CN2110742U - 带滚动体的蜗杆蜗轮机构 - Google Patents

Abstract

带滚动体的蜗杆蜗轮机构。它由蜗轮和装有滚 动体及滚动体保持器的蜗杆组成。滚动体可转动地 安装在蜗杆的螺旋槽中，凸出在滚动体保持器的外 面。这种蜗杆蜗轮机构可明显地降低功率损失，提高 传动效率，在同样情况下不会减小传动比，也不需增 大蜗轮尺寸。

Description

本实用新型属于蜗杆蜗轮机构，尤其与蜗杆上带滚动体的蜗杆蜗轮机构有关。

常用的蜗杆蜗轮机构都有一个蜗杆和与之能啮合的蜗轮组成。这样的机构虽然具有传动功能，但是由于蜗杆和蜗轮的啮合区的滑动摩擦，其传动效率和功率都受到一定的限制。为了提高其传动的效率，有增加蜗杆线数和采用弧面蜗杆等方案，但这类方案存在着会减小其传动比，或增大蜗轮结构尺寸，或增加制造工艺难度，或提高材质等缺点。还有一种改进方案是在蜗轮上安装滚动体，即在蜗轮上与蜗杆啮合的圆周面上安装与传动比数量相同的芯轴，芯轴上安装滚动套，滚动套与蜗杆螺旋面滚动啮合实现传动；或者将滚动体安插在蜗轮圆周面上实现传动。这类结构的缺点是：1，在同样情况下会减小传动比，或增大蜗轮尺寸，2，为提高其承载能力要采用弧面蜗杆、这势必要使结构复杂，制造和安装精度的要求也要提高。

本实用新型的目的是要设计一种结构简单，制造和安装方便的蜗杆蜗轮机构，这种机构的传动摩擦系统小，承载能力大。

本实用新型设计的蜗杆蜗轮机构由蜗轮和装有滚动体及滚动体保持器的蜗杆组成，滚动体分别可转动地安装在蜗杆的螺旋槽中，保持器固定在蜗杆的外周面上。滚动体可以是球形体，圆柱体和复合柱体及其它各种形状。

具有上述结构的蜗杆蜗轮机构的优点如下：

由于本设计的蜗杆蜗轮机构中在蜗杆螺旋槽内设置有滚动体，蜗杆传动力矩通过滚动体传送到蜗轮上，使蜗杆的螺旋面与滚动体，滚动体和蜗轮间形成滚动摩擦，因此减小了由于摩擦产生的功率损失，可以明显的提高传动效率。此外，由于蜗杆和蜗轮之间实现了滚动摩擦，因此蜗轮不需使用价格高的耐摩材料，同时也延长了蜗轮的使用寿命。即使采用非弧面蜗杆，只要选择适当形状的滚动体也有较大的承载能力，其传动功率可高达60千瓦左右。

图1  为本实用新型设计的蜗杆蜗轮机构的啮合状态图。

图2  为带有螺旋状滚动体保持器的蜗杆外形图。

图3  为另一种形式的滚动体保持器，将滚动体可转动地安置在蜗杆螺旋槽内的结构图。

图4  为由定位芯轴将滚动体可转动地安置在蜗杆螺旋槽内的结构图。

图5  为适合大功率传动的带滚动体的蜗杆的局部结构图。

图6  为图5的正视图。

图7  为图5中使用的滚动体保持器的结构图，其中a为b中的A－A剖视图，b为俯视图。

图8  为适合小功率传动的带球形滚动体的蜗杆的局部结构图。

下面将结合实施例对本实用新型的实施方式及其效果作进一步的描述。

图1是本实用新型设计的一种蜗杆蜗轮机构啮合时的结构图，它由蜗轮1和带滚动体3的蜗杆2组成。由滚动体保持器4将滚动体3可转动的、等距离地倾斜限位安装在蜗杆2的螺旋槽内。滚动体3是两端或下端为平头圆锥体和中间的圆柱体组成的复合柱体，其长径比等于或略小于1。复合柱体的下端的平头圆锥体和中间圆柱体的形状正好与蜗杆螺旋槽相适配，使滚动体倾斜地安置在螺旋槽内，滚动体在螺旋槽内可沿其自身的中心轴转动。相邻的滚动体两两相对倾斜地设置，当蜗杆作不同方向转动时，分别与蜗轮啮合。滚动体保持器4是带有与滚动体数量相同的等距离孔的长带，按蜗杆螺旋线相同的角度缠绕在蜗杆外，两端用螺钉固定在蜗杆上。各滚动体凸出在滚动体保持器4外，由于保持器4上各孔的直径小于滚动体中间圆柱体的中心矩形截面的对角线的长度，因此滚动体被限制在蜗杆的螺旋槽和滚动体保持器4的空间内，不会从中掉出（见图2）。

工作中，当蜗杆转动时，蜗轮与蜗杆上的向同一方向倾斜的凸出在保持器外的滚动体啮合，将蜗杆的传动力矩传递到蜗轮上。由于滚动体在工作过程中可以沿其轴作旋转，因此蜗轮齿面与滚动体之间及滚动体与蜗杆的螺旋槽之间均为滚动摩擦，因而可明显地减少由摩擦而造成的功率损失。

以单线蜗杆蜗轮机构为例，采用现有结构的钢蜗杆与锡青铜制的蜗轮间的摩擦系数为0.02－0.12。本发明的钢蜗杆、钢蜗轮与钢制复合柱体滚动体之间的滚动摩擦系数为0.002，由此减小了摩擦系数，可使传动效率提高到90％以上。改变蜗杆转动方向，则蜗杆上的向另一方向倾斜的滚动体参与啮合，同样可以传递传动力矩。

本实用新型设计的蜗杆蜗轮机构，由于采用将滚动体安装在蜗杆上的结构，因此整个机构结构简单，制造和安装特别方便。蜗轮可以用淬火钢代替较昂贵的耐摩材料锡青铜。在同样情况下，既不会减小传动比，又不会增大蜗轮尺寸。这种结构的蜗杆蜗轮机构可传递中型功率。

滚动体也可采用球形体（见图8），柱体（见图4、5）。一般情况下，采用球形体作为滚动体的蜗杆蜗轮机构适合小功率传动。

图3  是用工程塑料注塑成的整体的滚动体保持器34，将滚动体33安装在蜗杆32螺旋槽内的部分结构图。塑料保持器包络住滚动体的一部分柱面和端面。塑料成型工艺简单、制作方便。

图4  是另一种结构的滚动体保持器，它由定位芯轴45和轴向档圈46组成。滚动体有中心通孔、定位芯轴和轴向档圈穿过滚动体的中心孔与蜗杆42的螺旋槽螺纹配合，滚动体可绕定位芯轴转动。使用柱状滚动体时，相邻的滚动体也要两两倾斜对置、以便在蜗杆以不同方向转动时与蜗轮分别啮合。

图5  是又一种结构的滚动体保持器，适用于小直径有锥度的圆柱状的滚动体。这种保持器54的两侧为栅栏状板，栅栏间的空间宽度小于圆柱体状滚动体的直径。各滚动体适配在栅栏的空间内，并贴在螺旋槽的槽壁，在滚动体保持器54的顶部用螺钉55将保持器固定在螺旋的齿顶上。为了便于安装，在一般情况下保持器采用分段结构，组装适配在蜗杆上。这种结构的蜗杆蜗轮机构可以有大的传动比，适合50－60千瓦的大功率传动。

也可采用侧面带有相应孔的两个管形半体状的滚动体保持器，将滚动体可转动地安置在蜗杆的螺旋槽内，然后再将保持器用螺钉固定在蜗杆外。这种保持器适用于球形滚动体和各种圆柱体状和复合柱体状的滚动体。

Claims (6)

1、一种由蜗杆和蜗轮组成的蜗杆蜗轮机构，其特征是所说的蜗杆蜗轮机构还包括与蜗轮直接啮合的滚动体和滚动体保持器，所说的滚动体分别可转动地安装在蜗杆的螺旋槽中，所说的保持器固定在蜗杆的外周面上。

2、按权利要求1所说的蜗杆蜗轮机构，其特征是所说的滚动体是球形体，圆柱体和复合柱体中的一种。

3、按权利要求1或2所说的蜗杆蜗轮机构，其特征是所说的滚动体保持器是带有与滚动体数量相同的等距离孔的长带，所说的长带按蜗杆相同的角度缠绕在蜗杆螺旋线上，长带的两端用螺钉固定在蜗杆上，所说的圆柱体和复合圆柱体的滚动体的长径比略小于1，倾斜安装在螺旋槽内，又凸出在滚动体保持器的孔外，相邻的滚动体两两相对地倾斜设置。

4、按权利要求1或2所说的蜗杆蜗轮机构，其特征是所说的滚动体保持器是两个侧面带孔的管形半体，用螺钉固定在蜗杆上，所说的圆柱体和复合圆柱体的滚动体的长径比略小于1，倾斜安装在螺旋槽内，相邻的滚动体两两相对倾斜设置。

5、按权利要求1或2所说的蜗杆蜗轮机构，其特征是所说滚动体保持器由定位芯轴和轴向档圈组成，定位芯轴和轴向档圈穿过滚动体与蜗杆螺纹配合，将滚动体安装在螺旋槽内，所说的圆柱体和复合圆柱体的滚动体倾斜安装在螺旋槽内，相邻的滚动体两两相对倾斜设置。

6、按权利要求1所说的蜗杆蜗轮机构，其特征是所说滚动体为带锥度的细长圆柱状，所说的滚动体保持器的两侧为栅栏，栅栏间的空间宽度小于圆柱体直径，各滚动体适配在栅栏空间内贴在螺旋槽的槽壁，圆柱体的柱面凸出在栅栏外，在滚动体保持器的顶部用螺钉将保持器固定在螺杆的螺旋形齿顶上。

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