一種行星滾柱絲杠副制造技術

本發明專利技術屬于直線運動副，具體涉及一種行星滾柱絲杠副，解決了滾柱與螺母軸向脫出并卡滯的問題，提高了嚙合質量，降低了加工工藝難度。該行星滾柱絲杠副中的螺母(3)和絲桿(1)采用牙槽的法向截面形狀為等腰直角三角形，滾柱(2)牙的法向截面形狀采用弧形，且弧形圓心位于滾柱軸線上，絲桿(1)螺紋實際中徑小于計算公式得到的名義中徑。

【技術實現步驟摘要】
一種行星滾柱絲杠副
本專利技術屬于直線運動副，具體涉及一種行星滾柱絲杠副。
技術介紹
目前，現有的行星滾柱絲杠副中的三元件螺紋通常為：三元件螺紋旋向相同；牙形螺距相同；螺母與絲桿頭數相同；滾柱為單頭螺紋；滾柱與螺母螺紋升角相同。三滾動元件指絲桿、滾柱、螺母。三元件的牙形有2種：如圖1a所示，三元件的軸向截面的牙形均為直角三角形；如圖1b所示，螺母與滾柱的軸向截面的牙形為圓環形，絲桿為螺紋。其中圓環形最簡單，但是，絲杠副內必須含有一對軸向推力軸承，并靠軸向推力軸承傳遞力，存在承載能力低，自由度不唯一等缺陷。如圖1a所示，軸向截面的牙形為直角三角形是現有截形中較簡單直觀的，且車削容易，但是如果需要表面硬化磨削，無論單頭分別磨削還是多頭同時磨削都必須采用異形砂輪，砂輪截面為不規則曲線，成本很高，且我國尚無制造和檢驗能力。現有行星滾柱絲杠副三滾動元件螺紋的中徑，都是按照公知公式設計。按照公知公式設計的滾柱螺紋和螺母螺紋旋向相同，且為內嚙合、螺紋升角相等，將滾柱螺紋軸向截面的牙形修成弧形后，嚙合點位于中徑上，完全符合行星運動關系，能夠實現純滾動嚙合。但是，無論三元件上是螺紋還是圓環形，即使將滾柱螺紋截面形狀做成弧形，實際上仍存在滾柱與絲桿螺紋干涉的問題。目前現有解決滾柱與絲桿螺紋干涉的方法是采用減小滾柱螺紋實際中徑，或者同時把絲桿螺紋截面形狀做成弧形。但是減小滾柱螺紋實際中徑，使原本沒有干涉問題的滾柱螺紋-螺母螺紋之間的行星運動嚙合關系遭到破壞，三元件軸線距離之間的比例關系發生變化，造成嚙合質量嚴重下降。而把絲杠螺紋截面形狀做成弧形不但對解決干涉幫助甚微，又大大增加了加工工藝難度。
技術實現思路
本專利技術提供一種行星滾柱絲杠副，解決了滾柱與螺母軸向脫出并卡滯的問題，提高了嚙合質量，降低了加工工藝難度。本專利技術的技術方案是，一種行星滾柱絲杠副中的螺母和絲桿采用牙槽的法向截面形狀為等腰直角三角形，滾柱牙的法向截面形狀采用弧形，且弧形圓心位于滾柱軸線上，絲桿螺紋實際中徑小于計算公式得到的名義中徑。所述絲桿螺紋名義中徑為30mm，實際中徑為29.51mm，滾柱的弧形截面圓弧半徑為7.071mm。本專利技術的有益效果是，采用本專利技術的結構，解決了滾柱與螺母軸向脫出并卡滯的問題，提高了嚙合質量，降低了加工工藝難度，即能用較簡單的磨削砂輪和工藝實現三元件純滾動運轉，實現順滑且高承載能力的傳動。附圖說明下面結合附圖和實例對本專利進一步說明。圖1a為現有軸向截面為直角三角形的牙形結構示意圖；圖1b為現有軸向截面為圓環形的牙形結構示意圖；圖2為現有滾柱螺紋軸向截面弧形的牙形結構示意圖；圖3是本專利技術的行星滾柱絲杠副結構示意圖。圖中1.絲桿；2.滾柱；3.螺母；4.內齒圈；5.保持架；6.擋圈。具體實施方式如圖3所示，本專利技術的行星滾柱絲杠副中三元件螺紋旋向相同、螺母與絲桿頭數相同，滾柱為單頭螺紋，滾柱與螺母螺紋升角相同，這些結構特征為現有的，本專利技術的三元件的螺紋截面形狀為：螺母3和絲桿1采用牙槽的法向截面形狀為等腰直角三角形，滾柱2牙的法向截面形狀采用弧形，弧形圓心位于滾柱軸線上，且為外凸弧形。并減小絲桿1螺紋實際中徑，即比按下列公式(1)、(2)、(3)、(4)計算出的名義中徑要小，即可以采用solidworks等三維仿真軟件，根據絲桿1的計算出的名義中徑和導程確定減小的數值，以不干涉為目的，確定絲桿1螺紋實際中徑。三元件的頭數和名義中徑計算公式：Pz＝xn.p(2)DR＝DS+2DP(3)式中：xn——絲杠和螺母螺紋頭數；p——螺距，單位為毫米，三元件相同；PZ——導程，單位為毫米；DS——絲杠螺紋名義中徑，單位為毫米；DP——滾柱螺紋名義中徑，單位為毫米；DR——螺母螺紋名義中徑，單位為毫米；ZR——齒圈齒數；ZP——滾柱齒輪齒數。實施例：采用本專利技術的行星滾柱絲杠副，其中螺母3和絲桿1采用牙槽的法向截面形狀為等腰直角三角形螺紋，而滾柱2采用牙的法向截面為弧形。絲桿1名義中徑30mm，實際中徑29.51mm，滾柱2名義中徑和實際中徑都是10mm，螺母3名義中徑和實際中徑都是50mm，三元件螺紋均為右旋。滾柱2的弧形截面圓弧半徑為7.071mm。上述行星滾柱絲杠副經試驗證明，星滾柱絲杠副效率達到90％以上，正、逆傳靈活，軸向間隙0～0.03mm，用于伺服系統中精度和壽命良好。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種行星滾柱絲杠副，其特征是：該行星滾柱絲杠副中的螺母(3)和絲桿(1)采用牙槽的法向截面形狀為等腰直角三角形，滾柱(2)牙的法向截面形狀采用弧形，且弧形圓心位于滾柱軸線上，絲桿(1)螺紋實際中徑小于計算公式得到的名義中徑。

【技術特征摘要】
1.一種行星滾柱絲杠副，其特征是：該行星滾柱絲杠副中的螺母(3)和絲桿(1)采用牙槽的法向截面形狀為等腰直角三角形，滾柱(2)牙的法向截面形狀采用弧形，且弧形圓心位于滾柱軸線上，絲桿(1)螺紋實際中徑小于計算公式得到的名義中徑；所述計算公式如下：PZ＝xn·pDR＝DS+2DP式中：xn——絲杠和螺母螺紋頭數；p——螺距，單位為毫米；...

【專利技術屬性】
技術研發人員：石岳江，劉嬌娜，蘇波，劉文齊，劉巖松，門義雙，蔣明軍，任峰，李萬軍，
申請(專利權)人：中國北方車輛研究所，
類型：發明
國別省市：