CN111779809B - 一种两输出行星滚柱丝杠 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种两输出行星滚柱丝杠，属于行星滚柱丝杠设计领域；包括螺母、n个滚柱、2个内齿圈、2个柔轮、2个柔性轴承、丝杆、2个凸轮、2个交叉滚柱轴承和2组滚子；n个滚柱沿周向均匀分布在丝杆的外壁；内齿圈套装在n个滚柱的外壁；2个凸轮固定套装在滚柱的轴向两端的外壁；螺母套装在n个滚柱的外壁处；柔性轴承对应套装在凸轮的外壁与螺母内壁之间；2个柔轮同轴对称设置在2个凸轮的轴向外端；柔轮的周向外壁与螺母内壁齿轮传动；2个交叉滚柱轴承同轴对称设置在柔轮的轴向外端；每组滚子对应设置在交叉滚柱轴承外壁与螺母内壁之间；本发明将高速旋转输入转化成大减速比直线移动与大减速比旋转输出，并实现联动，从而满足不同应用场合需求。

Description

一种两输出行星滚柱丝杠
技术领域
本发明属于行星滚柱丝杠设计领域，涉及一种两输出行星滚柱丝杠。
背景技术
行星滚柱丝杠作为一种融合了行星传动与螺纹传动精密传动机构具有高刚度、大减速比、高可靠、设计灵活(原则上可实现任意导程，不像滚珠丝杠受限于钢球大小)等特点，成为航空航天重载精密传动机构首选方案。目前行星滚柱丝杠主要有RV标准式、RVI反向式、PWG差动式、循环式、轴承式等类型，通常仅有一个自由度输出(丝杠旋转输入，螺母直线输出或者螺母旋转，丝杠直线输出)，没有实现多自由度大减速比联动输出，同时目前行星滚柱丝杠普遍采用针对丝杠进行预拉伸来抑制热变位，吸收温升所产生的热变位，但是没用针对滚柱进行预拉伸，从而影响滚柱传动精度。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种两输出行星滚柱丝杠，将高速旋转输入转化成大减速比直线移动与大减速比旋转输出，并实现联动，从而满足不同应用场合需求。
本发明解决技术的方案是：
一种两输出行星滚柱丝杠，包括螺母、n个滚柱、2个内齿圈、2个柔轮、2个柔性轴承、丝杆、2个凸轮、2个交叉滚柱轴承和2组滚子；其中，丝杆轴向水平放置；n个滚柱轴向水平放置；且n个滚柱沿周向均匀分布在丝杆的外壁；2个内齿圈对称设置在滚柱中心的两侧；内齿圈套装在n个滚柱的外壁；2个凸轮固定套装在滚柱的轴向两端的外壁；螺母套装在n个滚柱的外壁处；螺母的内壁与内齿圈固定连接；2个柔性轴承对应套装在2个凸轮的外壁与2各柔轮内壁之间；实现滚柱带动凸轮在螺母内转动；2个柔轮同轴对称设置在2个凸轮的轴向外端；实现柔轮与对应凸轮实现凸轮谐波传动；柔轮的周向外壁与螺母内壁齿轮传动；2个交叉滚柱轴承同轴对称设置在柔轮的轴向外端；每组滚子对应设置在交叉滚柱轴承外壁与螺母内壁之间；通过滚子和交叉滚柱轴承实现柔轮在螺母内部转动。
在上述的一种两输出行星滚柱丝杠，所述两输出行星滚柱丝杠还包括挡油环和骨架油封；挡油环固定安装在螺母与丝杆连接处的轴向两端；骨架油封设置在丝杆的轴向两端，且骨架油封与滚子位置对应。
在上述的一种两输出行星滚柱丝杠，所述滚柱外壁与丝杆外壁为螺纹配合；滚柱的外壁与内齿圈齿轮配合；实现丝杆转动时，通过螺纹配合带动n个滚柱自转、绕丝杆做行星转动、沿丝杆轴向做平移运动；实现n个滚柱通过内齿圈带动螺母绕丝杆转动及沿丝杆轴向平移运动。
在上述的一种两输出行星滚柱丝杠，螺母的谐波减速运动过程为：
凸轮随滚柱同步转动；当凸轮突起与柔轮接触时，通过柔轮与螺母的齿轮传动带动螺母传动；由于柔轮与凸轮为凸轮谐波传动，柔轮每周期的转动速度小于凸轮的转速，实现对螺母的减速运动。
在上述的一种两输出行星滚柱丝杠，所述螺母运动轨迹为螺纹旋向运动；柔轮的旋转运动方向与滚柱围绕丝杆的公转方向相反。
在上述的一种两输出行星滚柱丝杠，所述滚柱在螺母外壁与丝杆外壁的限位下；实现径向固定；当螺母在两端谐波传动下进行减速运动时，凸轮在螺母的谐波传动与柔轮共同作用下，对滚柱轴向两端产生向外的拉力，实现滚柱的预拉力F，实现抑制热变位。
在上述的一种两输出行星滚柱丝杠，所述预拉力F的计算方法为：
Figure GDA0003166770550000021
式中，T为旋转负载力矩；
D为谐波传动节圆直径；
a为谐波传动轮齿压力角；
通过调整T、D、a得到不同预拉力，实现滚柱相对于螺母轴向预紧。
在上述的一种两输出行星滚柱丝杠，所述挡油环内壁设置有螺纹；挡油环内螺纹的导程与丝杆相同。
在上述的一种两输出行星滚柱丝杠，所述滚柱外壁与凸轮内壁为间隙配合，通过螺钉实现滚柱与凸轮的相对限位。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明中，在丝杆旋转驱动下，滚柱围绕丝杆与螺母做行星运动，在螺纹力作用下螺母实现直线运动与动力输出和滚柱沿丝杆的平移运动；滚柱传动精度高；
(2)本发明中，滚柱作为行星件带动具有保持架功能的谐波传动凸轮旋转，在谐波传动作用下柔轮实现减速输出旋转运动与动力输出；
(3)本发明中，滚柱在螺母外壁与丝杆外壁的限位下；实现径向固定；当螺母在两端谐波传动下进行减速运动时，凸轮在螺母的谐波传动与柔轮共同作用下，对滚柱轴向两端产生向外的拉力，实现滚柱的预拉力F，实现抑制热变位。
附图说明
图1为本发明两输出行星滚柱丝杠结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
本发明涉及一种两输出行星滚柱丝杠传动机构，其结合谐波齿轮传动与行星螺纹传动特点，将高速旋转输入转化成大减速比直线移动与大减速比旋转输出，并实现联动，从而满足不同应用场合需求。
两输出行星滚柱丝杠，如图1所示，具体包括螺母1、n个滚柱2、2个内齿圈3、2个柔轮4、2个柔性轴承5、丝杆6、挡油环7、2个凸轮8、2个交叉滚柱轴承12、2组滚子13和骨架油封14；其中，丝杆6轴向水平放置；n个滚柱2轴向水平放置；且n个滚柱2沿周向均匀分布在丝杆6的外壁；2个内齿圈3对称设置在滚柱2中心的两侧；内齿圈3套装在n个滚柱2的外壁；2个凸轮8固定套装在滚柱2的轴向两端的外壁；滚柱2外壁与凸轮8内壁为间隙配合，二者之间存在相对转动，通过连接螺钉10限制凸轮8与滚柱2之间位置，实现滚柱受拉力的传递。螺母1套装在n个滚柱2的外壁处；螺母1的内壁与内齿圈3固定连接；2个柔性轴承5对应套装在2个凸轮8的外壁与2个柔轮内壁之间；实现滚柱2带动凸轮8在螺母1内转动；2个柔轮4同轴对称设置在2个凸轮8的轴向外端；实现柔轮4与对应凸轮8实现凸轮谐波传动；柔轮4的周向外壁与螺母1内壁齿轮传动；2个交叉滚柱轴承12同轴对称设置在柔轮4的轴向外端；每组滚子13对应设置在交叉滚柱轴承12外壁与螺母1内壁之间；通过滚子13和交叉滚柱轴承12实现柔轮4在螺母1内部转动。挡油环7固定安装在螺母1与丝杆6连接处的轴向两端；挡油环7内壁设置有螺纹；挡油环7内螺纹的导程与丝杆6相同。骨架油封14设置在丝杆6的轴向两端，且骨架油封14与滚子13位置对应。
在安装时，内齿圈3通过连接螺钉安装到螺母1两侧，其后以螺母1外圆为基准进行内齿加工，确保两侧内齿同相、对中、平行。交叉滚柱轴承12的外圈与螺母1同体，内圈与谐波传动柔轮4通过连接螺钉相固连，并在滚子13转动缝隙处安装了骨架油封14，在交叉滚柱轴承12的内圈与丝杆6之间安装了挡油环7，实现了油密封。
滚柱2外壁与丝杆6外壁为螺纹配合；滚柱2的外壁与内齿圈3齿轮配合；实现丝杆6转动时，通过螺纹配合带动n个滚柱2自转、绕丝杆6做行星转动、沿丝杆6轴向做平移运动；实现n个滚柱2通过内齿圈3带动螺母1绕丝杆6转动及沿丝杆6轴向平移运动。螺母1运动轨迹为螺纹旋向运动；柔轮4的旋转运动方向与滚柱2围绕丝杆6的公转方向相反。
螺母1的谐波减速运动过程为：
凸轮8随滚柱2同步转动；当凸轮8突起与柔轮4接触时，通过柔轮4与螺母1的齿轮传动带动螺母1传动；由于柔轮4与凸轮8为凸轮谐波传动，柔轮4每周期的转动速度小于凸轮8的转速，实现对螺母1的减速运动。
滚柱2在螺母1外壁与丝杆6外壁的限位下；实现径向固定；当螺母1在两端谐波传动下进行减速运动时，凸轮8在螺母1的谐波传动与柔轮4共同作用下，对滚柱2始终产生指向柔轮内侧方向的力远离滚柱方向，即滚柱2两端受到向外的拉力，实现滚柱2的预拉力F，实现抑制热变位。预拉力F的计算方法为：
Figure GDA0003166770550000051
式中，T为旋转负载力矩；
D为谐波传动节圆直径；
a为谐波传动轮齿压力角；
通过调整T、D、a得到不同预拉力，实现滚柱2相对于螺母1轴向预紧。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种两输出行星滚柱丝杠，其特征在于：包括螺母(1)、n个滚柱(2)、2个内齿圈(3)、2个柔轮(4)、2个柔性轴承(5)、丝杆(6)、2个凸轮(8)、2个交叉滚柱轴承(12)和2组滚子(13)；其中，丝杆(6)轴向水平放置；n个滚柱(2)轴向水平放置；且n个滚柱(2)沿周向均匀分布在丝杆(6)的外壁；2个内齿圈(3)对称设置在滚柱(2)中心的两侧；内齿圈(3)套装在n个滚柱(2)的外壁；2个凸轮(8)固定套装在滚柱(2)的轴向两端的外壁；螺母(1)套装在n个滚柱(2)的外壁处；螺母(1)的内壁与内齿圈(3)固定连接；2个柔性轴承(5)对应套装在2个凸轮(8)的外壁与2个柔轮(4)内壁之间；实现滚柱(2)带动凸轮(8)在螺母(1)内转动；2个柔轮(4)同轴对称设置在2个凸轮(8)的轴向外端；实现柔轮(4)相对于对应凸轮(8)的凸轮谐波传动；柔轮(4)的周向外壁与螺母(1)内壁齿轮传动；2个交叉滚柱轴承(12)同轴对称设置在柔轮(4)的轴向外端；每组滚子(13)对应设置在交叉滚柱轴承(12)外壁与螺母(1)内壁之间；通过滚子(13)和交叉滚柱轴承(12)实现柔轮(4)在螺母(1)内部转动。
2.根据权利要求1所述的一种两输出行星滚柱丝杠，其特征在于：所述两输出行星滚柱丝杠还包括挡油环(7)和骨架油封(14)；挡油环(7)固定安装在螺母(1)与丝杆(6)连接处的轴向两端；骨架油封(14)设置在丝杆(6)的轴向两端，且骨架油封(14)与滚子(13)位置对应。
3.根据权利要求2所述的一种两输出行星滚柱丝杠，其特征在于：所述滚柱(2)外壁与丝杆(6)外壁为螺纹配合；滚柱(2)的外壁与内齿圈(3)齿轮配合；实现丝杆(6)转动时，通过螺纹配合带动n个滚柱(2)自转、绕丝杆(6)做行星转动、沿丝杆(6)轴向做平移运动；实现n个滚柱(2)通过内齿圈(3)带动螺母(1)绕丝杆(6)转动及沿丝杆(6)轴向平移运动。
4.根据权利要求3所述的一种两输出行星滚柱丝杠，其特征在于：螺母(1)的谐波减速运动过程为：
凸轮(8)随滚柱(2)同步转动；当凸轮(8)突起与柔轮(4)接触时，通过柔轮(4)与螺母(1)的齿轮传动带动螺母(1)传动；由于柔轮(4)与凸轮(8)为凸轮谐波传动，柔轮(4)每周期的转动速度小于凸轮(8)的转速，实现对螺母(1)的减速运动。
5.根据权利要求4所述的一种两输出行星滚柱丝杠，其特征在于：所述螺母(1)运动轨迹为螺纹旋向运动；柔轮(4)的旋转运动方向与滚柱(2)围绕丝杆(6)的公转方向相反。
6.根据权利要求5所述的一种两输出行星滚柱丝杠，其特征在于：所述滚柱(2)在螺母(1)外壁与丝杆(6)外壁的限位下；实现径向固定；当螺母(1)在两端谐波传动下进行减速运动时，凸轮(8)在螺母(1)的谐波传动与柔轮(4)共同作用下，对滚柱(2)轴向两端产生向外的拉力，实现滚柱(2)的预拉力F，实现抑制热变位。
7.根据权利要求6所述的一种两输出行星滚柱丝杠，其特征在于：所述预拉力F的计算方法为：
Figure FDA0003166770540000021
式中，T为旋转负载力矩；
D为谐波传动节圆直径；
a为谐波传动轮齿压力角；
通过调整T、D、a得到不同预拉力，实现滚柱(2)相对于螺母(1)轴向预紧。
8.根据权利要求7所述的一种两输出行星滚柱丝杠，其特征在于：所述挡油环(7)内壁设置有螺纹；挡油环(7)内螺纹的导程与丝杆(6)相同。
9.根据权利要求8所述的一种两输出行星滚柱丝杠，其特征在于：所述滚柱(2)外壁与凸轮(8)内壁为间隙配合，通过螺钉实现滚柱(2)与凸轮(8)的相对限位。
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