專利名稱:蝸桿滾珠傳動裝置的制作方法
本發(fā)明是屬機械工程根據(jù)清華大學(xué)機械設(shè)計教研組和中央廣播電視大學(xué)合編的《機械原理》中所述，現(xiàn)有技術(shù)中，蝸桿是與蝸輪直接嚙合完成機械傳動的，在蝸桿蝸輪傳動裝置中，蝸桿是直徑小，軸向長，齒數(shù)少，螺旋升角小的螺旋齒輪。蝸輪是直徑大，軸向短，齒數(shù)多，螺旋升角大的螺旋齒輪。在現(xiàn)有技術(shù)中，蝸桿是用鋼材制成，蝸輪是用青銅制成。
蝸桿蝸輪裝置的缺點是傳動效率低，不能用于大功率，增速和高速的傳動領(lǐng)域中，改變角速比時必須同時更換蝸桿和蝸輪，制造成本高，體積尙嫌大。
本發(fā)明的目的是提高蝸桿傳動裝置的效率，擴(kuò)大使用領(lǐng)域，縮小體積，降低制造成本。
蝸桿滾珠傳動裝置是由蝸桿、滾珠、滾珠導(dǎo)軌和滾珠回路所組成。
在蝸桿滾珠傳動裝置中，主動蝸桿和從動蝸桿的軸心線相平行，兩蝸桿的最小軸心距是蝸桿齒頂園半徑之和。顯而易見，兩蝸桿不直接嚙合，它們是通過與滾珠的嚙合實現(xiàn)機械傳動的。機械力的傳遞過程是主動蝸桿-滾珠-從動蝸桿。
在蝸桿滾珠傳動裝置中，蝸桿的螺旋齒槽是與滾珠相嚙合的園弧形。
蝸桿滾珠傳動裝置中的蝸桿根據(jù)需要可制成左旋或是右旋，單頭或是多頭，小螺旋升角或是大螺旋升角，單段或是多段，不同升角及旋向的蝸桿。一般情況下蝸桿是用園鋼在斜壓機或車床中加工成。特殊用途的蝸桿可用減摩擦材料或特需的材料制成。
蝸桿滾珠傳動裝置中的滾珠是園形的鋼性球體。拋光的鋼球特別適用于蝸桿滾珠傳動裝置。滾珠在蝸桿滾珠傳動裝置中，直接與主動蝸桿和從動蝸桿嚙合，滾珠既是兩蝸桿機械力傳遞的橋梁，又是裝置賴以運轉(zhuǎn)的樞紐。
蝸桿滾珠傳動裝置中的滾珠導(dǎo)軌是由剛性的軌道所組成。所述導(dǎo)軌的剛性軌道的軌面是與滾珠相嚙合的園弧形。滾珠導(dǎo)軌是和殼體一起鑄造加工而成，可在軌面上鍍上減摩擦耐磨材料，或是用減摩擦耐磨材料制成的導(dǎo)軌固定在殼體或?qū)Ｓ玫闹Ъ苌?。滾珠導(dǎo)軌在傳動裝置中的作用是保持滾珠與蝸桿的正常嚙合和引導(dǎo)滾珠的正常運行。
蝸桿滾珠傳動裝置中的滾珠回路是與導(dǎo)軌兩端相含接的供滾珠循環(huán)運動的孔道所組成。滾珠回路是與殼體一起鑄造加工而成，或是用管道制成的滾珠回路固定在殼體上。滾珠回路中必須光滑，使?jié)L珠能在其中順利地循環(huán)運動。
在圖1中，主動蝸桿1旋轉(zhuǎn)運動時，蝸桿螺旋齒產(chǎn)生的軸向力推動與之嚙合的滾珠3沿著導(dǎo)軌4作直線運動，滾珠3的直線運動作用于與之嚙合的從動蝸桿2的螺旋齒上，螺旋齒產(chǎn)生的徑向力推動從動蝸桿2旋轉(zhuǎn)，從而完成機械傳動的全過程。
主動蝸桿1的不斷旋轉(zhuǎn)運動，使?jié)L珠3沿著導(dǎo)軌4往前運動，當(dāng)滾珠3運動到導(dǎo)軌的終端時，被導(dǎo)軌的弧線軌道推出嚙合中心線，與兩蝸桿脫離嚙合，接著被旋轉(zhuǎn)的蝸桿推進(jìn)滾珠回路5，此時滾珠回路中已儲滿了滾珠，進(jìn)入滾珠回路中的滾珠3就將另一端的一顆滾珠推進(jìn)導(dǎo)軌，與兩蝸進(jìn)行嚙合。這是蝸桿滾珠傳動裝置的同時換珠過程。蝸桿滾珠傳動裝置的另一種換珠過程是延時換珠過程，延時換珠過程中進(jìn)入滾珠回路中的滾珠和回路中另一端的滾珠進(jìn)入導(dǎo)軌的時間不是同時進(jìn)行的。在換珠過程中，最少要有一顆滾珠與兩蝸桿保持正常的嚙合，以保持蝸桿滾珠傳動裝置的正常運轉(zhuǎn)。
在只需作有限往復(fù)旋轉(zhuǎn)的蝸桿滾珠傳動裝置中，不需要滾珠回路。
在蝸桿滾珠傳動裝置中，蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向是由主動蝸桿與從動蝸桿的螺旋線方向所決定的，兩蝸桿的螺旋線方向相同則旋轉(zhuǎn)方向也相同，兩蝸桿的螺旋線方向相反則旋轉(zhuǎn)方向也相反。其原理如圖2。
在圖2<1>中，主動蝸桿1是右螺旋線的蝸桿，從動蝸桿2也是右螺旋線的蝸桿。當(dāng)蝸桿1往箭頭方向順時針旋轉(zhuǎn)時，推動滾珠3沿著導(dǎo)軌4往箭頭方向作直線運動，蝸桿2在滾珠3的作用下往箭頭方向作順時針旋轉(zhuǎn)。
在圖2<2>中，主動蝸桿1是右螺旋線的蝸桿，從動蝸桿2是左螺旋線的蝸桿。當(dāng)蝸桿1往箭頭方向順時針旋轉(zhuǎn)時，推動滾珠3沿著導(dǎo)軌4往箭頭方向作直線運動，右螺旋線蝸桿2在滾珠3的作用下，往箭頭方向作反時針運轉(zhuǎn)。
在蝸桿滾珠傳動裝置中，兩蝸桿的角速比是與蝸桿的直徑和蝸桿螺旋升角正切值的乘積成反比，公式是i12＝d1tgλ1/d2tgλ2式中i12是兩蝸桿的角速比;d1是蝸桿1的直徑;λ1是蝸桿1的螺旋升角;d2是蝸桿2的直徑;λ2是蝸桿2的螺旋升角。
實際應(yīng)用中，蝸桿1常與蝸桿2的直徑相等，這樣的蝸桿滾珠傳動裝置的角速比就由兩蝸桿的螺旋升角決定。
蝸桿滾珠傳動裝置的角速比大，一般工作在100以下，高的可達(dá)500，二級變速可達(dá)10000以上。
圖3是二級蝸桿滾珠傳動裝置。第一級的主動蝸桿1旋轉(zhuǎn)時，推動與之嚙合的滾珠3沿著第一級的導(dǎo)軌4作直線運動，滾珠3的運動推動與之嚙合的蝸桿2旋轉(zhuǎn)。蝸桿2分兩段，第一段是第一級的從動蝸桿，第二段是第二級的主動蝸桿。蝸桿2的旋轉(zhuǎn)，推動第二段蝸桿相嚙合的滾珠23沿著導(dǎo)軌24作直線運動，滾珠23的直線運動推動第二級從動蝸桿22旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)二級傳動。在二級蝸桿滾珠傳動裝置中，各級的滾珠、滾珠導(dǎo)軌，滾珠回路是自成系統(tǒng)的。
在蝸桿滾珠傳動裝置中，蝸桿的螺旋升角小時，蝸桿產(chǎn)生的軸向推力大，為了克服軸向推力，可采用兩段螺旋齒的蝸桿，這兩段螺旋齒螺旋升角相等，螺旋方向相反。在無軸向力蝸桿滾珠傳動裝置中，各段的滾珠、滾珠導(dǎo)軌、滾珠回路是自成系統(tǒng)的。
蝸桿滾珠傳動裝置的積極效果是傳動效率高、角速比大、結(jié)構(gòu)緊奏，改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向只需更換一根蝸桿，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)無噪聲，體積小，重量輕，制造成本低。蝸桿滾珠傳動裝置適用于機械設(shè)備的定級傳動、變級傳動、增速傳動、減速傳動和高速傳動。
實施例車床蝸桿滾珠變速箱車床蝸桿滾珠變速箱是由四根蝸桿和三套滾珠系統(tǒng)所組成。如圖4所示。
變速箱中的四根蝸桿，每一根上都有三段不同螺旋升角的螺旋齒。滾珠系統(tǒng)中的滾珠導(dǎo)軌和滾珠回路是與蝸桿滾珠傳動裝置的殼體一起加工成后，再固定在箱體中。變速箱的變速是由三擋手動齒輪條機構(gòu)變換不同升角的螺旋齒段實現(xiàn)的。四桿三段的蝸桿滾珠變速箱可輸出81擋轉(zhuǎn)速。
變速箱在換擋時，拉出手輪，手輪上的定位銷退出定位孔，齒輪也與鎖緊齒條脫離嚙合。旋轉(zhuǎn)手輪時，與手輪聯(lián)成一體的齒輪就傳動始終與之嚙合的撥叉齒條沿軸向運動，齒條上撥叉推動蝸桿完成變換螺齒段的動作。此時松開手輪，在壓力彈簧的作用下，定位銷進(jìn)入定位孔，齒輪同時與鎖緊齒條嚙合，實行自鎖，并承受蝸桿上的軸向推力。
變速箱中的蝸桿采用分段加工，然后用鍵銷將它們組合成蝸桿，這種方法加工容易，適合大規(guī)模的生產(chǎn)。其余可采用現(xiàn)有技術(shù)加工。
圖4標(biāo)記的說明1、2蝸桿，3、滾珠，4、導(dǎo)軌，5、滾珠回路，6、殼體，7、花鍵軸，8、光桿軸，9、齒輪，10、手輪軸，11、撥叉齒條，12、鎖緊齒條，13、齒條導(dǎo)軌，14、軸向推力球軸承，15、壓力彈簧，16、定位銷，17、手輪，18、19箱體，20、螺栓孔。
權(quán)利要求
1.一種蝸桿傳動裝置，其特征是由蝸桿，滾珠、滾珠導(dǎo)軌和滾珠回路所組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于所述的蝸桿的螺旋齒槽是與滾珠相嚙合的園弧形。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于所述的蝸桿軸心線相平行，最小軸心距是兩蝸桿半徑之和。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于所述的滾珠是園形的剛性球體。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于所述的滾珠導(dǎo)軌是由剛性軌道所組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的導(dǎo)軌，其特征在于所述的剛性軌道的軌面是與滾珠相嚙合的園弧形。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于所述的滾珠回路是由與滾珠導(dǎo)軌兩端相含接的供滾珠循環(huán)運動的孔道所組成。
專利摘要
蝸桿滾珠傳動裝置，本發(fā)明是屬機械工程，本發(fā)明是提高蝸桿傳動裝置的效率和擴(kuò)大蝸桿傳動裝置的使用領(lǐng)域，蝸桿滾珠傳動裝置的特征是由蝸桿、滾珠、滾珠導(dǎo)軌和滾珠回路所組成。蝸桿滾珠傳動裝置體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高，角速比大，運輸平穩(wěn)，無噪聲，適用于機械設(shè)備的增速和減速傳動，定級和變級傳動以及高速傳動。
文檔編號F16H1/00GK87102734SQ87102734
公開日1988年12月7日 申請日期1987年4月15日
發(fā)明者歐子文 申請人:歐子文導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan