[发明专利]一种改善滚柱受力的行星滚柱丝杠副的滚柱

说明书

一种改善滚柱受力的行星滚柱丝杠副的滚柱，包括两端齿轮段结构与中间螺纹段结构，两端齿轮段结构为斜齿形结构；对于标准型行星滚柱丝杠，滚柱的两端齿轮段结构的齿顶圆半径减小，不与第一丝杠进行物理接触，且滚柱齿轮与内齿圈的传动比i符合行星滚柱丝杠中滚柱、第一丝杠与第一螺母的运动关系；同理，在反向式行星滚柱丝杠当中，两端齿轮段结构的齿顶圆半径减小，不与第二螺母的内螺纹进行物理接触，滚柱齿轮与齿轮环的传动比i符合行星滚柱丝杠中滚柱、第二丝杠与第二螺母的运动关系；本发明使滚柱两端斜齿仅和螺母上的斜内齿圈或短丝杠两端的保持架斜齿轮啮合进行行星运动，减少滚柱的轴向力以及轴向变形，简化结构，便于同步滚轧加工成形。

技术领域

本发明属于机械传动技术领域，具体涉及一种改善滚柱受力的行星滚柱丝杠副的滚柱。

背景技术

传统的行星滚柱丝杠结构有两类：标准型和反向式，标准型行星滚柱丝杠为长丝杠、短螺母结构，滚柱与螺母之间没有轴向相对运动；反向式行星滚柱丝杠为短丝杠、长螺母结构，滚柱与丝杠之间无轴向相对运动。标准型和反向式行星滚柱丝杠主要由丝杠、螺母以及众多滚柱组成，其滚柱结构分为中间螺纹段与两端齿轮段：中间螺纹段与丝杠螺纹段以及螺母的螺纹段相接触，传递动力，承受载荷；两端齿轮段与标准行星滚柱丝杠副的内齿圈或反向式行星滚柱丝杠副的齿轮环相互啮合，以减小各滚柱的滑动，保持行星运动的一致性，此外又需要与丝杠接触啮合；滚柱两端齿轮段与标准行星滚柱丝杠副的内齿圈或反向式行星滚柱丝杠副的齿轮环相互啮合的重合度影响着传动系统的稳定性；此外，在传动过程中，滚柱因载荷而产生的轴向力作用，存在着轴向变形与赫兹接触变形，影响滚柱的受力情况与传动精度。

行星滚柱丝杠滚柱的两端齿轮段同时存在着齿轮与螺纹，目前采用切削加工的工艺方法，效率低，材料浪费严重；此外一般先切削螺纹，后加工齿形，在行星滚柱丝杠滚柱当中，螺纹与齿轮段的相位有着特殊要求，同一行星滚柱丝杠副的滚柱要完全相同，要在加工当中保证齿轮与螺纹相位的一致性，但切削加工的方法难以保证滚柱之间相位的一致性，需要额外的工装来保证相位精度，增加制造周期。

在中国专利ZL201310034355.8中提出了同步滚轧成形具有螺纹与齿轮特征轴类零件的新加工方法，利用相应模具，一次滚压成形具有螺纹与齿轮的轴类零件，可以提高制造效率，保证螺纹与齿轮的相位精度，但是原有行星滚柱丝杠滚柱的两端齿轮段存在齿轮与螺纹的特殊复杂结构，并不有利于同步滚轧成形滚柱。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种改善滚柱受力的行星滚柱丝杠副的滚柱，使滚柱两端齿轮仅和螺母上的内齿圈或短丝杠两端的保持架齿轮啮合进行行星运动，且滚柱两端齿轮为斜齿轮，同时行星滚柱丝杠副中的运动规律保持不变，简化结构，便于同步滚轧加工成形，提高滚柱运动过程中的稳定性，减少滚柱在传递载荷中的变形，提升行星滚柱丝杠副的总体性能。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种改善滚柱受力的行星滚柱丝杠副的滚柱，包括两端齿轮段结构1与中间螺纹段结构2，两端齿轮段结构1为斜齿形结构。

对于标准型行星滚柱丝杠，滚柱3的两端齿轮段结构1的齿顶圆半径减小，不与第一丝杠6进行物理接触，且滚柱齿轮与内齿圈4的传动比i符合行星滚柱丝杠中滚柱、第一丝杠6与第一螺母5的运动关系；同理，在反向式行星滚柱丝杠当中，两端齿轮段结构1的齿顶圆半径减小，不与第二螺母9的内螺纹进行物理接触，滚柱齿轮与齿轮环的传动比i符合行星滚柱丝杠中滚柱、第二丝杠8与第二螺母9的运动关系。

若为标准式行星滚柱丝杠副，所述的行星滚柱丝杠副的滚柱的两端齿轮段结构1实现方法如下：

取滚柱3的两端齿轮段结构1的齿顶圆半径为其和第一丝杠6的关系为：其中a为滚柱3与第一丝杠6之间的中心距，r_a为第一丝杠6的螺纹外径参数；