CN114251423A - 行星滚柱丝杠机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种行星滚柱丝杠机构，包括滚柱保持架、滚柱、滚柱丝杠螺母和丝杠轴，滚柱在滚柱丝杠螺母与丝杠轴之间的环形空腔中沿周向布置多个，丝杠轴具有环形齿，滚柱丝杠螺母具有内螺纹，滚柱具有与滚柱丝杠螺母的内螺纹啮合的第一环形齿和与丝杠轴的环形齿啮合的第二环形齿，第二环形齿的齿距与丝杠轴的环形齿的齿距相同且第二环形齿和丝杠轴的环形齿的导程为零。本发明的行星滚柱丝杠机构，丝杠轴与滚柱均采用零导程的环形齿结构，两者在相对旋转运动时无轴向位移，滚柱与滚柱丝杠螺母在相对运动时产生轴向相对位移。本发明可以满足由动力源直接驱动的要求，减少机构的零件数量，使整体结构更为简单，占用空间更小。
Description
技术领域
本发明属于传动装置技术领域，具体地说，本发明涉及一种行星滚柱丝杠机构。
背景技术
行星滚柱丝杠机构是一种新型的传动装置，可以提供更高的额定动载荷和静载荷以及更高的刚度和抗冲击能力，并且在相同的载荷条件下行星滚柱丝杠体积更小。行星滚柱丝杠机构用螺纹滚柱代替了滚珠或其它机构，可以设计出更小的导程，简化传动机构，使动力单元设计得体积更小。行星滚柱丝杠机构的以上诸多优点使其具有广阔的应用前景。
行星滚柱丝杠机构目前主要分为五种形式：标准式、反向式、滚柱循环式、轴承环式和差动式。
现有的差动式行星滚柱丝杠机构(PWG)的导程较小，但是在应用于某些系统中时，仍需要增加减速机构后再与电机连接。减速机构的加入目的是为了降低电机输出扭矩，增加电机输出转速，使电机处于合理的运行状态。但是减速机构的加入也会使系统成本增加，整体机构更加复杂。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种行星滚柱丝杠机构，目的是实现与动力源的直接连接，满足由动力源直接驱动的要求。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：行星滚柱丝杠机构，包括滚柱保持架、滚柱、滚柱丝杠螺母和丝杠轴，滚柱在滚柱丝杠螺母与丝杠轴之间的环形空腔中沿周向布置多个，丝杠轴具有环形齿，滚柱丝杠螺母具有内螺纹，所述滚柱具有与所述滚柱丝杠螺母的内螺纹啮合的第一环形齿和与所述丝杠轴的环形齿啮合的第二环形齿，第二环形齿的齿距与丝杠轴的环形齿的齿距相同且第二环形齿和丝杠轴的环形齿的导程为零。
丝杠轴与滚柱均采用零导程的环形齿结构，两者在相对旋转运动时无轴向位移，滚柱采用不同直径的阶梯轴设计，螺母采用内螺纹设计，滚柱与滚柱丝杠螺母在相对运动时产生轴向相对位移；通过调整丝杠轴啮合直径、滚柱各段的啮合直径设计出不同的导程。
所述第一环形齿的齿距与所述滚柱丝杠螺母的内螺纹的螺距相同。
所述第一环形齿的直径大于所述第二环形齿的直径。
所述第一环形齿设置两个且两个第一环形齿分别位于所述滚柱的两端，所述第二环形齿设置一个，第二环形齿位于两个第一环形齿之间。
所述第二环形齿设置两个且两个第二环形齿分别位于所述滚柱的两端，所述第一环形齿设置一个，第一环形齿位于两个第二环形齿之间。
本发明的行星滚柱丝杠机构，丝杠轴与滚柱均采用零导程的环形齿结构，两者在相对旋转运动时无轴向位移，滚柱与滚柱丝杠螺母在相对运动时产生轴向相对位移。本发明可以实现与动力源的直接连接，满足由动力源直接驱动的要求，可以省略与动力源连接的减速机构，从而减少机构的零件数量，使整体结构更为简单，占用空间更小。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是实施例一的行星滚柱丝杠机构的剖视图；
图2是实施例一的行星滚柱丝杠机构的分解示意图；
图3是实施例二的行星滚柱丝杠机构的剖视图；
图4是实施例二的行星滚柱丝杠机构的分解示意图；
图5是行星滚柱丝杠机构的原理示意图；
图中标记为：
1、滚柱保持架；2、滚柱；3、滚柱丝杠螺母；4、丝杠轴；5、第一环形齿；6、第二环形齿。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
实施例一
如图1和图2所示，本实施例提供了一种行星滚柱丝杠机构，包括滚柱保持架1、滚柱2、滚柱丝杠螺母3和丝杠轴4，滚柱2在滚柱丝杠螺母3与丝杠轴4之间的环形空腔中沿周向布置多个。丝杠轴4具有环形齿，滚柱丝杠螺母3具有内螺纹，滚柱2具有与滚柱丝杠螺母3的内螺纹啮合的第一环形齿5和与丝杠轴4的环形齿啮合的第二环形齿6，第二环形齿6的齿距与丝杠轴4的环形齿的齿距相同且第二环形齿6和丝杠轴4的环形齿的导程为零。
具体地说，如图1和图2所示，滚柱丝杠螺母3为圆环形结构，滚柱丝杠螺母3的圆环形内壁面上设置内螺纹。丝杠轴4与滚柱丝杠螺母3为同轴设置，滚珠布置在滚柱丝杠螺母3与丝杠轴4之间。丝杠轴4的端部用于与动力源直接连接，动力源为电机，丝杠轴4用于接受由动力源产生的驱动力，并做旋转运动。滚柱保持架1为圆环形结构，滚柱保持架1设置两个，滚柱保持架1位于滚柱丝杠螺母3的内腔体中，滚柱保持架1用于对滚柱提供支撑，滚柱保持架1具有让滚柱2的端部嵌入的安装孔，安装孔设置多个且所有安装孔在滚柱保持架1上为沿周向均匀分布，滚柱2的轴线与丝杠轴4的轴线相平行。
如图1和图2所示，丝杠轴4与滚柱2配合处是环形齿结构，导程为0，丝杠轴4通过摩擦力带动滚柱2沿自身轴线进行自转，同时滚柱2沿丝杠轴4的轴线公转。第一环形齿5的齿距与滚柱丝杠螺母3的内螺纹的螺距相同，滚柱丝杠螺母3为单头内螺纹结构，螺距与滚柱两端直径较大的环形齿相同。
如图1和图2所示，第一环形齿5的直径大于第二环形齿6的直径，第一环形齿5设置两个且两个第一环形齿5分别位于滚珠的两端，第二环形齿6设置一个，第二环形齿6位于两个第一环形齿5之间。即沿滚柱2的轴向，两个第一环形齿5的中间布置一段第二环形齿6，第二环形齿6并位于滚柱2长度方向上的中间位置处，丝杠轴4上的环形齿布置在丝杠轴4的一端。
本实施例的行星滚柱丝杠机构采用上述结构，承载力，导程更加微小。本实施例的随动式行星滚柱丝杠机构可以设计出微小的导程，在多数旋转运动转换为直线运动的机构中使用本实施例的随动式行星滚柱丝杠机构可以省略传统的减速机构，由动力源直接驱动，从而减少机构的零件数量，使装置机构更为简单，占用空间更小。
本实施例的行星滚柱丝杠机构实际导程为P，根据图5所示，可得：
在上式中，R1为丝杠轴4上的环形齿的啮合半径，R2为滚柱的第二环形齿6的啮合半径，R3为滚柱的第一环形齿5的啮合半径，R4为滚柱丝杠螺母3的啮合半径，R0为螺柱的公转半径，P0为滚柱丝杠螺母3的螺纹导程，ω1为丝杠轴4的旋转角速度，ω0为滚柱的公转角速度；
根据图5所示，可得：
根据上式，数据计算举例如下表。
| 参数 | 常规PWG式机构 | 本专利机构 |
| 螺纹导程P<sub>0</sub> | 1mm | 1mm |
| 丝杠啮合半径R<sub>1</sub> | 6mm | 6mm |
| 螺柱细段啮合半径R<sub>2</sub> | 3.5mm | 3.5mm |
| 螺柱粗段啮合半径R<sub>3</sub> | 4.5mm | 4.5mm |
| 丝杠的实际导程P | 0.75mm | 0.355mm |
实施例二
如图3和图4所示，本实施例提供了一种行星滚柱丝杠机构，包括滚柱保持架1、滚柱2、滚柱丝杠螺母3和丝杠轴4，滚柱2在滚柱丝杠螺母3与丝杠轴4之间的环形空腔中沿周向布置多个。丝杠轴4具有环形齿，滚柱丝杠螺母3具有内螺纹，滚柱2具有与滚柱丝杠螺母3的内螺纹啮合的第一环形齿5和与丝杠轴4的环形齿啮合的第二环形齿6，第二环形齿6的齿距与丝杠轴4的环形齿的齿距相同且第二环形齿6和丝杠轴4的环形齿的导程为零。
具体地说，如图3和图4所示，滚柱丝杠螺母3为圆环形结构，滚柱丝杠螺母3的圆环形内壁面上设置内螺纹。丝杠轴4与滚柱丝杠螺母3为同轴设置，滚珠布置在滚柱丝杠螺母3与丝杠轴4之间。丝杠轴4的端部用于与动力源直接连接，动力源为电机，丝杠轴4用于接受由动力源产生的驱动力，并做旋转运动。滚柱保持架1为圆环形结构，滚柱保持架1设置两个，滚柱保持架1位于滚柱丝杠螺母3的内腔体中，滚柱保持架1用于对滚柱2提供支撑，滚柱保持架1具有让滚柱2的端部嵌入的安装孔，安装孔设置多个且所有安装孔在滚柱保持架1上为沿周向均匀分布，滚柱2的轴线与丝杠轴4的轴线相平行。
如图3和图4所示，丝杠轴4与滚柱2配合处是环形齿结构，导程为0，丝杠轴4通过摩擦力带动滚柱2沿自身轴线进行自转，同时滚柱2沿丝杠轴4的轴线公转。第一环形齿5的齿距与滚柱丝杠螺母3的内螺纹的螺距相同，滚柱丝杠螺母3为单头内螺纹结构，螺距与滚柱2中间直径较大的环形齿相同。
如图3和图4所示，第一环形齿5的直径大于第二环形齿6的直径，第二环形齿6设置两个且两个第二环形齿6分别位于滚珠的两端，第一环形齿5设置一个，第一环形齿5位于两个第二环形齿6之间。即沿滚柱2的轴向，两个第二环形齿6的中间布置一段第一环形齿5，第一环形齿5并位于滚柱2长度方向上的中间位置处，相应的，丝杠轴4上设置两个环形齿，丝杠轴4上的两个环形齿分别与滚柱2上的两个第二环形齿6分别啮合。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.行星滚柱丝杠机构，包括滚柱保持架、滚柱、滚柱丝杠螺母和丝杠轴，滚柱在滚柱丝杠螺母与丝杠轴之间的环形空腔中沿周向布置多个，丝杠轴具有环形齿，滚柱丝杠螺母具有内螺纹，其特征在于：所述滚柱具有与所述滚柱丝杠螺母的内螺纹啮合的第一环形齿和与所述丝杠轴的环形齿啮合的第二环形齿，第二环形齿的齿距与丝杠轴的环形齿的齿距相同且第二环形齿和丝杠轴的环形齿的导程为零。
2.根据权利要求1所述的行星滚柱丝杠机构，其特征在于：所述第一环形齿的齿距与所述滚柱丝杠螺母的内螺纹的螺距相同。
3.根据权利要求1或2所述的行星滚柱丝杠机构，其特征在于：所述第一环形齿的直径大于所述第二环形齿的直径。
4.根据权利要求1至3任一所述的行星滚柱丝杠机构，其特征在于：所述第一环形齿设置两个且两个第一环形齿分别位于所述滚柱的两端，所述第二环形齿设置一个，第二环形齿位于两个第一环形齿之间。
5.根据权利要求1至3任一所述的行星滚柱丝杠机构，其特征在于：所述第二环形齿设置两个且两个第二环形齿分别位于所述滚柱的两端，所述第一环形齿设置一个，第一环形齿位于两个第二环形齿之间。
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| CN202011023537.1A CN114251423A (zh) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | 行星滚柱丝杠机构 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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| CN202011023537.1A Pending CN114251423A (zh) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | 行星滚柱丝杠机构 |
Country Status (1)
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2020
- 2020-09-25 CN CN202011023537.1A patent/CN114251423A/zh active Pending
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