一种行星滚柱丝杠及其载荷均布方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及滚柱丝杠制造领域，尤其涉及一种行星滚柱丝杠以及用于上述行星滚 柱丝杠的载荷均布方法。
【背景技术】
[0002] 行星滚柱丝杠是一种将旋转运动转化为直线运动的机构，常用于数控加工、航天 机电等领域，例如：用于机电动作器。
[0003] 由于而今对机电动作器占用空间及输出力的要求越来越苛刻，这就要求作为关键 传动部件的滚柱丝杠不仅有更小的导程，而且具有高于普通承载指标的承载能力，故若采 用普通的滚柱丝杠作为机电动作器的传动部件，极易出现啮合螺牙端部脱落现象，从而导 致滚柱丝杠的传动失效。
[0004] 究其原因，这是由于啮合区域的螺纹段端部的几个螺牙承受了大部分的载荷，如 图8所示，位于啮合区域两端的A区域和B区域是普通螺纹啮合的主要承载区域，而位于 啮合区域中部的C区域内的螺牙的承载却很小，这种承载差异过大时的失效形式是端部脱 扣。另外，在滚柱丝杠的导程较大时，由于每个螺牙相对较粗，单个螺牙的承载能力较强，即 使有部分螺牙承载不均，也难以导致明显失效。而随着导程的减少，单个螺牙比较薄，受较 大外力时易发生形变，从而出现脱扣，且由于位于啮合区域两端的A区域和B区域的螺牙承 载较大，故脱扣现象一般从端部开始，然后类似多米诺骨牌效应向啮合区域中部的C区域 延伸。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出了一种行星滚柱 丝杠，其整体体积不变的情况下，承载能力更为突出，适用于在对滚柱丝杠要求较为苛刻的 环境下使用。
[0006] 本发明还要解决的技术问题在于提出一种滚柱丝杠的载荷均布方法，能够使得行 星滚柱丝杠满载时各个螺牙之间的载荷分布更加均匀，降低啮合区域端部的承载，有效避 免螺牙的失效，从而提高滚柱丝杠的承载能力。
[0007] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0008] 本发明提供了一种行星滚柱丝杠，包括螺母、丝杆以及多个滚柱，所述丝杆位于所 述螺母的内部，且与所述螺母同轴设置，多个所述滚柱均位于所述丝杆和所述螺母之间，且 相对于所述丝杆和所述螺母旋转运动，所述螺母的内表面上或所述丝杆的外表面上的啮合 区域内的一部分或全部的螺牙为修正螺牙，所述修正螺牙的螺距的修正值与所述修正螺牙 所承受的载荷正相关。
[0009] 本发明的优选技术方案：所述修正螺牙位于所述啮合区域的两端端部处。
[0010] 本发明的优选技术方案：还包括位于所述滚柱两端的挡圈和保持架，所述滚柱通 过所述挡圈和所述保持架固定在所述丝杆上，所述丝杆上的第一啮合区域内的一部分或全 部的螺牙为修正螺牙。
[0011] 本发明的优选技术方案：从所述第一啮合区域的端部到所述第一啮合区域的中 部，所述修正螺牙的修正值逐渐变小。
[0012] 本发明的优选技术方案：还包括位于所述滚柱两端的挡圈和保持架，所述滚柱通 过所述挡圈和所述保持架固定在所述螺母上，所述螺母上的第二啮合区域内的一部分或全 部的螺牙为修正螺牙。
[0013] 本发明的优选技术方案：从所述第二啮合区域的端部到所述第二啮合区域的中 部，所述修正螺牙的修正值逐渐变小。
[0014] 本发明还提供了一种用于上述行星滚柱丝杠的载荷均布方法，所述行星滚柱丝杠 上具有至少一个的啮合区域，所述载荷均布方法如下：
[0015] 根据所述啮合区域内的每个螺牙所承受的载荷大小对所述啮合区域内的一部分 或全部的所述螺牙的螺距进行修正，得到修正螺牙。
[0016] 本发明的进一步技术方案：
[0017] SOO:检测或计算所述啮合区域内的每个所述螺牙所承受的载荷大小Fn。
[0018] SlO:根据每个所述螺牙各自所承受的载荷大小Fn计算每个所述螺牙各自的累计 变形量Aln。
[0019] S20 :根据每个所述螺牙各自的累计变形量AIn对每个所述螺牙各自的螺距进行 修正，得到修正螺牙（10)，修正公式如下：
[0020] ln* =In+AIn
[0021] 其中，In*为修正后的螺距值，In为修正前的螺距值，AIn为累计变形量。
[0022] 本发明的有益效果为：
[0023] 本发明提供了一种行星滚柱丝杠，具有修正螺牙，该修正螺牙是通过计算仿真得 到啮合区域各个螺牙的变形量，然后根据各个螺牙的变形量修正各个螺牙的螺距设计尺寸 而得到的，对螺距进行修正后，会使得螺母和丝杆啮合时，啮合区域中部的螺牙先接触发生 啮合，然后随着载荷的逐渐增大，位于两端的螺牙也逐渐啮合，这个过程中，位于中部的螺 牙由于先接触先承载，故可为位于两端的螺牙分担一部分载荷，从而使得各个螺牙之间的 载荷分布更具均匀，提高滚柱丝杠整体的承载能力。
[0024] 另外，由于螺距的修正值十分微小，故可以利用加工设备的加工误差调整更改螺 距，使得螺距的误差累计与均载需要的螺距变化一致，而无需增加其他加工工序或其他设 备完成螺距的修正。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明【具体实施方式】提供的行星滚柱丝杠的结构示意图；
[0026] 图2是本发明【具体实施方式】提供的未修正螺距的行星滚柱丝杠的局部图；
[0027] 图3是本发明【具体实施方式】提供的未修正螺距的行星滚柱丝杠的受力分析图；
[0028] 图4是本发明【具体实施方式】提供的未修正螺距的啮合区域的结构示意图；
[0029] 图5是本发明【具体实施方式】提供的未修正螺距的啮合区域的载荷分布图；
[0030] 图6是本发明【具体实施方式】提供的修正螺距的啮合区域的结构示意图；
[0031] 图7是本发明【具体实施方式】提供的修正螺距的啮合区域的载荷分布图；
[0032] 图8是现有技术提供的啮合区域的结构示意图。
[0033] 图中：
[0034] 1、螺母；2、丝杆；3、滚柱；61、第一啮合区域；62、第二啮合区域；4、挡圈；5、保持 架；6、啮合区域；10、修正螺牙。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0036] 实施例一
[0037] 如图1、图6以及图7所示，本实施例中提供的一种行星滚柱丝杠，其包括丝杆2、 螺母1、两个挡圈4、两个保持架5以及三个以上的滚柱3,丝杆2位于螺母1的内部，且与 螺母1同轴设置，三个以上的滚柱3均位于丝杆2和螺母1之间，且相对于丝杆2和螺母1 旋转运动。一个挡圈4和一个保持架5位于滚柱3的左端，另一个挡圈4和另一个保持架 5位于滚柱3的右端。
[0038] 螺母1的内表面上或丝杆处的外表面上的啮合区域内的一部分或全部的螺牙为 修正螺牙10,修正螺牙10是指螺距和中径被修正过的螺牙，修正螺牙10的螺距的修正值与 所述修正螺牙10所承受的载荷正相关。
[0039] 优选的，修正螺牙10位于啮合区域6的两端端部处，这是由于对于行星滚珠丝杠， 通常啮合区域6的两端承受的载荷大，在承载螺纹的加工过程中，通常是螺纹段的承载越 大，修正螺牙10的修正值也越大，使得承载较大的螺牙所承受的载荷被其他螺牙分担，从 而实现均载。另外，由于螺距的修正值十分微小，故可以利用加工设备的加工误