[发明专利]具有渐开线螺旋面的行星滚柱丝杠

说明书

本发明涉及一种具有渐开线螺旋面的行星滚柱丝杠，包括丝杠、螺母、滚柱，丝杠与螺母之间通过滚柱传动连接，且滚柱与丝杠、螺母之间为传动螺纹连接，所述滚柱的螺纹侧面为渐开线螺纹旋面，所述丝杠和螺母的螺纹侧面为渐开线螺纹旋面或直线面。所述螺纹的侧面由渐开线螺旋面构成，一个螺纹牙由一对渐开线螺旋面构成，两个渐开线螺旋面位于螺纹牙的两侧对称性分布。本发明使得滚柱与丝杠、螺母的接触为线接触，可以大幅度的提升行星滚柱丝杠的承载能力。特别的该形式的牙形，可以降低在大螺距、高传动比的情况下边缘咬合、承载能力下降等不良影响。

技术领域

本发明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。

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；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。传统的行星滚柱螺纹牙型为了保证滚柱与丝杠接触点处的直径保持恒定，采用直线与圆弧接触的形式保证接触点处的直径保持恒定。由于滚柱与丝杠的螺纹旋向相同，它们之间的接触点在螺纹的中径附近，而非完全处于螺纹中径；理想状态下，滚柱与螺母之间的接触点处于中径处，然而，实际状态下受加工与装配误差的影响，接触点会偏离理想位置。接触点的偏移使滚柱与丝杠、螺母在接触点滑动，严重影响行星滚柱丝杠的承载、摩擦、磨损、效率和润滑等传动性能。尤其是滚柱与丝杠、螺母之间的传动比严重依赖加工、装配，安装中心距、偏斜均会影响传动比。而且，这种形式的牙型使得滚柱与丝杠、螺母的接触为点接触，行星滚柱丝杠的承载能力大下降。

发明内容

为了进一步提高行星滚柱丝杠的承载能力，以及消除由于加工、装配等影响行星滚柱丝杠中滚柱、丝杠、螺母三者之间的相互啮合，保证在传动过程中三者之间的传动比不受接触点位置的影响，本发明提供一种具有渐开线螺旋面的行星滚柱丝杠，该行星滚柱丝杠继承渐开线斜齿轮传动的优势，大大降低了滚柱、丝杠、螺母三者传动受装配、加工的影响，保证传动的稳定性，同时，具有渐开线螺旋面的行星滚柱丝杠，它们之间的接触为线接触，可以大大提高行星滚柱丝杠的承载能力。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种渐开线螺旋面螺纹的行星滚柱丝杠，包括丝杠、螺母、滚柱，丝杠与螺母之间通过滚柱传动连接，且滚柱与丝杠、螺母之间为传动螺纹连接，所述滚柱的螺纹侧面为渐开线螺纹旋面，所述丝杠和螺母的螺纹侧面为渐开线螺纹旋面或直线面。

进一步，所述螺纹的侧面由渐开线螺旋面构成，一个螺纹牙由一对渐开线螺旋面构成，两个渐开线螺旋面位于螺纹牙的两侧对称性分布。

进一步，当所述滚柱与螺母的螺纹旋向相同、螺纹升角相等时，所述滚柱与螺母的端面牙型在螺纹中径处的牙厚相等；所述滚柱与螺母的渐开线基圆之比满足以下的关系：