>t，其中
- 级螺旋副为梯形螺纹，其牙形角为a，螺旋升角为丫，旋转摩擦因数为f，则其当量摩擦角
'第二级螺旋副为梯形螺纹，其牙形角为a '，螺旋升角为y '，旋转 摩擦因数为f，则当量摩擦角
[0037] -种双螺纹活塞螺旋式摆动液压缸的使用方法，其步骤为：
[0038] 1)从进油油腔上的进油口通入高压油液，高压油液推动活塞8从左向右运动；
[0039] 2)活塞8的运动对空心螺杆10产生从左向右的运动压力，迫使空心螺杆10相对 于螺母12产生旋转运动，由于空心螺杆10与螺母12为右螺旋副，所以从端盖4方向观看， 空心螺杆10的旋转方向为顺时针方向，即第二级螺旋副开始旋转运动；该旋转运动反作用 于活塞8,也带动活塞8旋转运动；
[0040] 3)由于活塞8与螺纹轴1为左螺旋副，活塞8的旋转运动迫使活塞8与输出螺纹 轴1之间形成靠近的运动趋势，为克服该运动趋势，输出螺纹轴1产生与活塞8相同旋向的 旋转运动，即第一级螺旋副开始运动；
[0041] 4)输出螺纹轴1伸出油缸缸体11外的一端输出旋转扭矩。
[0042] 下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
[0043] 实施例1
[0044] 如图1、图2和图3所示，一种双螺纹活塞螺旋式摆动液压缸，包括输出螺纹轴1、 活塞8、空心螺杆10、油缸缸体11和螺母12 ;油缸缸体11的壁厚值为S = l〇mm，内径为D
输出螺纹轴1和空心螺杆10的材料为38CrM〇AlA;活塞 8和螺母12的材料为ZCuSnlOPbl;活塞8与空心螺杆10之间通过螺纹连接，该螺纹为单 线螺纹，牙形角为a "= 60°，螺纹中径为d2= 41. 026mm，螺纹头数为N = 5,螺距为P = 1. 5mm，贝
^，活塞8与空心螺杆10设置在油 缸缸体11内；活塞8的外壁与油缸缸体11内壁之间设有活塞0型密封圈9,油缸缸体11 左端设有端盖4,；活塞8的中心设有通孔；输出螺纹轴1依次穿过油缸缸体11左端的端盖 4、活塞8内的通孔后伸入空心螺杆10内；活塞8与端盖4之间形成进油油腔，进油油腔上 设有进油口；输出螺纹轴1伸出油缸缸体11外的一端设有键2,且该端与油缸缸体11之间 设有角接触球轴承7,角接触球轴承7设置在端盖4的内侧；端盖4与油缸缸体11之间设 有垫片5和端盖0型密封圈6,端盖4与输出螺纹轴1之间设有毡圈3;油缸缸体11远离 左端端盖的一端设有缸底15,缸底15通过螺钉14固定在油缸缸体11上，且缸底15与油 缸缸体11之间设有缸底0型密封圈13 ;缸底15包含一个内腔，该内腔与油缸缸体11内部 相通；输出螺纹轴1与活塞8组成第一级螺旋副；螺母12固定在油缸缸体11内靠近缸底 15的一端，螺母12与空心螺杆10组成第二级螺旋副；第一级螺旋副为左旋螺纹，第二级螺 旋副为右旋螺纹；选择第一级螺旋副的导程为Si = NP = 22 X5_ = 110_，则第二级螺旋 副的导程为S2~176mm，根据公式
选择空心螺杆10的行程为S3+r = 70+r， 则空心螺杆的旋转的角度为
，输出螺纹轴相对空心螺杆旋转的角度 为
> 输出螺纹轴输出的旋转角度为a = a 1+a 2= 143 +229 =372° > 360° ;为确保活塞有足够的活动空间，此处r = 6mm ;第一级螺旋副为梯形螺 纹，其牙形角为a =30°，螺旋升角为y =49. 41°，旋转摩擦因数为f = 0.08,螺纹头数 为N = 22,则其当量摩擦角
；第二级螺旋副为梯形螺 纹，其牙形角为a '= 30°，螺旋升角为y '= 50. 14°，旋转摩擦因数为f = 0. 08,螺纹 头数为N = 35,则当量摩擦：
[0045] 一种双螺纹活塞螺旋式摆动液压缸的使用方法，其步骤为：
[0046] 1)从进油油腔上的进油口通入高压油液，高压油液推动活塞8从左向右运动；
[0047] 2)活塞8的运动对空心螺杆10产生从左向右的运动压力，迫使空心螺杆10相对 于螺母12产生旋转运动，由于空心螺杆10与螺母12为右螺旋副，所以从端盖4方向观看 (如图2所示方向），空心螺杆10的旋转方向为顺时针方向，即第二级螺旋副开始旋转运 动；该旋转运动反作用于活塞8,也带动活塞8旋转运动；
[0048] 3)由于活塞8与螺纹轴1为左螺旋副，活塞8的旋转运动迫使活塞8与输出螺纹 轴1之间形成靠近的运动趋势，为克服该运动趋势，输出螺纹轴1产生与活塞8相同旋向的 旋转运动，即第一级螺旋副开始运动；
[0049] 4)输出螺纹轴1伸出油缸缸体11外的一端输出旋转扭矩。
[0050] 本实施例中，输出螺纹轴1的材料为38CrM0ALA，其抗屈服强度〇 s= 785MPa，则 可以得到输出螺纹轴1的许用应力〃P = f = i%2s ^ ^而根据工作情况，输出螺 纹轴1在正常工况下受到的扭转强度为：
[0051]
[0052]式中：
[0053] WtS螺杆螺纹段的抗扭截面系数
[0054]扭知
导出 F = 7949. 5N
[0055] 山为外螺纹小径26. 5mm ;d 2为外螺纹中径30mm
[0056] 则〇 ea= 78. 126(N/mm2)，可以确保装置在高精度运行下依然保持稳定、牢 固和可靠，且使用寿命长；同理，空心螺杆10的选材也与其结构相配合，确保了装置在高精 度运行下依然保持稳定、牢固和可靠，且使用寿命长。
[0057] 实施例2
[0058] 与实施例1相同，所不同的是，第一级螺旋副为右旋螺纹，第二级螺旋副为左旋螺 纹。
【主权项】
1. 一种双螺纹活塞螺旋式摆动液压缸，包括输出螺纹轴（I)、活塞（8)、空心螺杆（10) 和油缸缸体（11)，其特征在于：还包括螺母（12);所述的活塞（8)与空心螺杆（10)连接，活 塞⑶与空心螺杆（10)设置在油缸缸体（11)内；所述的油缸缸体（11)左端设有端盖⑷； 所述的活塞（8)中心部位设有通孔；所述的输出螺纹轴（1)依次穿过油缸缸体（11)左端的 端盖（4)、活塞⑶内的通孔后伸入空心螺杆（10)内；活塞⑶与端盖⑷之间形成进油油 腔；所述的进油油腔上设有进油口；所述的输出螺纹轴（1)与活塞（8)组成第一级螺旋副； 所述的螺母（12)固定在油缸缸体（11)内，螺母（12)套接在空心螺杆（10)上，螺母（12) 与空心螺杆（10)组成第二级螺旋副；所述的第一级螺旋副和第二级螺旋副的旋向相反。2. 根据权利要求1所述的一种双螺纹活塞螺旋式摆动液压缸，其特征在于：所述的油 缸缸体（11)远离左端端盖⑷的一端设有缸底（15);所述的缸底（15)包含一个内腔，该 内腔与油缸缸体（11)内部相通。3. 根据权利要求1所述的一种双螺纹活塞螺旋式摆动液压缸，其特征在于：所述的输 出螺纹轴（1)和空心螺杆（10)的材料为38CrM〇AlA;所述的活塞（8)和螺母（12)的材料 为ZCuSnIOPbl。4. 根据权利要求3所述的一种双螺纹活塞螺旋式摆动液压缸，其特征在于：所述的 第一级螺旋副的导程SS1，第二级螺旋副的导程为S2，空心螺杆（10)的行程Ss3+r，并且5. 根据权利要求4所述的一种双螺纹活塞螺旋式摆动液压缸，其特征在于：所述的第 一级螺旋副为梯形螺纹，其牙形角为a，螺旋升角为Y，旋转摩擦因数为f，则其当量摩擦6. 根据权利要求5所述的一种双螺纹活塞螺旋式摆动液压缸，其特征在于：所述的第 一级螺旋副和第二级螺旋副的牙形角均为30° ;所述第一级螺旋副的螺纹头数为22,螺旋 升角为49. 41°;所述的第二级螺旋副的螺纹头数为35,螺旋升角为50. 14°。7. 根据权利要求1~6任意一项中所述的一种双螺纹活塞螺旋式摆动液压缸，其特征8. 根据权利要求7所述的一种双螺纹活塞螺旋式摆动液压缸，其特征在于：所述的活 塞（8)与空心螺杆（10)之间通过螺纹连接，该螺纹为单线螺纹，牙形角为a"，螺纹中径为9. 一种双螺纹活塞螺旋式摆动液压缸的使用方法，其步骤为： 1) 从进油油腔上的进油口通入高压油液，高压油液推动活塞（8)从左向右运动； 2) 活塞⑶的运动对空心螺杆（10)产生从左向右的运动压力，迫使空心螺杆（10)相 对于螺母（12)产生旋转运动，即第二级螺旋副开始旋转运动；该旋转运动反作用于活塞 (8)，也带动活塞（8)旋转运动； 3) 活塞（8)的旋转运动迫使活塞（8)与输出螺纹轴（1)之间形成靠近的运动趋势，为 克服该运动趋势，输出螺纹轴（1)产生与活塞（8)相同旋向的旋转运动，即第一级螺旋副开 始运动； 4) 输出螺纹轴⑴伸出油缸缸体（11)外的一端输出旋转扭矩。10.根据权利要求9所述的一种双螺纹活塞螺旋式摆动液压缸的使用方法，其特征在 于：步骤2)中空心螺杆（10)与螺母（12)为右螺旋副；步骤3)中活塞（8)与螺纹轴（1)为 左螺旋副。
【专利摘要】本发明公开了一种双螺纹活塞螺旋式摆动液压缸及其使用方法，属于液压缸领域，其解决了现有摆动液压缸结构复杂，体积庞大，不能应用于传动精度要求高、安装和使用空间都很狭小的环境的问题。本发明的装置包括输出螺纹轴、活塞、空心螺杆和油缸缸体，还包括螺母，所述的活塞与空心螺杆连接，两者设置在油缸缸体内；所述的活塞上设有通孔；所述的输出螺纹轴与活塞组成第一级螺旋副；所述的螺母固定在油缸缸体内，螺母与空心螺杆组成第二级螺旋副；所述的第一级螺旋副和第二级螺旋副的旋向相反。本发明装置结构简单，体积小，传动精确；使用时利用较小的行程即可完成较大的摆角，适合应用于传动精度要求高、安装和使用空间都很狭小的环境。
【IPC分类】F15B15/04, F15B15/20
【公开号】CN105041757
【申请号】CN201510358405
【发明人】宋崇智
【申请人】安徽工业大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月25日