專利名稱：雙向滾動的組合螺旋副的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及是一種雙向滾動的組合螺旋副，屬于機械傳動中的螺旋傳動技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
螺旋傳動按螺紋間摩擦狀態(tài)一般可以分為滑動螺旋副和滾動螺旋副。滑動螺旋副 摩擦阻力大，效率低，但能自鎖；滾動螺旋副摩擦阻力小，效率高，但不能自鎖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種雙向滾動的組合螺旋副，具有雙向滾動摩擦的功能。本發(fā)明的技術(shù)解決方案其特征是由兩種螺旋副，其中一種是滾動螺旋副，通過滾 動體使絲桿與螺母形成滾動摩擦，另一種是滑動螺旋副，絲桿與螺母形成滑動摩擦，通過加 大絲桿滑動牙的槽形的寬度，或改變絲桿滑動牙和滾動牙的槽形寬度及其相互間的距離， 實現(xiàn)在同一根絲桿的不同長度區(qū)域上分別具有雙向滾動摩擦、一滾一滑的不同功能區(qū)域。本發(fā)明的優(yōu)點將兩種螺旋副組合到一起，使它們的優(yōu)點和缺點得到互補，在絲桿 的不同長度區(qū)域內(nèi)，可分別實現(xiàn)雙向滾動摩擦、雙向滑動摩擦和一滾一滑的不同功能區(qū)域， 也可以通過組合螺母實現(xiàn)絲桿帶動螺母向上運動時是滾動摩擦，向下運動時是滑動摩擦的 功能。組合螺旋副A的優(yōu)點是，絲桿加工簡單方便；組合螺旋副B的優(yōu)點是，絲桿可以是單 牙，體積小。


圖1為本發(fā)明實施例①所述的螺旋副為向左、向右均為滾動摩擦的示意圖。圖2為本發(fā)明實施例②所述的螺旋副為向左、向右均為滾動摩擦的示意圖。圖3為本發(fā)明實施例③所述的螺旋副為向左、向右均為滑動摩擦的示意圖。圖4為本發(fā)明實施例④所述的螺旋副為向左、向右均為滑動摩擦的示意圖。圖5為本發(fā)明表示t 1、t2的示意圖。tl、t2分別表示組合螺旋副A中梯形槽和 半腰形槽的寬度。圖6為實施例⑤螺旋副為一滾一滑功能的示意圖。圖7為實施例⑥螺旋副為一滾一滑功能的示意圖。圖8為本發(fā)明實施例⑤的一種變形(即絲桿換個方向的實施方式)。圖9、圖10為本發(fā)明實施例⑦所述的組合螺旋副A中絲桿牙形槽寬度不變，使用 組合螺母實現(xiàn)絲桿帶動螺母向上運動時是滾動摩擦，向下運動時是滑動摩擦的功能的示意 圖。圖11、圖12為實施例⑧所述組合螺旋副A中的組合螺母的另一種結(jié)構(gòu)。圖13表示C向的示意圖。圖14表示D向的示意圖。圖15是指組合螺旋副A中，滑動牙的牙形型是圓形的示意圖。
圖16、圖17是本發(fā)明實施例⑨所述的組合螺旋副B的示意圖。圖18、圖19是實施例⑩所述組合螺旋副B中的組合螺母的另一種結(jié)構(gòu)。圖中，1是A螺母，2是A滾動體，3是實施例① ⑥所述的絲桿，4是實施例⑦和⑧ 所述的牙形槽絲桿，5是B滾動體，6是A滾動螺母，7是A平面軸承，8是A滑動螺母，9是銷 釘，10是銷槽，11是實施例④所述的B螺母，12是實施例⑥所述的C螺母，13是滑動牙中所 述的圓形牙，14是半腰形槽絲桿，15是C滾動體，16是B滾動螺母，17是B平面軸承，18是 實施例②所述的D螺母，19是B滑動螺母。
具體實施例方式組合螺旋副是由兩種螺旋副組成的，其中一種是滾動螺旋副，通過滾動體使絲桿 與螺母形成滾動摩擦，另一種是滑動螺旋副，絲桿與螺母形成滑動摩擦。將滾動螺旋副中絲 桿的牙形槽稱為滾動槽，將滑動螺旋副中絲桿的牙形槽稱為滑動槽；將滾動螺旋副中螺母 的牙形稱為滾動牙，將滑動螺旋副中螺母的牙形稱為滑動牙。滾動槽和滑動槽可以不相同， 也可以相同。下面將滾動槽和滑動槽不同的情況，稱為組合螺旋副A，在絲桿的同一長度范 圍內(nèi)，兩種螺旋副的牙形槽交叉在一起的，將螺母上的滾動牙和滑動牙分別用圓形牙和梯 形牙加以描述，將絲桿上的滾動槽和滑動槽分別用圓(腰)形槽和梯形槽加以描述。將絲 桿上的滾動槽和滑動槽相同的情況，稱為組合螺旋副B，用半腰形槽加以描述。組合螺旋副A在絲桿長度方向，組合螺旋副A分絲桿的牙形槽的寬度是變化和不變的兩種結(jié) 構(gòu)。組合螺旋副A的特征是滾動螺旋副中絲桿的牙形槽與滑動螺旋副中絲桿的牙形槽不相 同。一、絲桿的牙形槽的寬度變化組合螺旋副A中的絲桿的牙形槽的寬度可變，螺母的牙形寬度不變。為方便描述， 假設(shè)螺母固定不動，絲桿受長度方向作用力，分四種結(jié)構(gòu)探討。以下僅用梯形槽和圓(腰)形槽來分別表述滑動槽和滾動槽，用梯形牙和圓形牙 來分別表述滑動牙和滾動牙。結(jié)構(gòu)一通過加大絲桿梯形槽的寬度，實現(xiàn)雙向滾動摩擦功能。組合螺旋副A 與絲桿3配合使用的A螺母1不變，絲桿3的圓形槽的大小剛好跟 滾珠2配合，而絲桿梯形槽的寬度大于螺母的梯形牙的寬度。實施例①如圖1所示，當絲桿3的圓形槽呈半圓形，大小剛好跟A滾動體2配合， 而絲桿梯形槽的寬度大于螺母的梯形牙的寬度時，即圖1所示的狀態(tài)，向左、向右均為滾動摩擦。實施例②同樣能實現(xiàn)雙向滾動摩擦的一種的方案，即如圖2所示。該實施例與上 述實施例①不相同的是，在實施例①的螺母中，梯形牙和圓形牙是交叉在一起的，而本實施 例中螺母的螺紋是分開的，一種牙形在前，另一種牙形在后。結(jié)構(gòu)二 在絲桿的不同長度區(qū)域內(nèi)，通過加大圓形槽的寬度，實現(xiàn)雙向滑動摩擦功 能。組合螺旋副A的特征是與絲桿3配合使用的A螺母1不變，絲桿3的圓形槽呈半 腰形，絲桿梯形槽大小與螺母的梯形牙相配合。
實施例③如圖3所示，當絲桿3的圓形槽呈半腰形，絲桿梯形槽大小與螺母的梯形牙相配合時，即如圖3所示的狀態(tài)，向左、向右均為滑動摩擦。實施例④同樣能實現(xiàn)雙向滑動摩擦的一種的方案，即如圖4所示。該實施例與上述實施例③不相同的是，在實施例③的螺母中，梯形牙和圓形牙是交 叉在一起的，而本實施例中螺母的螺紋是分開的，一種牙形在前，另一種牙形在后。結(jié)構(gòu)三在絲桿的不同長度區(qū)域內(nèi)，通過改變兩種牙形槽的寬度和兩種牙形間的 相互距離，實現(xiàn)如正向作用力為滾動摩擦，則作用力反向時為滑動摩擦的功能。以下用梯形槽和圓(腰)形槽來分別表述滑動槽和滾動槽，用梯形牙和圓形牙來 分別表述滑動牙和滾動牙。組合螺旋副A的特征是與絲桿3配合使用的A螺母1不變，絲桿梯形槽的寬度大 于螺母的梯形牙的寬度，絲桿3的圓形槽呈半腰形，其長度大于A滾動體2的直徑，且兩種 牙形間的相互距離不相等，即在絲桿此長度范圍內(nèi)梯形槽的中心并不位于相鄰兩半腰形槽 的中心。如圖6所示，當絲桿3的圓形槽呈半腰形時，設(shè)半腰形槽的兩圓心之間的距離為A， 當A滾動體2運動到如圖所示的半腰形的右側(cè)時，絲桿梯形槽的寬度與螺母的梯形牙左邊 的間隙為隊且六>8。所述兩種牙形間的相互距離不相等，是指在絲桿此長度范圍內(nèi)梯形槽的中心并不 位于相鄰兩半腰形槽的中心。實施例⑤當螺母固定不動，絲桿受向左的作用力時，為滾動摩擦，此時螺母上的 梯形牙與絲桿上的梯形槽不接觸，即梯形螺紋不起作用；當絲桿受向右的作用力時，絲桿向 右運動，此時A滾動體2在絲桿長度方向上與半腰形槽不接觸，即A滾動體2不起作用，螺 母的梯形牙與絲桿的梯形槽接觸，此時梯形螺紋起作用，絲桿工作時為滑動摩擦。同理，如圖8所示，絲桿受向右的作用力為滾動摩擦，受向左的作用力為滑動摩 擦。實施例⑥同樣能實現(xiàn)一滾一滑功能的一種的方案，即如圖7所示。該實施例與上 述實施例⑤不相同的是，在實施例⑤的螺母中，梯形牙和圓形牙是交叉在一起的，而本實施 例中螺母的螺紋是分開的，一種牙形在前，另一種牙形在后。結(jié)構(gòu)四將上述結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)二和結(jié)構(gòu)三結(jié)合起來使用，在螺母不變的情況下，同 一根絲桿上實現(xiàn)多個不同的功能區(qū)域，即通過加大梯形槽的寬度，或加大圓形槽的寬度，或 改變兩種牙形槽的寬度和兩種牙形間的相互距離，實現(xiàn)在絲桿的不同長度區(qū)域內(nèi)，具有雙 向滑動摩擦、雙向滾動摩擦或一滾一滑的不同功能區(qū)域。以下用三種結(jié)合方式表述。結(jié)合方式一結(jié)構(gòu)一和結(jié)構(gòu)三結(jié)合組合螺旋副A的特征是與絲桿3配合使用的A螺母1不變，絲桿3的圓形槽呈半 腰形，絲桿上分雙向滑動摩擦和一滾一滑的兩種功能區(qū)域。結(jié)合方式二 結(jié)構(gòu)二和結(jié)構(gòu)三結(jié)合組合螺旋副A的特征是與絲桿3配合使用的A螺母1不變，絲桿3的梯形槽大于 螺母的梯形牙，絲桿上分雙向滾動摩擦和一滾一滑的兩種功能區(qū)域。結(jié)合方式三結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)二和結(jié)構(gòu)三結(jié)合組合螺旋副A的特征是與絲桿3配合使用的A螺母1不變，絲桿上分雙向滑動摩擦、雙向滾動摩擦和一滾一滑的三種功能區(qū)域。二、絲桿的牙形槽的寬度是不變的牙形槽絲桿4是具有雙牙，其中一牙通過B滾動 體5與B螺母6構(gòu)成滾動螺旋傳動，另一牙與滑動螺母構(gòu)成滑動螺旋傳動，絲桿的牙形槽的 寬度或大小不變。以下將絲桿上滾動螺旋傳動的牙形和滑動螺旋傳動的牙形分別用圓形牙 和梯形牙表述。組合螺旋副A中的絲桿在長度方向其兩種牙形槽的寬度不變，與牙形槽絲桿4配 合使用的組合螺母是由A滑動螺母8、A滾動螺母6、銷釘9、A平面軸承7和B滾動體5組 成，其中A滾動螺母6與A滑動螺母8在絲桿長度方向間有A平面軸承7，銷釘9位于在滾 動螺母和滑動螺母之間，滾動螺母或滑動螺母上開有銷槽，銷釘與滑動螺母或滾動螺母固 連，銷釘可在銷槽內(nèi)運動，組合螺母是通過改變A滾動螺母6與A滑動螺母8之間的距離， 即改變其圓形牙與梯形牙之間的距離，實現(xiàn)絲桿帶動螺母向上運動時是滾動摩擦，向下運 動時是滑動摩擦的功能。在壓力角滿足自鎖的條件下，這種組合螺母中的A滑動螺母8和絲桿是自鎖的。銷釘9在銷槽10內(nèi)的兩極限位置，分別對應(yīng)組合螺旋副中滾動摩擦和滑動摩擦的 兩種狀態(tài)。實施例⑦一、滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦的過程。假設(shè)原始位置如圖9所示，A平面軸承7與A滾動螺母6無間隙，B滾動體5在絲 桿長度方向與絲桿的半腰形槽無接觸，銷釘9在銷槽10內(nèi)對應(yīng)的位置圖為圖14，力F通過 A滾動螺母6傳遞至滾動體作用于滑動螺母8，即此時組合螺母處于滑動摩擦狀態(tài)。絲桿旋 轉(zhuǎn)時，由于A滑動螺母8與牙形槽絲桿4的滑動摩擦力矩遠大于其與A平面軸承7的滾動 摩擦力矩，所以A滑動螺母8與絲桿4無相對位移跟隨絲桿4 一起轉(zhuǎn)動，銷釘9在銷槽10 內(nèi)由右向左移動，絲桿4的半腰形槽底部逐漸接觸B滾動體5，帶動滾動螺母6向上運動，使 平面軸承7與A滾動螺母6產(chǎn)生間隙，銷釘9在銷槽10內(nèi)運動至圖13所示的位置，由于銷 釘?shù)淖饔茫瑒勇菽鸽SA滾動螺母6 —起向上運動。由于A滑動螺母8的質(zhì)量忽略不計，此 時B滾動體5起作用，向下作用力F由A滾動螺母6承受，所以此時是滾動摩擦。二、滾動摩擦變?yōu)榛瑒幽Σ恋倪^程。假設(shè)原始位置如圖10所示，A平面軸承7與A滾動螺母6有間隙，B滾動體5在絲 桿長度方向與絲桿的半腰形槽底部接觸，銷釘9在銷槽10內(nèi)對應(yīng)的位置圖為圖13，A滑動 螺母8不承受力F，即此時組合螺母處于滾動摩擦狀態(tài)。絲桿反向旋轉(zhuǎn)開始時，牙形槽絲桿 4帶A動滑動螺母8 一起轉(zhuǎn)動，即牙形槽絲桿4與A滑動螺母8無相對位移，使銷釘9在銷 槽10內(nèi)由左向右移動，A滾動螺母6向下運動，逐漸使其與A平面軸承7接觸，牙形槽絲桿 4繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，B滾動體5逐漸與牙形槽絲桿4的半腰形槽的底部脫離，即在絲桿長度方向與 半腰形槽無接觸，力F通過A滾動螺母6經(jīng)A平面軸承7作用于A滑動螺母8，此時銷釘9 在銷槽10內(nèi)運動至圖14所示的位置，由于銷釘9的作用，A滾動螺母6隨A滑動螺母8隨 一起向下運動。此時B滾動體5不起作用，向下作用力F由A滑動螺母8承受，所以此時是 滑動摩擦。滾動體可以是滾珠或滾柱。實施例⑧如圖11、12所示，滾動螺母是鑲嵌在滑動螺母內(nèi)，該實施例的原理與實 施例⑦相同，此處不再描述。
組合螺旋副B是指絲桿滾動牙的牙形槽和滑動牙的牙形槽相同，絲桿的牙形槽是半腰形槽。與半腰形槽絲桿14相配合的組合螺母由B滑動螺母19、B滾動螺母16、銷釘9、 B平面軸承17和C滾動體15組成，其中B滾動螺母16與B滑動螺母19在絲桿長度方向間 有B平面軸承17，銷釘位于在B滾動螺母和B滑動螺母之間，B滾動螺母或B滑動螺母上開 有銷槽，銷釘與B滑動螺母或B滾動螺母固連，銷釘可在銷槽內(nèi)運動，組合螺母是通過改變 B滑動螺母19與B滾動螺母16間的距離，即改變兩種不同牙形相互間的距離，實現(xiàn)絲桿帶 動螺母向上運動時是滾動摩擦，向下運動時是滑動摩擦的功能實施例⑨一、滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦的過程。假設(shè)原始位置如圖16所示，B平面軸承17與B滾動螺母16無間隙，C滾動體15 在絲桿長度方向與絲桿的半腰形槽無接觸，銷釘9在銷槽10內(nèi)對應(yīng)的位置圖為圖14，力F 通過B滾動螺母16傳遞至滾動體作用于B滑動螺母19，即此時組合螺母處于滑動摩擦狀 態(tài)。半腰形槽絲桿14旋轉(zhuǎn)時，由于B滑動螺母19與半腰形槽絲桿14的滑動摩擦力矩遠大 于其與B平面軸承17的滾動摩擦力矩，所以B滑動螺母19與半腰形槽絲桿14無相對位移 跟隨半腰形槽絲桿14 一起轉(zhuǎn)動，銷釘9在銷槽10內(nèi)由右向左移動，半腰形槽絲桿14的半 腰形槽底部逐漸接觸C滾動體15，帶動B滾動螺母16向上運動，使B平面軸承17與B滾動 螺母16產(chǎn)生間隙，銷釘在銷槽內(nèi)運動至圖13所示的位置，由于銷釘9的作用，B滑動螺母 19隨B滾動螺母16 —起向上運動。由于滑動螺母19的質(zhì)量忽略不計，此時C滾動體15起 作用，向下作用力F由B滾動螺母16承受，所以此時是滾動摩擦。二、滾動摩擦變?yōu)榛瑒幽Σ恋倪^程。假設(shè)原始位置如圖17所示，B平面軸承17與B滾動螺母16有間隙，C滾動體15 在絲桿長度方向與絲桿的半腰形槽底部接觸，銷釘9在銷槽10內(nèi)對應(yīng)的位置圖為圖13，B 滑動螺母19不承受力F，即此時組合螺母處于滾動摩擦狀態(tài)。絲桿反向旋轉(zhuǎn)開始時，半腰 形槽絲桿14帶動B滑動螺母19 一起轉(zhuǎn)動，即半腰形槽絲桿14與B滑動螺母19無相對位 移，使銷釘9在銷槽10內(nèi)由左向右移動，B滾動螺母16向下運動，逐漸使其與B平面軸承 17接觸，半腰形槽絲桿14繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，C滾動體15逐漸與半腰形槽絲桿14的半腰形槽的底 部脫離，即在絲桿長度方向與半腰形槽無接觸，力F通過B滾動螺母15經(jīng)B平面軸承17作 用于B滑動螺母19，此時銷釘9在銷槽10內(nèi)運動至圖14所示的位置，由于銷釘9的作用， B滾動螺母16隨B滑動螺母19隨一起向下運動。此時C滾動體15不起作用，向下作用力 F由B滑動螺母19承受，所以此時是滑動摩擦。實施例⑩如圖18、19所示，滾動螺母是鑲嵌在滑動螺母內(nèi)，該實施例的原理與實施例⑨相 同，此處不再描述。
權(quán)利要求
雙向滾動的組合螺旋副，其特征是由兩種螺旋副，其中一種是滾動螺旋副，通過滾動體使絲桿與螺母形成滾動摩擦，另一種是滑動螺旋副，絲桿與螺母形成滑動摩擦，通過加大絲桿滑動牙的槽形的寬度，或改變絲桿滑動牙和滾動牙的槽形寬度及其相互間的距離，實現(xiàn)在同一根絲桿的不同長度區(qū)域上分別具有雙向滾動摩擦、一滾一滑的不同功能區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明涉及是一個雙向滾動的組合螺旋副，其特征是由兩種螺旋副，其中一種是滾動螺旋副，通過滾動體使絲桿與螺母形成滾動摩擦，另一種是滑動螺旋副，絲桿與螺母形成滑動摩擦，通過加大絲桿滑動牙的槽形的寬度，或改變絲桿滑動牙和滾動牙的槽形寬度及其相互間的距離，實現(xiàn)在同一根絲桿的不同長度區(qū)域上分別具有雙向滾動摩擦或一滾一滑的不同功能區(qū)域。優(yōu)點將兩種螺旋副組合到一起，使它們的優(yōu)點和缺點得到互補，在絲桿的不同長度區(qū)域內(nèi)，可分別實現(xiàn)雙向滾動摩擦、雙向滑動摩擦和一滾一滑的不同功能區(qū)域，也可以通過組合螺母實現(xiàn)絲桿帶動螺母向上運動時是滾動摩擦，向下運動時是滑動摩擦的功能。
文檔編號F16H25/20GK101806345SQ20091023500
公開日2010年8月18日 申請日期2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月16日
發(fā)明者王燏斌 申請人:江蘇速升自動化裝備系統(tǒng)工程有限公司