的问题，带负载能力的强弱可以通过调整磁场强度调整。
附图说明
图1是本发明无滚珠丝杠的传动结构示意图。
图2是密封圈结构示意图。
图3是定子铁心结构示意图。
图中1丝杠，2.定子铁心，3.左端盖，4.右端盖，5.线圈绕组，6.密封圈，7.定子外壳，8.磁极，9.绕组线槽。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种基于磁流变液的无滚珠丝杠传动机构，结构如图1所示，在定子外壳7内装有定子铁心2，7与2过盈配合无相对运动。定子磁极8上绕有线圈5，线圈5盛放在绕组线槽中，线圈5通电后在8上形成磁极。铁心上磁极以N、S间隔排列。定子外壳7两端装有端盖，通过螺钉与端盖压紧。丝杠1从两端盖孔中穿过，密封圈6上的螺纹与丝杠螺纹紧密贴合，防止磁流变液从丝杠与密封圈之间泄漏。在由以上部件组成的密封腔体中充满磁流变液。
本发明应用磁流变液在磁场作用下由液态变为类固态，形成的类固态具有较高的剪切强度和挤压强度的原理来实现。本发明的工作原理是，在定子铁心和丝杠间充满的磁流变液，当定子上线圈通过直流电流后，在铁心磁极上形成磁场，磁场把磁流变液由液态变为类固态；形成的类固态一部分通过磁力附着于磁极上，另一部分与丝杠螺纹紧密贴合；当丝杠转动时，丝杠螺纹推动磁流变液形成的类固体向一个方向运动(此时类固体抗剪切能力起主要作用)，带动定子运动；当载荷较大时，类固体的剪切能力不足以带动定子，类固体就会发生变形由丝杠带动向一端运动(由于有端盖和密封圈的阻挡作用使类固体处于压缩状态)，然后此作用力作用在端盖上(端盖通过落定安装于定子外壳上)，此时定子在剪切力和压缩挤压力的综合作用下开始运动。丝杠向另一方向转动时传动原理同上。

Claims (8)

1.一种基于磁流变液的丝杠螺母传动系统，包括定子外壳、丝杠、螺母铁心、磁流变液、端盖、密封圈组成。
2.根据权利要求1所述的丝杠螺母传动系统其特征在于：螺母铁心由硅钢片叠合而成，螺母铁心上面绕有励磁线圈绕组，螺母铁心安装于定子外壳内。
3.根据权利要求1所述的丝杠螺母传动系统其特征在于：螺母铁心中间穿过丝杠，螺母铁心与丝杠中间留有微小间隙。
4.根据权利要求1、3所述的丝杠螺母传动系统其特征在于：在螺母铁心与丝杠中间的间隙处充满磁流变液。
5.根据权利要求1、2所述的丝杠螺母传动系统其特征在于：在螺母铁心两端安装有端盖，端盖与丝杠之间安装有密封圈。
6.根据权利要求1、2所述的丝杠螺母传动系统其特征在于：螺母铁心的磁极排列方式为N、S相邻间隔排列。
7.根据权利要求1所述的丝杠螺母传动系统其特征在于：密封圈由磁性橡胶制成，与丝杠接触部分加工有螺纹，使密封圈与丝杠紧密配合。
8.根据权利要求1所述的丝杠螺母传动系统其特征在于：丝杠与螺母铁心留有一定间隙易于磁流变液形成磁链。
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