專利名稱：鋼珠滾動式蝸輪副及其減速機的制作方法
鋼珠滾動式蝸輪副及其減速機
本發(fā)明涉及一種改進的蝸輪副及其減速機，特別是一種以鋼珠為媒介，以鋼珠的滾動傳動動力的蝸輪副及其減速機。
現有技術自問世以來，只是在裝配與安裝形式。各項技術參數與數據、材料使用、規(guī)格等方面有多種變化，其傳動方式方法一直延用以蝸桿與蝸輪間齒面相互摩擦傳動動力。
本發(fā)明的任務是提供一種在蝸桿和蝸輪之間，以鋼珠為媒介，以鋼珠的滾動來傳動動力的無摩擦式傳動的蝸輪副及其減速機。
本發(fā)明的任務是以如下方式完成的在一個以蝸輪軸軸線處縱向可分解上下箱箱體內，裝在上箱體呈圓周狀螺旋分布的半園弧形凹狀鋼珠滾道所構成的，外形是一個由凹圓弧為母線所形成的回轉面的圓弧蝸桿，與下箱體蝸輪在外圓柱面形成局部相互包容。在蝸輪的外園柱面分布著與蝸桿的各項技術數據及參數相匹配的鋼珠滾道，在其局部包容處全部對合，成為鋼珠在滾道內滾動的公共滾道。為使鋼珠循環(huán)滾動，在蝸桿兩端軸肩呈純角的圓環(huán)斜面處，沿其螺旋方向開有U形鋼珠滾道與蝸桿的螺旋滾道貫通。在U形滾道的適當位置，與蝸桿軸線呈30。 ~42°交角，鉆一鋼珠通道孔，使蝸桿兩端斜面的U形滾道貫通，圓滑折彎處棱角，通過封在蝸桿兩端斜面處并與該斜面相符的封頭控制鋼珠通過該處時順利出入此孔。為使鋼珠在蝸輪及外圓柱面上的鋼珠滾道上順利出入；及鋼珠在蝸桿的螺旋滾道上不脫落，呈軸向在蝸桿的外圓周罩一可縱向對合的蝸桿室；其兩端內孔裝蝸桿定 位支承軸承，共同裝入箱體兩端。通過箱體兩外端的軸承蓋，控制其 蝸桿及蝸桿室軸向精變。在蝸桿室對應蝸輪的外側，縱向開一半圓弧 形溝槽，與蝸輪外圓柱面呈局部包容并相符。其內腔與蝸桿上螺旋滾 道內填入鋼珠后所構成的外切圓弧線重合，并呈整體包容?？刂茲L道 內的鋼珠沿蝸桿室內壁呈圓固狀出入蝸桿與蝸輪間公共滾道處。實現 了鋼珠在蝸桿與蝸輪間公共滾道內往復循環(huán)之目的。通過調整蝸桿與 蝸輪的中心距及蝸桿的軸向精度，可使該裝置實現零級精度傳動。至 此完成本發(fā)明的任務成為可能。
本發(fā)明與現有技術相比，優(yōu)點如下由于本發(fā)明的蝸桿與蝸輪全部 為優(yōu)質鋼件制成，且圓弧蝸桿與蝸輪局部包容處的所有滾道上的鋼珠 同時參與傳動，所以無摩擦、可重載、壽命長、可實現零級精度傳動， 尤其可納入高精度數控機床或機械設備的組合構成。而現有技術是以 蝸桿與蝸輪間齒面的相互摩擦傳動動力，所以效率低、壽命短、齒面 易膠合，傳動精度等級低，尤其不能進入數控編程控制，不能納入數 控機床及機械設備的使用。在負荷較大頻繁使用的工作場所，須儲備 備件，頻繁更換，影響經濟效益。
以下結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
圖l是本發(fā)明蝸輪與上、下箱體裝配位置剖面圖。 圖2是本發(fā)明蝸桿與蝸輪、蝸桿室軸向裝配圖。 圖3是本發(fā)明鋼珠在蝸桿兩端滾道循環(huán)剖面圖。 圖4是本發(fā)明對合蝸桿室與蝸桿、蝸輪徑向剖面圖。圖5是本發(fā)明圖3的A-A剖視示意圖。 圖6、圖7是本發(fā)明蝸桿傳動幾何計算圖示。 參照囝1: 一個鋼性良好的圓柱形蝸輪[5 ]其軸線與上箱體[2 ] 和下箱體[4 ]的對合平面[1 ]處重合。在上箱體[2 ]呈水平位置縱 向裝有一鋼性良好圓弧蝸桿[6]，以下簡稱蝸桿。在側母線呈凹狀圓 弧回轉面的蝸桿[6 ]的外圓柱面[15 ]上加工等距螺旋狀半圓形凹狀 鋼珠滾道[13 ]，以下簡稱滾道。蝸桿[6 ]的外圓柱面[15 ]與蝸輪的外圓柱面[24]相吻合，參照圖2、 4，并呈局部相互包容。 在吻合處持0. 5mm間隙。加工成圓周凹狀圓弧回轉面的蝸輪[5 ]的外 圓柱面[24 ]兩端加工呈直圓柱面[23 ]、 [ 26 ]。在蝸輪[5 ]的外圓 柱面[24 ]處呈圓周狀加工成與蝸桿[6 ]滾道[13 ]各項技術參數相 匹配的半圓形凹狀滾道[3 ]參照

圖1。在蝸桿[6 ]與蝸輪[5 ]相互 包容處的所有滾道填滿規(guī)格相符的鋼珠[14 ]，蝸桿[6 ]的滾道[13 ] 與蝸輪[5 ]滾道[3 ]在相互包容處，將全部在空間對合，成為鋼珠的公共滾道。鋼珠[14 ]在對合的公共滾道內參之各半。轉動 蝸桿[6 ]，鋼珠[14 ]在公共滾道內沿其螺旋方向滾動，推動蝸輪轉 動。當鋼珠[14 ]滾動至蝸桿[6 ]端部時，加工成純角(142° -168° ) 的蝸桿[6 ]兩端圓環(huán)狀軸肩斜面[8 ]、 [ 19 ]上的適當位置各加工深 度大于鋼珠[14 ]直徑0. 1咖的U形滾道[22],參照圖3，與蝸桿[6] 的最外圈滾道沿其螺旋方向相貫通，圓滑其棱角。在U形滾道[22 ] 的延伸處，接近軸肩根部[20]的適當位置，鉆一鋼珠通道孔[18], 與蝸桿[6]軸線呈30。 ~42°交角，參照圖3、 5，即孔位線(31)，使兩端U形滾道[22 ]相貫通。(在這里特別指出，鋼珠滾道的各連接 貫通處均以大于90。方式實施，并圓滑其棱角，或>鋼珠直徑弧線相 連接。這里描述的只是單頭蝸桿，本發(fā)明蝸桿可以加工多頭，只是在 軸肩斜面處呈等距分布鋼珠通道孔即可?？讛蹬c蝸桿頭數一致，蝸桿 在箱體內可分為上置式和下置式)。當鋼珠[14 ]滾動至U形滾道[22 ] 時，加工呈圓環(huán)狀，外側為凸形，內側呈[形的封頭[9]、 [21]分別 對稱裝在蝸桿[6 ]的兩端，并與軸肩斜面[8 ]、 [ 19 ]相符，封住U 形滾道[22 ]的開口處，鋼珠[14 ]不脫落。在封頭[9 ] [ 21 ]的兩 外側，依次分別裝有加工成圓環(huán)狀隔套[10],軸承內環(huán)[11]，與蝸 桿[6]共同轉動。加工呈E字形軸承蓋[12]的外側凸臺(33)壓在 軸承外環(huán)[32 ],經軸承蓋[12 ]與上箱體[2 ]裝配固定后，蝸桿[6 ] 軸向自由度被鎖定。為使鋼珠[14 ]在蝸桿[6 ]的螺旋滾道[7 ]上 不脫落，呈軸向在蝸桿[6 ]的外圓柱面[15 ]包括局部包容處的蝸輪 [5 ],呈對合式罩一空腔形圓筒狀鋼性良好的蝸桿室[16 ],在軸線處 對合面[25 ]處呈軸向對稱式對合，分別為左蝸桿室之半(29 )、右蝸 桿室之半(30)。參照圖4。在蝸桿室[16]腔內的蝸桿[6]的兩端 依次對稱裝有封頭[9]、隔套[IO]、與蝸桿室[16]的直圓柱階臺式 內孔孔壁徑向呈lmm間隙。在蝸桿室[16 ]的兩外端內孔[17 ]各裝 軸承外環(huán)[32 ]，共同裝入上箱體[2 ]。經軸承蓋[12 ]與上箱體[2 ] 裝配后，蝸桿室[16 ]、蝸桿[6 ]、封頭[9 ]、隔套[10 ]、及軸承被 固定在上箱體[2]內。這里的蝸桿室[16]對合后其內腔為^形， 其X形內腔壁分別為[27]、 [28],與蝸桿[6]各圈螺旋滾道[7]上呈軸向排列的鋼珠[14]外切圓弧線回轉面重合，控制所有在螺旋 滾道[7 ]滾動的鋼珠["]無法脫離滾道[13 ]。為使鋼珠[14 ]在 蝸桿[6 ]、蝸桿室[16 ]的控制下，順利出入蝸輪[5 ]外圓柱[24 ] 上的所有滾道[3 ],及蝸桿室[16 ]與蝸輪[5 ]形成裝配關系；在蝸 桿室[16]的對合處[25]的外圓柱體上，呈軸向加工一圓弧形溝槽，參照圖4，與蝸輪[5 ]形成局部包容，在包容各面保持0. 05mm 間隙，并形成裝配關系，使蝸輪[5]轉動時互不干涉。各圏螺旋滾道與蝸桿室[l6 ]控制下的鋼珠[14 ]沿右蝸桿室之半[30 ]的內 腔壁[27 ]滾入蝸輪[5 ]滾道[3 ]進入左蝸桿室之半[29 ]的內腔 壁[28]，使蝸輪[5]勻速轉動。 一個以鋼珠為媒介，無摩擦的蝸輪 副，即鋼珠滾動式蝸輪副及其減速機，按上述所描述的實施方案，可 實現其制作完成。滾珠蝸輪副蝸桿傳動幾何計算公式
(參照圖6 、圖7 )
1、中心距a=di+d2
2、傳動比
3、蝸輪齒數
4、蝸桿頭數Z產l、 2、 3、 4、 5、 6
5、蝸輪齒頂圓直徑da2=d2—mt/10
6、媧輪寬度b=0.75dt
7、蝸輪端面模數mt=a/2Q
8、齒頂高ha=mt/2—(mt/10)2
9、蝸輪分度圓直徑d2=2(a—d〃2)
10、蝸輪齒根直《Ldf2=d2—2 (mt/2)
11、蝸桿分度圓直徑d產2a—d2
12、蝸桿齒頂圓直徑da產山一mt/10
13、蝸桿齒根圓直徑df產d「2 (mt/2)
14、蝸桿齒頂圓半徑Rai=d2/2+(mt/10)2
15、蝸桿齒根圓半徑Rf產d2/2+mt/2
16、蝸桿特性系數q二d!/mt
17、齒距角V=360。 /Z2
918、 蝸桿包容蝸輪齒數 Z' =Z2/10
19、 蝸桿工作包角之半①w二tg(m/d2)+(z' /2)X
'° /Z2)
20、 蝸桿齒部長度:
21、 蝸桿最大外徑
22、 蝸輪最大外徑
23、 蝸輪頂園半徑:
24、 鋼珠直徑
Lw=2sin <!> wd2
dalmax=a—cos(36Q/Z2XZ' /2) dw2=d2+q/2 Ra^+(mt/10)權利要求
1、一個由蝸桿[6]、蝸輪[5]、蝸桿室[16]、封頭[9]、鋼珠[14]上箱體[2]、下箱體[4]、所組成的蝸輪減速裝置，其特征是在側母線呈凹狀圓弧回轉面的蝸桿[6]的外圓柱面[15]上加工成等距螺旋狀半圓形凹狀鋼珠滾道[13]，與蝸輪[5]呈凹狀圓弧回轉面外圓柱面[24]上所加工的凹狀半圓形鋼珠滾道[3]各項技術參數相匹配，并在其相互包容處全部對合，成為鋼珠[14]的公共滾道。
2、 按權利要求1規(guī)定的蝸輪減速裝置，其特征是在蝸桿[6 ]的 外圓柱體及蝸桿[6 ]、蝸輪[5 ]的相互包容處在軸向罩一圓筒狀，內 腔壁[27 ] [ 28 ]與蝸桿[6 ]每圈螺旋滾道[7 ]上呈軸向排列的鋼珠[14 ]外切圓弧線重合的對合式蝸桿室[16 ]，可分為左蝸桿室之半 [29 ]、右蝸桿室之半[30 ]。
3、 按權利要求1 ，規(guī)定的蝸輪減速裝置，其特征是蝸桿[6 ]的 兩端軸肩處為圓環(huán)狀斜面[8 ][ 19 ]，斜面的兩側呈純角為142° -168° 。
4、 按權利要求3規(guī)定的蝸輪減速裝置，其特征是在蝸桿[6 ]兩 端軸肩斜面[8 ] [ 19 ]的外側，各裝一其內側面與蝸桿[6 ]軸肩斜面[8 ] [ 19 ]形狀相符的圓環(huán)狀封頭[9 ] [ 21 ]。
5、 按權利要求3規(guī)定的蝸輪減速裝置，其特征是在蝸桿[6]兩 端軸肩斜面[8 ] [ 19 ]各開一 U形滾道[22 ]，與滾道[13 ]沿其螺旋 方向相貫通。
6、 按權利要求5規(guī)定的蝸輪減速裝置，其特征是在蝸桿[6 ]兩端U形滾道[22 ]延伸處，接近軸肩根部[20 ]的適當位置，鉆一鋼 ^朱通道孔[18 ]使兩端U形滾道[22 ]相貫通，其鋼珠通道孔[18 ] 中心線軸向與蝸桿[6 ]中心線軸向呈30。
~42°夾角。
7、 按權利要求1. 6規(guī)定的蝸輪減速裝置，其特征是在蝸桿[6 ] 外圓柱面[15]所加工的半圓形凹狀滾道[13]可以為單頭，也可以 為多頭，只要與蝸輪[5]相匹配。
8、 按權利要求1. 7規(guī)定的蝸輪減速裝置，其特征是蝸桿[6 ]兩 端U形滾道[22 ]上的鋼珠通道孔[18 ],可以為單孔，也可以為多孔， 必須與蝸桿頭數相一致。
9、 按權利要求1規(guī)定的蝸輪減速裝置，其特征是蝸桿[6 ]在箱 體內可分為上置式和下置式。
10、 按權利要求1. 5規(guī)定的蝸輪減速裝置，其特征是蝸桿[6 ]兩 端軸肩斜面[8 ] [ 19 ]所開U形滾道[22 ]可外移至與該面相符的封 頭[9 ] [ 21 ]內側斜面上，或各開鋼珠的1/2使鋼珠通過。
全文摘要
鋼珠滾動式蝸輪副及其減速機，向社會公開了一種無摩擦式傳動蝸輪減速裝置。其蝸桿可分為上置和下置式，單頭和多頭。是以鋼珠在蝸桿室控制下，在蝸桿與蝸輪間公共滾道及蝸桿內鋼珠通道循環(huán)滾動為技術特征，實現了無摩擦、高精度、長壽命、可重載之目的。是由蝸桿、蝸輪、蝸桿室、封頭、鋼珠、上下箱體組裝而成。可廣泛用于各類機械設備。尤其可納入高精度數控機床及精密機械設備和重載減速裝置。經長久工作精度可調整恢復。
文檔編號F16H1/04GK101676582SQ20081013715
公開日2010年3月24日 申請日期2008年9月18日 優(yōu)先權日2008年9月18日
發(fā)明者周文海 申請人:周文海