[发明专利]丝杠螺母副用双螺母自动消回差方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种丝杠螺母副用双螺母自动消回差方法。

背景技术

机械传动中，螺纹传动被广泛应用在旋转运动变为直线运动的场合。不管是普通螺纹丝杠或者滚珠丝杠还是行星滚柱丝杠，作为高精度运动传递，需要考虑双向传递运动间隙问题，称为回差，消除回差一般称为消隙、消间隙或者消回差。回差往往是由于零件的装配间隙，或者部件磨损导致的。在往复传动过程中，回差间隙的存在会造成运动精度损失，即从动件不能实时准确地跟随主动件运动，主要表现在换向的时候或者往复受载时，严重时造成系统振荡、失调甚至冲击附加载荷。

最接近本发明的是美国专利5732596，该发明于1998年5月公开了一种双螺母消回差方法，该专利中，一个扭力弹簧把两个螺母反方向旋转运动，两个螺母之间放置了一个高摩擦系数的弹性垫圈，靠弹簧扭力和弹性垫圈消除轴向间隙，达到消回差的目的。

但是该专利由于采用了人造橡胶类高弹性垫圈，造成了双螺母结构的轴向刚度差，不能满足大负载、高精度的运动传递要求。

发明内容

为了克服上述文献中双螺母消间隙的功能缺陷，本发明提出一种丝杠螺母副用双螺母自动消回差方法。

本发明的技术方案是：丝杠螺母副用双螺母自动消回差方法，其特征在于：双螺母的对向配合面采用锥面配合，二者之间采用弹性扭转装置使双螺母对向旋转，实现轴向互相靠近，弹性扭转装置的扭矩大于传动丝杠和螺母副之间无轴向力时的静摩擦扭矩，使双螺母始终能够实现对向旋转并相互压紧，其压紧程度与丝杠传动刚度要求有关；当锥面接触副的当量摩擦系数大于传动螺纹副牙形角的当量摩擦系数时，无论丝杠和螺母之间的传动摩擦扭矩有多大，以及丝杠或螺母无论是正转还是反转，都不会使双螺母中的非固定螺母跟随丝杠旋转，达到消除丝杠和螺母之间的传动间隙的目的，却不会使螺母产生锁死或松脱现象。

本发明的有益效果是，采用该方法的实现装置所需零件数目更少，制造更简单。双螺母采用锥面定位，精度更高，双螺母接触面之间没有其他弹性部件，具有高的传动刚度，同时双螺母不会锁死，也不会发生松脱现象，保证了消回差功能的高可靠性。

附图说明

图1是本发明的实施例的结构原理图的剖视。

图2是本发明的实施例的结构原理图的俯视。

图3是本发明的实施例的结构原理图的侧视。

图4是本发明的受力原理图。

其中1是固定螺母，2是非固定螺母，3是丝杠，4是螺钉，5是非固定螺母弹簧挡块，6是弹簧，7是固定螺母弹簧挡块。

具体实施方式

如图1中，固定螺母1可以固定在主动部件上旋转，或者安装在从动部件上做平动，相应的丝杠3可以安装在从动部件上平动，或者安装在主动部件上旋转。非固定螺母2和固定螺母1同时与丝杠3的螺纹副配合，弹性扭转装置由非固定螺母弹簧挡块5、固定螺母弹簧挡块7和弹簧6构成，采用螺钉4分别固定在固定螺母1和非固定螺母2上。弹簧6的弹力迫使非固定螺母2相对固定螺母1旋转，右旋螺纹为顺时针旋转，左旋螺纹为逆时针旋转，将非固定螺母2压向固定螺母1，使它们之间的圆锥配合面贴合。为了保证弹性扭转装置只产生力偶矩，而不对螺纹副产生附加径向力，其应该对称布置。弹簧6也可用使用橡胶类弹性体或者扭转簧丝、片来实现其功能，相应的固定螺母和非固定螺母可以采用加工出孔、槽等形状来安装并承受橡胶类弹性体或者扭转簧丝、片的弹力。

下面结合图4详细说明本方法及其原理。如果丝杠螺母副为普通滑动螺纹，如图4所示，根据螺纹牙形角的定义，螺纹牙形角为90°-β，锥面的顶角为2α，半锥角即锥面与轴线的夹角为α，双螺母锥面接触副材料之间的摩擦系数为μ_α，丝杠螺母配合的螺纹副的摩擦系数为μ_β，如果丝杠3受轴向载荷力为F：

丝杠螺母副受的轴向力：N_β’＝F

由于固定螺母1安装在从动或主动部件上，其要承受载荷，相应地双螺母锥面之间的轴向力：N_α’＝F

当丝杠3旋转时：

丝杠螺母副之间的楔面的法向反力为：N_β＝N_β’/sinβ＝F/sinβ

双螺母锥面之间的法向反力为：N_α＝N_α’/sinα＝F/sinα