[发明专利]具有低摩擦特性的贴片式超声波丝杠

说明书

技术领域

本发明属于利用螺纹副形式的螺旋传动件领域。

背景技术

基于螺纹副形式的螺旋传动主要是通过螺杆与螺母间的旋合传递运动和动力，按照螺杆与螺母间的摩擦状态可分为滑动丝杠和滚珠丝杠。滑动丝杠主要由螺母和螺杆两部分组成，具有结构简单、加工方便、运转平稳等特点，主要应用于机床的进给机构、线性驱动模组以及负载平台的传动机构等场合。但是由于滑动丝杠工作时的螺母与螺杆处于滑动摩擦状态，使得丝杠传动时螺母与螺杆两者之间存在摩擦阻力大的问题，这一问题导致滑动丝杠工作时存在传动效率低（一般为30%~60%）、定位精度差、易爬行、磨损快以及工作寿命短等缺点。为了解决滑动丝杠传动螺纹间存在的滑动摩擦阻力大的问题，相应出现了一种由螺母、螺杆和滚动体三部分组成的滚珠丝杠。与滑动丝杠相比，滚珠丝杠工作时滚动体在螺母与螺杆间的螺纹滚道内滚动，使得螺母和螺杆相对运动时成滚动摩擦状态，有效降低了二者之间的摩擦阻力，因此具有传动效率高（一般在80%以上）、定位精度高、使用寿命长等优点，但由于采用滚动体及相应结构所带来的结构复杂、制造困难、成本高、安装与维护烦琐等问题也同样明显。

发明内容

为了改善滑动丝杠由于螺母与螺杆处于滑动摩擦状态所带来的摩擦阻力大、传动效率低、低速时易爬行、定位精度差、工作寿命短等问题，本发明提出了一种具有低摩擦特性的贴片式超声波丝杠。

所述具有低摩擦特性的贴片式超声波丝杠，由螺母基体、多片它激式伸缩片、螺杆组成；螺母基体的外圆面上设置有用于固定用的一个或多个法兰盘；螺母基体的内圆面上设置有内螺纹，螺母基体的内螺纹中旋转连接有螺杆，内螺纹的螺纹升角小于内螺纹与螺杆连接螺纹副间的当量摩擦角；在螺母基体的外圆面上，绕圆周方向设置有多个平面；每个平面上都设置有一片或多片它激式伸缩片，并使每片它激式伸缩片的一个平面都与平面连接，所述它激式伸缩片的伸缩方向与螺母基体的轴线平行或有夹角a，其夹角a的绝对值小于90度；所述它激式伸缩片的它激频率在超声波频段内。

本发明的丝杠具有低的摩擦系数，摩擦阻力可减少50%以上，传动效率可达80%以上。它的低摩擦力特性的获得主要利用相对摩擦副间的高频微幅振动（频率一般大于1000 Hz，振幅一般小于1 μm）所产生的减摩效应来实现。具体来说，通过激发滑动丝杠螺母处于超声频率内（频率一般大于13 kHz）的微幅振动，基于超声振动所导致的超声减摩效应降低螺母与螺杆间的摩擦系数，进而达到降低二者之间的摩擦阻力的目的。由于本发明所提出的具有低摩擦力特性的滑动丝杠处于工作状态时其螺母处于微幅的超声振动状态，因此本发明中命名基于高频振动减摩原理的丝杆为超声波丝杠，英文名可译成Ultrasonic Screw Shaft，简称为USS。与传统滑动丝杠相比，超声波丝杠（USS）具有摩擦阻力小（相比于同类传统滑动丝杠，摩擦阻力可减少50%以上）、传动效率高（可达80%以上）、定位精度高等优点；与传统的滚珠丝杠相比，具有结构简单，制造成本低、安装与维护简易等优点，因此超声波丝杠（USS）在各种工业设备和精密仪器领域有着广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1中A-A向剖视结构示意图；

图3是具体实施方式二、具体实施方式三和具体实施方式四的结构示意图；

图4是图3中B-B向剖视结构示意图；

图5是具体实施方式五的结构示意图；

图6是图3中C-C向剖视结构示意图；

图7是具体实施方式六的结构示意图；

图8是图3中D-D向剖视结构示意图；

图9是具体实施方式七的结构示意图；

图10是图3中E-E向剖视结构示意图；

图11是具体实施方式八的结构示意图；

图12是具体实施方式八的结构示意图；

图13是具体实施方式九的结构示意图；

图14是具体实施方式九的结构示意图；

图15是具体实施方式十的结构示意图；

图16是图15中F-F向剖视结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：参见图1～图16进行说明，本具体实施方式由螺母基体1、多片它激式伸缩片2、螺杆1-3组成；