一種改進(jìn)的軟軸螺旋傳動裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及傳動機(jī)構(gòu)研究領(lǐng)域，尤指一種改進(jìn)的軟軸螺旋傳動裝置。本裝置主要包括傳動螺母、滾子以及軟軸。傳動螺母及滾子與軟軸構(gòu)成螺旋傳動，傳動螺母旋轉(zhuǎn)可驅(qū)動軟軸進(jìn)給運(yùn)動，軟軸為特殊設(shè)計(jì)的彈簧體，可以隨著外界荷載的情況發(fā)生彎曲變形，使得驅(qū)動力可以向不同的方向傳遞，從而實(shí)現(xiàn)曲線傳動，傳動螺母內(nèi)嵌的滾子及兩端的滾動軸承減小了軟軸與螺母體間的摩擦，使裝置完成曲線傳動的同時(shí)具有較高的傳動效率。本裝置在管道清理機(jī)器人等涉及曲線路徑傳動的領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值。
【專利說明】
一種改進(jìn)的軟軸螺旋傳動裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于傳動機(jī)構(gòu)研究領(lǐng)域，具體涉及一種擁有柔性傳動軸的可用于彎曲傳動的傳動機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在一些對機(jī)構(gòu)的驅(qū)動路徑有特殊要求的領(lǐng)域，比如管道自動化清理領(lǐng)域，要求自動化設(shè)備的驅(qū)動機(jī)構(gòu)具備彎曲傳動能力，普通驅(qū)動機(jī)構(gòu)因自身剛性特點(diǎn)無法適應(yīng)空間環(huán)境的變化，而柔性機(jī)構(gòu)則是滿足這些特殊條件的最佳選擇。同時(shí)，柔性機(jī)構(gòu)因其儲能特性和可抵抗沖擊、可一體化加工等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來的研究熱點(diǎn)。專利ZL200810106352.X公布了一種可用于曲線傳動的軟軸螺旋傳動裝置，但由于其傳動螺母與軟軸僅采用最簡單的滑動接觸方式進(jìn)行傳動，因而存在驅(qū)動力太小、穩(wěn)定性不足、效率低等缺點(diǎn)，而無法滿足實(shí)際應(yīng)用要求。本發(fā)明在該專利的基礎(chǔ)上改進(jìn)了該傳動裝置的設(shè)計(jì)，通過內(nèi)嵌滾子的傳動螺母與軟軸配合，使機(jī)構(gòu)具備彎曲傳動能力，同時(shí)驅(qū)動過程中機(jī)構(gòu)內(nèi)部摩擦小、輸出驅(qū)動力大，該新型柔性驅(qū)動機(jī)構(gòu)在管道清理機(jī)器人等涉及彎曲傳動的領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問題:本發(fā)明所需要解決的技術(shù)問題:提供一種可實(shí)現(xiàn)彎曲傳動的柔性驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)在彎曲狀態(tài)下能提供較大驅(qū)動力并且機(jī)構(gòu)內(nèi)部摩擦小傳動效率高。
[0004]技術(shù)方案:一種改進(jìn)的軟軸螺旋傳動裝置主要由傳動螺母，滾子和軟軸組成，所述滾子沿傳動螺母軸向以螺旋線方式分布在螺母體上，滾子一端伸入螺旋形的軟軸間隙中與軟軸接觸，基于螺旋傳動原理，傳動螺母旋轉(zhuǎn)帶動滾子轉(zhuǎn)動，滾子與軟軸構(gòu)成螺旋傳動，從而推動軟軸沿傳動螺母軸向運(yùn)動。由于滾子通過軸承與傳動螺母連接，滾子與軟軸接觸端為球形，這種設(shè)計(jì)使?jié)L子與軟軸間的摩擦為滾動摩擦，極大地減小了摩擦力，提高了機(jī)構(gòu)傳動效率。同時(shí)傳動螺母兩端安裝的滾動軸承也使軟軸與傳動螺母的摩擦大幅降低，提高了整個(gè)傳動機(jī)構(gòu)的傳動效率。所述軟軸為矩形截面的螺旋彈簧，矩形截面設(shè)計(jì)使得軟軸具有較大軸向剛度和較小橫向剛度，使其在傳動過程中既具備較大的軸向傳動力，又可以適應(yīng)環(huán)境和載荷的變化而發(fā)生彎曲變形從而實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的彎曲傳動。
[0005]有益效果:通過上述設(shè)計(jì)方案，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0006]1、可實(shí)現(xiàn)彎曲傳動。本發(fā)明中機(jī)構(gòu)的傳動軸為柔性軸，不同于剛性傳動軸，柔性傳動軸可以在傳動過程中適應(yīng)環(huán)境和載荷的變化發(fā)生彎曲變形，使得驅(qū)動力可以沿不同的方向傳遞，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的彎曲傳動。
[0007]2、機(jī)構(gòu)的內(nèi)部摩擦小。本發(fā)明中滾子通過軸承與螺母體連接，且滾子與軟軸接觸段為球形，使?jié)L子與軟軸間的摩擦為滾動摩擦，傳動過程中滾子沿軟軸側(cè)面滾動，這種設(shè)計(jì)極大地減小了機(jī)構(gòu)內(nèi)部摩擦力，提高了機(jī)構(gòu)的傳動效率；同時(shí)傳動螺母兩端內(nèi)嵌的滾動軸承，減少了傳動螺母與軟軸間的由于先對轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的摩擦阻力。
[0008]3、機(jī)構(gòu)的傳動間隙小。本發(fā)明的改進(jìn)的軟軸螺旋傳動裝置，基于螺旋傳動原理，滾子交替與軟軸左右兩側(cè)面接觸，使軟軸螺旋傳動過程中，無論傳動螺母正向轉(zhuǎn)動還是反向轉(zhuǎn)動，傳動螺母與軟軸間的傳動間隙均為零或最小。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)局部剖面圖。
[0010]圖2為本發(fā)明主剖面圖。
[0011 ]圖3為本發(fā)明滾子的局部剖面圖。
[0011]圖中有1.傳動螺母、101.滾動軸承、102.螺母體、2.滾子、201.球端接觸體、202.卡簧、203.軸承、3.軟軸。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為使本發(fā)明的技術(shù)方案、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行完整、清楚地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0013]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的一種改進(jìn)的軟軸螺旋傳動裝置，主要由傳動螺母(I)、滾子(2)和軟軸(3)三部分組成。
[0014]軟軸(3)安裝在傳動螺母(I)內(nèi)部，并可以沿傳動螺母軸向移動。
[0015]如圖2所示，傳動螺母(I)主要包括滾動軸承(101)和螺母體(102)，滾動軸承(101)安裝于螺母體(102)兩端。滾動軸承(101)安裝到螺母體(102)后，滾動軸承(101)內(nèi)圈直徑小于螺母體(102)內(nèi)部未安裝滾動軸承(101)的部分的直徑。該設(shè)計(jì)使得軟軸(3)外表面僅與滾動軸承(101)內(nèi)圈接觸，軟軸(3)與傳動螺母(I)間的摩擦僅存在于軟軸(3)與滾動軸承(101)的接觸處，由于滾動軸承(101)內(nèi)圈可隨軟軸(3)一起轉(zhuǎn)動，因而，軟軸(3)與滾動軸承(101)的摩擦只有沿傳動螺母(I)軸向移動時(shí)的摩擦，從而大大降低了軟軸(3)與傳動螺母
(1)間的傳動摩擦力，提高了傳動效率。
[0016]如圖3所示，滾子(2)主要包括球端接觸體(201)、卡簧(202)和軸承(203);球端接觸體(201)—端為半球形，一端為圓柱形。
[0017]如圖2所示，滾子(2)通過軸承(203)安裝在傳動螺母(I)的螺母體(101)上，滾子
(2)的球端接觸體(101)可以相對傳動螺母(I)轉(zhuǎn)動。滾子(2)數(shù)量大于4個(gè)，并沿傳動螺母
(I)軸向以螺旋線形式分布。滾子(2)的球端接觸體(201)的球形端伸入軟軸(3)間隙，并與軟軸(3)側(cè)面接觸。由于滾子(2)沿傳動螺母(I)軸向以螺旋線方式分布，則傳動螺母(I)、滾子(2)與軟軸(3)構(gòu)成了螺旋傳動。滾子(2)的球形端與軟軸(3)接觸，使得滾子(2)與軟軸
(3)的接觸為點(diǎn)接觸，當(dāng)傳動螺母(I)帶動滾子(2)轉(zhuǎn)動時(shí)，滾子(2)與軟軸(3)的接觸摩擦為滾動摩擦，從而減少了滾子(2)與軟軸(3)的傳動摩擦，提高了傳動效率。
[0018]如圖2所示，滾子(2)沿滾動螺母體(I)軸向以螺旋線方式分布的圈數(shù)大于兩圈；所有沿螺旋線分布的滾子(2)分為兩部分，兩部分滾子(2)的球端接觸體(201)分別與軟軸(3)的不同側(cè)面接觸。該設(shè)計(jì)方式使得傳動螺母(I)、滾子(2)與軟軸(3)的傳動間隙為零，在傳動螺母(I)正向及反向轉(zhuǎn)動時(shí)，軟軸(3)都能緊密與滾子(2)接觸，提高了本發(fā)明傳動裝置的傳動精度。
[0019]本發(fā)明的傳動裝置的具體工作過程為:傳動螺母(I)轉(zhuǎn)動，帶動安裝在傳動螺母
(I)螺母體(101)上的滾子(2)轉(zhuǎn)動，由于滾子(2)沿傳動螺母(I)軸向以螺旋線分布的方式安裝，故而傳動螺母(I)、滾子(2)與軟軸(3)構(gòu)成了螺旋傳動。傳動螺母(I)正向轉(zhuǎn)動，則軟軸(3)沿傳動螺母(I)軸向向前移動;傳動螺母(I)反向轉(zhuǎn)動，則軟軸(3)沿傳動螺母(I)軸向向后移動。
[0020]本發(fā)明的傳動裝置的另一種工作過程為:由于軟軸(3)與傳動螺母(I)和滾子(2)構(gòu)成螺旋傳動，軟軸(3)正向轉(zhuǎn)動，則軟軸(3)通過滾子(2)推動傳動螺母(I)向前移動;軟軸
(3)反向轉(zhuǎn)動，則軟軸(3)通過滾子(2)推動傳動螺母(I)向后移動。
[0021]當(dāng)本發(fā)明的傳動裝置的軟軸(3)發(fā)生彎曲時(shí)，由于在傳動螺母(I)內(nèi)部的軟軸(3)部分軸線仍然為直線，因此傳動螺母(I)、滾子(2)與軟軸(3)仍然可以構(gòu)成螺旋傳動，在此狀態(tài)下，本發(fā)明的傳動裝置仍然可以正常工作，從而使本發(fā)明的傳動裝置可以適應(yīng)軟軸彎曲狀態(tài)下的傳動即曲線傳動。
[0022]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種改進(jìn)的軟軸螺旋傳動裝置，其特征在于該裝置包括傳動螺母(I)，滾子(2)，軟軸(3)三個(gè)部分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的軟軸螺旋傳動裝置，其特征在于:所述的傳動螺母(I)主要包括滾動軸承(101)和螺母體(102)，滾動軸承(101)安裝于螺母體(102)兩端。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳動螺母(I)，其特征在于:滾動軸承(101)安裝到螺母體(102)后，滾動軸承(101)內(nèi)圈直徑小于螺母體(102)內(nèi)部未安裝滾動軸承(101)的部分的直徑。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的軟軸螺旋傳動裝置，其特征在于:所述的滾子(2)主要包括球端接觸體(201)、卡簧(202)和軸承(203);球端接觸體(201) 一端為半球形，一端為圓柱形。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的滾子(2)，其特征在于:所述的滾子(2)數(shù)量大于四，且沿傳動螺母(I)軸向以螺旋線分布的方式安裝在螺母體(102)中；滾子(2)的球端接觸體(201)的球形端伸入軟軸(3)間隙，并與軟軸(3)側(cè)面接觸。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的滾子(2)，其特征在于:所述的滾子(2)沿滾動螺母體(I)軸向以螺旋線方式分布的圈數(shù)大于兩圈;所有沿螺旋線分布的滾子(2)分為兩部分，兩部分滾子(2)的球端接觸體(201)分別與軟軸(3)的不同側(cè)面接觸。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的軟軸螺旋傳動裝置，其特征在于:所述的軟軸(3)為矩形截面彈簧。
【文檔編號】F16H25/24GK105864381SQ201610496716
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】張延恒, 徐劍, 范潤露
【申請人】北京郵電大學(xué)