环齿螺母行星滚柱丝杠
技术领域
本发明涉及一种将旋转运动转化为直线运动的行星螺旋传动机构,尤其是一种用于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。
行星滚柱丝杠除丝杠、螺母、滚柱外,还包括内齿圈、行星架、挡圈等零件。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。
在现有技术中,标准型和螺母型行星滚柱丝杠的滚柱是中间段是螺纹结构,两端是齿轮结构,滚柱螺纹分别与丝杠及螺母的螺纹结构相啮合。滚柱轴端的齿轮结构与固定于螺母上的内齿圈相啮合。在循环型的行星滚柱丝杠中,滚柱上为纯环齿结构,螺母上为螺纹结构,在传动过程中存在噪声大等缺陷。在其他形式的行星滚柱丝杠中,滚柱为环齿纯结构,螺母上也为纯环齿结构,但是在传动过程中,其在原理上存在导程不确定的缺陷。
发明内容
为了进一步优化行星滚柱丝杠的设计,降低行星滚柱丝杠在加工、制造以及装配中的难度,本发明提供了一种新型的环齿螺母行星滚柱丝杠杠,该新型行星滚柱丝杠具有恒定的导程;环齿螺母的行星滚柱丝杠,能够大幅度降低螺母以及滚柱的加工难度,避免常规行星滚柱丝杠滚柱齿轮的加工,取消了螺母的螺纹加工,仅仅在螺母的两端加工环齿以承受轴向载荷以及形成固定的传动比,并且滚柱上的螺纹仅仅与丝杠相啮合,大幅度降低了装配的难度。
为实现上述目的,本发明的技术方案是:一种环齿螺母行星滚柱丝杠,包括丝杠、螺母、滚柱、行星架、挡圈,所述滚柱中间为螺纹结构,滚柱两端为环齿结构;所述螺母的内孔在轴向上具有三种结构:位于螺母两端的行星架及挡圈安装结构、对称分布于螺母两端的环齿结构以及螺母中间段的避让台阶孔;所述滚柱均匀地分布于丝杠的四周,所述滚柱两端的环齿与螺母两端的环齿相啮合,中间的螺纹与丝杠的螺纹相啮合而不与螺母相啮合。
进一步,所述滚柱两端最外侧的轴头为光轴结构,两端的轴头与行星架上均匀分布的圆孔相配合,能够避免滚柱之间的相互碰撞摩擦,改善受力状态。
进一步,左右两个行星架安装于螺母两端,挡圈安装于螺母的沟槽之内,用于行星架的轴向位置限定。
进一步,所述滚柱的螺纹为单头螺纹,螺纹的螺距与丝杠螺纹的螺距相同。
进一步,所述丝杠的螺纹为多头螺纹。
进一步,当丝杠旋转时,所述螺母沿丝杠轴线移动,所述滚柱自转同时绕丝杠作行星运动,并保持与螺母相同的轴向移动速度,将旋转运动转化为直线运动。
进一步,所述环齿螺母行星滚柱丝杠还设有预紧结构,所述预紧结构为锁紧预紧结构或弹性碟簧预紧结构。
进一步,所述锁紧预紧结构由调整垫片、锁紧螺钉螺母组成,所述调整垫片置于两个半螺母之间,两个半螺母之间通过锁紧螺钉螺母连接,通过锁紧螺钉螺母对该行星滚柱丝杠施加预紧力,使得环齿接触处更加的紧密,不易滑动,保证传动比的稳定性。
本发明的有益效果是:
本发明提供了一种环齿螺母的新型行星滚柱丝杠,通过将滚柱设计成两端环齿中间螺纹,螺母设计为两端环齿中间中空的结构,通过特定的传动比及螺纹结构参数设计,理论上实现了该行星滚柱丝杠的恒导程。
通过该发明得到的行星滚柱丝杠在加工、制造、装配等方面具有很大的优势,降低了在生产过程中的难度。进一步环齿结构的设计可以进一步提高该行星滚柱丝杠的极限转速。
附图说明
图1是本发明的环齿螺母行星滚柱丝杠组成立体示意图;
图2是滚柱结构立体示意图;
图3是滚柱结构平面示意图;
图4是螺母结构立体示意图;
图5是丝杠结构立体示意图;
图6是具有预紧结构的行星滚柱丝杠组成立体示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示,一种环齿螺母行星滚柱丝杠,包括丝杠1、螺母2、滚柱3、行星架4、挡圈5等零件。
如图2,3所示,滚柱3的中间为螺纹结构3-3,该螺纹一般为单头螺纹,螺纹的螺距与丝杠螺纹的螺距相同,滚柱3两端为环齿结构3-1,滚柱3两端最外侧为光轴结构3-2。
如图4所示,螺母2内孔在轴向上主要有三种结构:位于螺母两端的行星架及挡圈安装结构2-1、对称分布于螺母两端的环齿结构2-2以及螺母中间段的避让台阶孔2-3。
如图5所示,丝杠轴端在实际应用过程中可以设计成任意的结构,丝杠的螺纹为多头螺纹。为实现该行星滚柱丝杠的恒定导程,丝杠螺纹公称直径、头数,滚柱螺纹、环齿中径以及螺母环齿中径之间应该满足特定的关系。
如图1所示,滚柱3均匀地分布于丝杠1的四周,滚柱3两端的环齿与螺母2两端的环齿相啮合,中间的螺纹与丝杠1的螺纹相啮合而不与螺母2相啮合,两端的轴头与行星架4上均匀分布的圆孔相配合,避免滚柱之间的相互碰撞摩擦,改善受力状态。左右两个行星架4安装于螺母2两端,挡圈5安装于螺母2的沟槽之内,主要用于行星架4的轴向位置限定。
在具体运动过程中滚柱螺纹与丝杠螺纹啮合,滚柱环齿与螺母的环齿相啮合,以满足特定的传动比。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。
该行星滚柱丝杠除上述结构形式外,在实际应用过程亦可以设计成具有预紧的结构形式,具有预紧的结构形式总体上可以降低行星滚柱丝杠滑动的可能性。如图6,具有预紧结构的新型行星滚柱丝杠,除丝杠1、螺母2、滚柱3,行星架4、挡圈5等零件外,还包括调整垫片6、锁紧螺钉螺母7等零件。通过调整垫片6以及锁紧螺钉螺母7可以对该行星滚柱丝杠施加一定的预紧力,使得环齿接触处更加的紧密,不易滑动,保证传动比的稳定性。除此种形式的预紧结构外,还有可以有弹性碟簧预紧等结构形式。