CN212536568U - 具有摆线螺纹牙廓的行星滚柱丝杠 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有摆线螺纹牙廓的行星滚柱丝杠，包括丝杠、螺母、滚柱，丝杠与螺母之间通过滚柱传动连接，滚柱的螺纹牙廓线为摆线，丝杠和螺母的螺纹牙廓线为直线或者摆线。螺纹牙廓线的螺纹轴向的牙廓由两条对称分布的摆线组成，两条摆线在螺纹中径处切线所组成的夹角为螺纹的牙形角α。本实用新型通过设计滚柱的螺纹牙廓线为摆线，丝杠和螺母的螺纹牙廓线为直线或者摆线实现，将摆线参数与所需要设计的螺纹参数相结合，建立应用于行星滚柱丝杠的摆线螺纹牙廓，通过该实用新型得到的行星滚柱丝杠在啮合特性上要优于现有的圆弧牙廓啮合方式，能避免啮合的不稳定性和因啮合点变化导致的承载能力下降等问题，大幅提高行星滚柱丝杠承载的稳定性。

Description

具有摆线螺纹牙廓的行星滚柱丝杠

技术领域

本实用新型涉及一种行星滚柱丝杠，尤其是一种将旋转运动转化为直线运动的行星螺旋传动机构，可重载高速传动的行星滚柱丝杠。

背景技术

相比滚珠丝杠，滚柱丝杠具有承载能力更强、速度更快、精度更高、寿命更长、维护成本低等特点，从而成为航空机械、数控机床、精密仪器和仪表等精密机械设备中最为关键的基础部件之一，并得到了相当广泛的应用。

如图1所示，行星滚柱丝杠除丝杠1、螺母3、滚柱4外，还包括内齿圈2、行星架5、挡圈6等零件。根据传动过程中滚柱与螺母、丝杠之间的相对运动形式，行星滚柱丝杠大体上可以分成标准型、螺母型和循环型等三种类型，其中标准型滚柱与螺母轴向保持相对静止，螺母型滚柱与丝杠轴向保持相对静止，循环型滚柱相对于螺母作轴向周期型前后运动。

在具体运动过程中滚柱螺纹与丝杠螺纹、螺母螺纹分别啮合，以传动动力。当丝杠旋转时，螺母沿丝杠轴线移动，滚柱自转同时绕丝杠作行星运动，同时保持与螺母相同的轴向移动速度。通过上述的运动将旋转运动转化为直线运动。

在传动过程中，平面轮廓的螺纹接触点多，但是不能保证滚柱与丝杠(螺母)接触点处的直径保持恒定。为了获得精确的导程必须保证螺纹接触点的稳定性和精确性，滚柱和丝杠(螺母)的螺纹牙轮廓应该至少有一处为曲面。在以往的设计中，丝杠1与螺母3是具有相同头数的三角螺纹，法向(轴向)牙廓为直线L；而滚柱4一般为单头螺纹，法向(轴向)牙廓为圆弧R。螺纹的齿形角α一般为90°，具体如图2(a)，(b)，(c)所示。传统的滚柱丝杠螺母啮合如图3所示，这种行星滚柱丝杠，圆弧R的曲率半径对于螺纹牙而言是固定的，这会带来在特定的螺距、规格情况下，啮合点十分靠近边缘，导致承载能力下降，甚至传动失效。

发明内容

为了减少在啮合过程中，发生螺纹啮合在边缘导致承载能力下降的问题，本实用新型提供一种具有摆线螺纹牙廓的行星滚柱丝杠，该行星滚柱丝杠中，螺纹的牙形由摆线组成，由于摆线的曲率半径是变化的，在牙顶部区域曲率半径较底部大，在实际的啮合过程可以有效地的避免啮合点十分靠近边缘时，导致承载能力下降，甚至传动失效的问题，而且由于曲率半径的变化使得该行星滚柱丝杠在啮合过程中，啮合点进一步固定在螺纹的中径附近，有效底避免啮合在边缘处。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种具有摆线螺纹牙廓的行星滚柱丝杠，包括丝杠、螺母、滚柱，丝杠与螺母之间通过滚柱传动连接，所述滚柱的螺纹牙廓线为摆线，丝杠和螺母的螺纹牙廓线为直线或者摆线。

进一步，所述螺纹牙廓线的螺纹轴向的牙廓由两条对称分布的摆线组成，两条摆线在螺纹中径处切线所组成的夹角为螺纹的牙形角α。

进一步，所述丝杠与螺母具有相同头数的螺纹，轴向牙廓为直线；而所述滚柱为单头螺纹，轴向廓为摆线。

进一步，所述丝杠与螺母具有相同头数的螺纹，轴向为摆线；而所述滚柱为单头螺纹，轴向牙廓为摆线。

进一步，所述丝杠与螺母具有相同头数的螺纹，丝杠轴向牙廓为摆线，螺母轴向齿廓为直线；而所述滚柱为单头螺纹，轴向牙廓为摆线。

进一步，所述丝杠与螺母具有相同头数的螺纹，丝杠轴向牙廓为直线，螺母轴向齿廓为摆线；而所述滚柱为单头螺纹，轴向牙廓为摆线。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种新的螺纹牙形行星滚柱丝杠，通过设计滚柱的螺纹牙廓线为摆线，丝杠和螺母的螺纹牙廓线为直线或者摆线实现。通过将摆线的参数与所需要设计的螺纹参数相结合，建立应用于行星滚柱丝杠的摆线螺纹牙廓。通过该实用新型得到的行星滚柱丝杠在啮合特性上要优于现有的圆弧牙廓啮合方式，可以有效的避免啮合的不稳定性和因啮合点变化导致的承载能力下降等问题。大幅提高行星滚柱丝杠承载的稳定性。

附图说明

图1为现有的行星滚柱丝杠组件结构示意图；

图2为现有的行星滚柱丝杠牙型轮廓图；

其中：(a)滚柱，(b)螺母，(c)丝杠；

图3为现有的行星滚柱丝杠中滚柱、螺母、丝杠啮合图；

图4为本实用新型的摆线螺纹牙廓图；

图5为外摆线形成示意图；

图6为摆线牙廓定义图；

图7为摆线牙廓定义放大图；

图8为本实用新型的摆线牙廓滚柱、螺母、丝杠啮合图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图4，8所示，本实用新型的具有摆线螺纹牙廓的行星滚柱丝杠，包括丝杠1、螺母3、滚柱4，丝杠1与螺母3之间通过滚柱4传动连接。滚柱4的螺纹牙廓线为摆线B，丝杠1和螺母3的螺纹牙廓线为直线L或者摆线B。

如图4所示，本实用新型提供了一种具有摆线螺纹牙廓的行星滚柱丝杠，行星滚柱丝杠传动螺纹牙廓，螺纹法向(轴向)牙廓由两条对称分布的摆线B组成，两条摆线B在螺纹中径处切线所组成的夹角为螺纹的牙形角α。

图5为外摆线的形成过程，滚圆O₂沿着母圆O外侧顺时针作纯滚动运动，圆周上任意一点P₀运动所产生的运动轨迹P₀P₁P₂P₃为外摆线。若是滚圆O₂沿着母圆O内作纯滚动运动，其上任意一点所形成的轨迹即为内摆线。若是P₀点不位于滚圆的圆周之上，而是位于其内侧或者是外侧，这个点的轨迹分别是长副外摆线和短副外摆线。本实用新型所涉及的牙廓单边曲线即是上述摆线的一段圆弧或者有内外摆线共同的圆弧形成。

如图6、7所示，以外摆线中的一段圆弧为例建立摆线牙廓的行星滚柱丝杠用螺纹。运动轨迹P₀P₁P₂P₃为整段外摆线曲线，P₁P₂P₃为应用于螺纹牙廓的摆线线段，其中螺纹牙的中径位于点P₂处，其牙厚为P₂P₂'。螺纹牙形与摆线母圆半径R₀，滚圆半径R₁，螺纹的中径R_s，螺纹的牙厚P₂P₂'等因素相关，通过控制上述相关参数可以得到不同的螺纹牙形。通过控制螺纹的小径及大径确定后即可得到整个牙廓曲线所占用的摆线线段。该摆线牙廓线上任意一点的曲率半径，随着该点向牙顶移动而增大。

根据以上螺纹牙廓的设计，行星滚柱丝杠(标准型、螺母型、循环型等)相关的螺纹传动部件，可以依照牙廓不同的组合形式获得不同的行星滚柱丝杠。应用摆线牙形的，滚柱4、丝杠1、螺母3三者之间的相互啮合关系如图8，其中：(1)丝杠1与螺母3是具有相同头数的螺纹，法向(轴向)牙廓为直线L；而滚柱4为单头螺纹，法向(轴向)牙廓为摆线B。(2)丝杠1与螺母3是具有相同头数的螺纹，法向(轴向)牙廓为摆线B；而滚柱4为单头螺纹，法向(轴向)牙廓为摆线B。(3)丝杠1与螺母3是具有相同头数的螺纹，丝杠法向(轴向)牙廓为摆线B，螺母3法向(轴向)齿廓为直线L；而滚柱4为单头螺纹，法向(轴向)牙廓为摆线B。(4)丝杠1与螺母3是具有相同头数的螺纹，丝杠1法向(轴向)牙廓为直线L，螺母3法向(轴向)齿廓为摆线B；而滚柱4为单头螺纹，法向(轴向)牙廓为摆线B。

本实用新型并不限于上述实例，在本实用新型的权利要求书所限定的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种变形或修改均受本实用新型的保护。

Claims (6)

1.一种具有摆线螺纹牙廓的行星滚柱丝杠，包括丝杠、螺母、滚柱，丝杠与螺母之间通过滚柱传动连接，其特征在于：所述滚柱的螺纹牙廓线为摆线，丝杠和螺母的螺纹牙廓线为直线或者摆线。

2.根据权利要求1所述的具有摆线螺纹牙廓的行星滚柱丝杠，其特征在于：所述螺纹牙廓线的螺纹轴向的牙廓由两条对称分布的摆线组成，两条摆线在螺纹中径处切线所组成的夹角为螺纹的牙形角α。

3.根据权利要求1所述的具有摆线螺纹牙廓的行星滚柱丝杠，其特征在于：所述丝杠与螺母具有相同头数的螺纹，轴向牙廓为直线；而所述滚柱为单头螺纹，轴向廓为摆线。

4.根据权利要求1所述的具有摆线螺纹牙廓的行星滚柱丝杠，其特征在于：所述丝杠与螺母具有相同头数的螺纹，轴向为摆线；而所述滚柱为单头螺纹，轴向牙廓为摆线。

5.根据权利要求1所述的具有摆线螺纹牙廓的行星滚柱丝杠，其特征在于：所述丝杠与螺母具有相同头数的螺纹，丝杠轴向牙廓为摆线，螺母轴向齿廓为直线；而所述滚柱为单头螺纹，轴向牙廓为摆线。

6.根据权利要求1所述的具有摆线螺纹牙廓的行星滚柱丝杠，其特征在于：所述丝杠与螺母具有相同头数的螺纹，丝杠轴向牙廓为直线，螺母轴向齿廓为摆线；而所述滚柱为单头螺纹，轴向牙廓为摆线。

Images