一种滚柱丝母丝杆副的制作方法

本发明属于机械传动部件技术领域，具体涉及一种将旋转运动转换为直线运动的，传动结构简单稳定的，造价成本低的，实现二级预紧齿合滚动对转传动的一种滚柱丝母丝杆副。

背景技术：

目前所有的行星滚柱丝杠机构，均包括了螺杆、丝柱、以及螺母，是由螺杆外围等间距齿合丝柱后外套设有内螺纹螺母组成的三级传动机构，其结构设计极为复杂，加工极为困难，造价成本极高。

结构设计复杂体现在三级传动的一级螺杆、二级丝柱、三级螺母的相互齿合嵌套，在三级齿合传动下，相对两级传动，必然会进一步影响传动效率，因为逐级齿合传动效率是随级数增加而降低的，传动损耗增加不可避免，因此，目前的三级传动相对二级传动必然效率低。

加工极为困难体现在由于是三级传动，对于各部件齿合及位置分布精度要求明显更高，更加考验操作人员及加工机械设备的能力，产量极低，造价极高，后期的维护成本也是极高。

技术实现要素：

本发明针对上述问题提供一种滚柱丝母丝杆副，其目的在于解决现有丝杆传动机构均为三级传动机构，结构设计复杂，加工极为困难，造价成本极高，实现一种滚柱丝母丝杆副为二级预紧齿合滚动对转传动机构，使得结构设计更为简单合理，传动效率提升，造价成本低，加工更为简易。

本发明的技术方案：

一种滚柱丝母丝杆副，其特征在于：为二级预紧齿合滚动对转传动机构，包括一级的中心丝杆、二级的丝滚柱，所述丝滚柱围绕中心丝杆周向均布,还包括径向预紧轴承座、间隔套、螺栓，所述径向预紧轴承座套设在中心丝杆上，并通过螺栓栓接将丝滚柱和间隔套夹持在中间，实现丝滚柱围绕中心丝杆齿合滚动的二级预紧齿合滚动对转传动机构。

所述丝滚柱中部环绕螺纹与中心丝杆螺纹预紧齿合滚动对转，丝滚柱两端为与丝滚柱中部一体连接的轴承台。

所述径向预紧轴承座数量为两个，径向预紧轴承座中心设有一个中心丝杆孔，并环绕中心丝杆孔等间距设有若干呈圆形的轴承槽，预紧伸缩槽和螺栓孔，径向预紧轴承座均通过中心丝杆孔套设在中心丝杆上，所述轴承槽内插入丝滚柱的轴承台，所述螺栓孔内栓接螺栓，所述预紧伸缩槽开设在轴承槽外围。

所述丝滚柱至少为三个，与中心丝杆同螺距同轴向。

所述丝滚柱数量为四个，与中心丝杆同螺距同轴向，丝滚柱之间的间隔角度为90°。

所述轴承台为顶端呈锥台状的圆柱体，通过润滑剂直接插入轴承槽内与轴承槽滑动连接或滚动连接。

所述轴承槽为滑动轴承槽，为配合轴承台的圆柱体盲孔。

所述轴承槽内还设有滚动轴承，所述滚动轴承的轴孔内固定插接或通过润滑剂直接插入轴承台，轴承台与轴承槽滚动连接。

所述润滑剂为固体润滑剂或液体润滑剂中的一种。

所述径向预紧轴承座呈圆台状，采用具有高强弹性的材质，径向预紧轴承座的中心丝杆孔外围等间距设有四个轴承槽，四个预紧伸缩槽和四个螺栓孔。

所述预紧伸缩槽的槽宽为0.01mm～1mm。

所述间隔套数量为一个，间隔套内设有环形凸台，所述环形凸台的轴向长度小于丝滚柱整体轴向长度，并大于丝滚柱中部环绕螺纹处的轴向长度。

所述间隔套数量为四个，间隔套套接在螺栓外，间隔套的外圈直径大于螺栓孔直径，间隔套的轴向长度小于丝滚柱整体轴向长度，并大于丝滚柱中部环绕螺纹处的轴向长度。

本发明的有益效果：

本发明结构设计合理，简单易加工，成本低廉，使用稳定易维护，主要具有以下优点：

1.中心丝杆螺纹与丝滚柱螺纹二级预紧齿合滚动对转传动，形成了旋转运动变直线运动的二级传动，避免了传统附加外套螺母的三级传动效率低下的情况，直接提升了传动效率；

2.径向预紧轴承座的轴承槽内插入丝滚柱两端的轴承台，并通过螺栓栓接锁紧，使得丝滚柱与中心丝杆预紧齿合滚动对转传动，并且可以根据实际使用精度需求选择轴承台与径向预紧轴承座的滑动或滚动连接；

3.轴承槽外围开设有预紧伸缩槽，预紧伸缩槽孔槽宽为0.01mm～1mm，使得轴承槽径向预紧伸缩有了可控空间，进一步充分保证中心丝杆与丝滚柱的二级预紧齿合滚动对转传动稳定性；

4.间隔套的设计彻底摒弃传统外套的螺母功能，间隔套凸台使得丝滚柱与径向预紧轴承座间的轴向力得到控制，确保丝滚柱拥有有限的旋转空间；

5.螺栓孔内插人螺栓栓紧，将中心丝杆，丝滚柱，径向预紧轴承座，间隔套连接组成了滚柱丝杆副，使得拆装变得极为快捷方便。

附图说明

图1为本发明实施例一结构示意图。

图2为本发明实施例一结构示意图透视图。

图3为本发明实施例一结构示意图分解图。

图4为本发明轴承座结构示意图主视图。

图5为本发明实施例二结构示意图。

图6为本发明实施例二结构示意图分解图。

图7为本发明数学公式推导示意图一。

图8为本发明数学公式推导示意图二。

其中：1中心丝杆、2丝滚柱、3径向预紧轴承座、4间隔套、5螺栓、6轴承台、7中心丝杆孔、8轴承槽、9螺栓孔、10环形凸台、11预紧伸缩槽、12螺栓帽。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明提供的一种滚柱丝母丝杆副，为二级预紧齿合滚动对转传动机构，包括一级的中心丝杆1、二级的丝滚柱2，还包括径向预紧轴承座3、间隔套4、螺栓5，丝滚柱2围绕中心丝杆1周向均布，丝滚柱2中部环绕螺纹与中心丝杆1螺纹预紧齿合滚动对转，丝滚柱2两端为与丝滚柱2中部一体连接的轴承台6，径向预紧轴承座3中心设有一个中心丝杆孔1，并环绕中心丝杆孔7等间距设有若干呈圆形的轴承槽8，预紧伸缩槽11和螺栓孔9，径向预紧轴承座3数量为两个，均通过中心丝杆孔7套设在中心丝杆1上，并将丝滚柱2和间隔套4夹持在中间，轴承槽8内插入丝滚柱2的轴承台6，螺栓孔9内栓接螺栓5，预紧伸缩槽11开设在轴承槽8外围，间隔套4呈空心圆柱体状，间隔套4通过螺栓5栓接夹持在径向预紧轴承座3之间，实现丝滚柱2在轴承槽8内围绕中心丝杆1齿合滚动的二级预紧齿合滚动对转传动机构。

丝滚柱2至少为三个，与中心丝杆1同螺距同轴向，才能环绕中心丝杆1形成稳定的传动机构。

优先的，丝滚柱2数量为四个，与中心丝杆1同螺距同轴向，丝滚柱2之间的间隔角度为90°。

轴承台6为顶端呈锥台状的圆柱体，通过润滑剂直接插入轴承槽8内与轴承槽8滑动连接或滚动连接。

轴承槽8为滑动轴承槽，为配合轴承台的圆柱体盲孔。

轴承槽8内还设有滚动轴承，滚动轴承的轴孔内固定插接或通过润滑剂直接插入轴承台6，轴承台6与轴承槽8滚动连接，滚动轴承有轴向，径向，轴向径向复合的。

润滑剂为固体润滑剂或液体润滑剂中的一种，比如石墨、油脂或油液。

如图4所示，径向预紧轴承座3呈圆台状，采用具有高强弹性的材质，径向预紧轴承座3的中心丝杆孔7外围等间距设有四个轴承槽8，四个预紧伸缩槽11和四个螺栓孔9。

预紧伸缩槽11的槽宽为0.01mm～1mm。

本发明的实施例一中，如图1、图2、图3所示，间隔套4数量为一个，间隔套4内设有环形凸台10，环形凸台10的轴向长度小于丝滚柱2整体轴向长度，并大于丝滚柱2中部环绕螺纹处的轴向长度。

本发明的实施例二中，如图5和图6所示，间隔套4数量为四个，间隔套4套接在螺栓5外，间隔套4的外圈直径大于螺栓孔9直径，间隔套4的轴向长度小于丝滚柱2整体轴向长度，并大于丝滚柱2中部环绕螺纹处的轴向长度。

通过实施例一和实施二对间隔套4的不同设计，一方面使得丝滚柱2与径向预紧轴承座3间的轴向力得到控制，确保丝滚柱2拥有有限的旋转空间，另一方面实现了一种滚柱丝母丝杆副的闭合式或开放式状态，如实施例一所示，间隔套4的采用实现了一种滚柱丝母丝杆副的闭合式状态，与现有丝杆传动机构的外形无异，但是传统效率更高，并且能够保护内部螺纹不受外部环境损伤；如实施例二所示，间隔套4的采用实现了一种滚柱丝母丝杆副的开放式状态，方便安装有能直接看到内部螺纹齿合运行情况。

一种滚柱丝母丝杆副，其中心丝杆1和丝滚柱2所形成的对转丝杆转角与直线行程的数学关系公式有：

如图7所示：

如图8所示：

由于丝滚柱2和中心丝杆1对转，得到：

所以有：

得到：

直线行程有：

即：

其中：为中心丝杆螺纹中径，为中心丝杆螺纹中径旋升角；为中心丝杆公转角；为中心丝杆螺纹中径导程螺旋线展开距离；为中心丝杆螺纹中径公转角相应的螺旋线展开距离；为中心丝杆螺纹中径导程；为中心丝杆螺纹中径公转角相应的升高直线行程，即；

同理，为丝滚柱螺纹中径，为丝滚柱螺纹中径旋升角；为丝滚柱自转角；为丝滚柱螺纹中径导程螺旋线展开距离；为丝滚柱螺纹中径自转角相应的螺旋线展开距离；为丝滚柱螺纹中径导程；为丝滚柱螺纹中径自转角相应的升高直线行程，即。

本发明提供的一种滚柱丝母丝杆副，其核心在于是由一级的中心丝杆1和二级的丝滚柱2组合而成的二级预紧齿合滚动对转传动机构，其还包括的径向预紧轴承座3、间隔套4、螺栓5，丝滚柱2围绕中心丝杆1周向均布，是为了起到辅助支持保护一级的中心丝杆1和二级的丝滚柱2预紧齿合滚动对转的稳定性，本发明结构设计简单，传动效率高，造价成本低，能够轻易的将旋转运动转换为直线运动的，在使用组装时，只需将中心丝杆1和与之齿合的丝滚柱2排列好，中心丝杆1穿过径向预紧轴承座3的中心丝杆孔7，丝滚柱2插入轴承槽8内，然后外套间隔套4，再用螺栓5配合螺栓帽12穿过螺栓孔9锁紧即可，在使用过程中主要具有以下优点：

1.中心丝杆1与丝滚柱2螺纹预紧齿合滚动对转传动，形成了旋转运动变直线运动的二级传动，避免了传统附加外套螺母的三级传动的效率低下情况，直接提升了传动效率；

2.径向预紧轴承座3的轴承槽8内插入连接丝滚柱2两端的轴承台6，并通过螺栓5栓接锁紧，使得丝滚柱2与中心丝杆1预紧齿合滚动对转传动，并且可以根据实际使用精度需求选择轴承台6与轴承座3的滑动或滚动连接；

3.径向预紧轴承座3采用高强弹性材质，轴承槽8外设有预紧伸缩槽11。在一种滚柱丝母丝杆副未组装前的自然状态下，预紧伸缩槽11的槽宽间隙为0.2mm，此时，轴承槽8与中心丝杆孔7中心距值小于丝滚柱2与中心丝杆1中心距值，为0.1mm；在一种滚柱丝母丝杆副装好正常使用状态下，预紧伸缩槽11的槽宽间隙缩小为0.1mm，此时，轴承槽8与中心丝杆孔7中心距值等于丝滚柱2与中心丝杆1中心距值，从而达到径向预紧轴承座3的轴承槽8径向预紧使得丝滚柱2与中心丝杆1保持紧密齿合；在一种滚柱丝母丝杆副超载状态下，预紧伸缩槽11槽宽间隙缩小到0，此时，轴承槽8与中心丝杆孔7中心距值大于丝滚柱2与中心丝杆1中心距值，为0.1mm，这是在设计使用范围内，并且此时径向预紧轴承座3的轴承槽8已经没有径向向外移动的空间了，从而进一步充分保证中心丝杆1与丝滚柱2的二级预紧齿合滚动对转传动稳定性；

4.间隔套4的设计彻底摒弃传统外套的螺母功能，间隔套4的环形凸台10使得丝滚柱2与径向预紧轴承座3间的轴向力得到控制，确保丝滚柱拥有有限的旋转空间；

5.螺栓孔9内插人螺栓5栓紧，将中心丝杆1，丝滚柱2，径向预紧轴承座3，间隔套4连接组成了一种滚柱丝母丝杆副，使得拆装变得极为快捷方便。

综上，本发明达到了预期的目的，由于其二级传动结构设计的合理性，使得传动效率高，弹性压紧齿合滚动对转传动稳定，造价成本低，结构稳定耐用，具有广泛的应用空间，极具推广价值，能够为企业带来极大的经济效益。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。