一种行星滚柱丝杠的制作方法

本发明涉及滚柱丝杠，具体涉及一种行星滚柱丝杠。

背景技术：

1、行星滚柱丝杠作为精密动力传动机构，综合了行星轮系、滚珠丝杠和滚针轴承的运动特点，可实现旋转运动与直线运动的相互转换。行星滚柱丝杠中丝杠、滚柱和螺母之间形成的螺旋曲面的啮合性能直接决定了行星滚柱丝杠的传动性能。目前螺旋齿面啮合副存在的主要问题：一是啮合及承载能力不稳定，螺旋副边缘处的承载能力较差；二是现有的直线、圆形等螺旋副均为单点啮合，承载能力有限；三是现有的直线、圆形等螺旋副对轴线倾斜较为敏感，尤其是当螺旋副牙型修型不当时，易导致滚柱卡死在丝杠与丝杠螺母之间，从而失去传动能力。为进一步提升行星滚柱丝杠的传动性能，提高承载能力，螺旋副牙型设计一直是研究人员及业内领头企业的研究热点。

技术实现思路

1、针对传统滚柱丝杠存在缺陷的技术问题，本发明提供了一种行星滚柱丝杠，它对丝杠、螺母和滚柱的轴向牙型轮廓进行了改进，从而增加了滚柱与丝杠和螺母啮合时的啮合点数量，且轴向牙型轮廓具有调心的特点，大大降低了行星滚柱丝杠对复杂恶劣的工作环境导致轴线倾斜的敏感性。

2、为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

3、一种行星滚柱丝杠，包括丝杠、螺母和若干滚柱，若干所述滚柱沿周向均匀分布于所述螺母与所述丝杠之间；所述丝杠外螺纹的轴向牙型轮廓包括丝杠工作承载侧牙型轮廓，所述丝杠工作承载侧牙型轮廓为抛物线；所述滚柱外螺纹的轴向牙型轮廓包括第一工作承载侧牙型轮廓和第二工作承载侧牙型轮廓，所述第一工作承载侧牙型轮廓和第二工作承载侧牙型轮廓为圆弧或椭圆弧；所述螺母内螺纹的轴向牙型轮廓包括螺母工作承载侧牙型轮廓，所述螺母工作承载侧牙型轮廓为抛物线；所述第一工作承载侧牙型轮廓与所述丝杠工作承载侧牙型轮廓抵接，形成啮合点p1和p2，以使所述滚柱和所述丝杠之间形成抛物线与圆弧或椭圆弧相配合的第一凹凸螺旋副；所述滚柱与所述丝杠之间通过第一凹凸螺旋副传动连接；所述p1和p2以所在抛物线的中心线为对称轴对称；所述第二工作承载侧牙型轮廓与所述螺母工作承载侧牙型轮廓抵接，形成啮合点p3和p4，以使所述滚柱和所述螺母之间形成抛物线与圆弧或椭圆弧相配合的第二凹凸螺旋副；所述滚柱与所述螺母之间通过第二凹凸螺旋副传动连接；所述p3和p4以所在抛物线的中心线为对称轴对称。

4、可选地，经过所述啮合点p1和p2的抛物线切线与垂直于所述丝杠中心轴线的平面q分别形成第一角a101和第二角a102；经过所述啮合点p1和p2的抛物线切线与垂直于所述丝杠中心轴线的平面q分别形成第三角a103和第四角a104；其中，所述第一角a101和第三角a103为30°至60°；所述第二角a102和第四角a104为40°至70°。

5、可选地，所述丝杠外螺纹的轴向牙型轮廓还包括丝杠非工作承载侧牙型轮廓，所述丝杠非工作承载侧牙型轮廓为抛物线或直线；所述螺母内螺纹的轴向牙型轮廓还包括螺母非工作承载侧牙型轮廓，所述螺母非工作承载侧牙型轮廓为抛物线或直线。

6、可选地，当所述丝杠非工作承载侧牙型轮廓为直线时，所述丝杠非工作承载侧牙型轮廓上形成啮合点p5，经过所述啮合点p5的切线与垂直于所述丝杠中心轴线的平面q形成第五角a105；当所述螺母非工作承载侧牙型轮廓为直线时，所述螺母非工作承载侧牙型轮廓上形成啮合点p6，经过所述啮合点p6的切线与垂直于所述丝杠中心轴线的平面q形成第六角a106；其中，所述第五角a105和所述第六角a106均为45°。

7、可选地，还包括两个保持架和两个内齿圈；两个所述内齿圈分别固定于所述螺母的两端，所述内齿圈的内圈设置有内齿，所述滚柱两端分别设置有与所述内齿啮合的外齿；所述保持架位于所述内齿圈的内侧，所述滚柱的两端分别与两个所述保持架嵌合。

8、可选地，所述第一工作承载侧牙型轮廓和所述第二工作承载侧牙型轮廓为对称设置。

9、可选地，所述第一工作承载侧牙型轮廓和所述第二工作承载侧牙型轮廓为非对称设置。

10、可选地，所述丝杠外螺纹的轴向牙型轮廓的齿顶和齿根处均采用圆弧过渡；所述螺母内螺纹的轴向牙型轮廓的齿顶和齿根处均采用圆弧过渡；所述滚柱外螺纹的轴向牙型轮廓的齿顶和齿根处均采用圆弧过渡。

11、可选地，所述螺母的内螺纹与所述丝杠的外螺纹具有相同的头数，所述头数至少为一。

12、可选地，所述滚柱外螺纹为单头螺纹。

13、有益效果

14、采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

15、（1）本发明将原有直线与凸圆弧的单点啮合螺旋传动变为基于抛物线和圆弧之间的多点啮合的凸凹螺旋传动，通过将丝杠和螺母的轴向牙型轮廓设计为包含抛物线形状的牙型轮廓，将滚柱的牙型轮廓设计为包含圆弧的牙型轮廓，可以将滚柱和螺母，滚柱与丝杠之间的传动均变为凸凹式多点啮合的螺旋传动。由此，本发明的行星滚柱丝杠在啮合特性上要优于现有的直线牙廓与圆弧牙廓的啮合方式，可以有效地避免啮合的不稳定性和因啮合点变化导致的承载能力下降等问题，大大提高滚柱丝杠的承载能力。

16、（2）本发明基于上述对丝杠、螺母和滚柱的轴向牙型轮廓的设计，由凹形的抛物线包裹凸形的圆弧或椭圆弧，实现主动调心的功能，可补偿轴线不重合及装置变形而产生的误差，大大降低了对制造、装配以及复杂恶劣的工作环境导致轴线倾斜的敏感性。

技术特征：

1.一种行星滚柱丝杠，其特征在于，包括丝杠、螺母和若干滚柱，若干所述滚柱沿周向均匀分布于所述螺母与所述丝杠之间；

2.根据权利要求1所述的一种行星滚柱丝杠，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的一种行星滚柱丝杠，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的一种行星滚柱丝杠，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的一种行星滚柱丝杠，其特征在于，还包括两个保持架和两个内齿圈；两个所述内齿圈分别固定于所述螺母的两端，所述内齿圈的内圈设置有内齿，所述滚柱两端分别设置有与所述内齿啮合的外齿；所述保持架位于所述内齿圈的内侧，所述滚柱的两端分别与两个所述保持架嵌合。

6.根据权利要求1所述的一种行星滚柱丝杠，其特征在于，所述第一工作承载侧牙型轮廓和所述第二工作承载侧牙型轮廓为对称设置。

7.根据权利要求1所述的一种行星滚柱丝杠，其特征在于，所述第一工作承载侧牙型轮廓和所述第二工作承载侧牙型轮廓为非对称设置。

8.根据权利要求1所述的一种行星滚柱丝杠，其特征在于，所述丝杠外螺纹的轴向牙型轮廓的齿顶和齿根处均采用圆弧过渡；所述螺母内螺纹的轴向牙型轮廓的齿顶和齿根处均采用圆弧过渡；所述滚柱外螺纹的轴向牙型轮廓的齿顶和齿根处均采用圆弧过渡。

9.根据权利要求1所述的一种行星滚柱丝杠，其特征在于，所述螺母的内螺纹与所述丝杠的外螺纹具有相同的头数，所述头数至少为一。

10.根据权利要求1所述的一种行星滚柱丝杠，其特征在于，所述滚柱外螺纹为单头螺纹。

技术总结
本发明涉及滚柱丝杠技术领域，具体涉及一种行星滚柱丝杠。包括丝杠、螺母和若干滚柱，丝杠工作承载侧牙型轮廓为抛物线，螺母工作承载侧牙型轮廓为抛物线；滚柱外螺纹的轴向牙型轮廓包括第一工作承载侧牙型轮廓和第二工作承载侧牙型轮廓，第一工作承载侧牙型轮廓和第二工作承载侧牙型轮廓为圆弧或椭圆弧；滚柱和丝杠之间形成抛物线与圆弧或椭圆弧相配合的第一凹凸螺旋副，滚柱和螺母之间形成抛物线与圆弧或椭圆弧相配合的第二凹凸螺旋副。本发明增加了滚柱与丝杠和螺母啮合时的啮合点数量，且轴向牙型轮廓具有调心的特点，大大降低了行星滚柱丝杠对复杂恶劣的工作环境导致轴线倾斜的敏感性。

技术研发人员：单新平,严作海
受保护的技术使用者：杭州新剑机电传动股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25