一种滚珠蜗轮蜗杆传动副的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种滚珠蜗轮蜗杆传动副，包括蜗轮、蜗杆、滚珠、蜗杆壳体、底板、支撑圈、顶杆和导管；蜗轮通过螺栓和支撑圈连接在底板上，蜗轮外圆周半圆形凹槽内等间距加工有圆弧齿，蜗杆两端通过轴承镶嵌在蜗杆壳体和底板形成的蜗杆腔内，蜗杆外表面设有螺旋式半圆形敞口滚道，滚道出口安装有滚珠导管，蜗杆轴向开有滚珠孔，滚珠孔与螺旋滚道通连，滚珠孔内设有顶杆，滚道内安设有滚珠，滚珠与蜗轮的圆弧齿啮合。本实用新型采用滚动摩擦传动方式，具有磨损小、能耗低、效率高的特点，可极大提高传动效率，延长蜗杆使用寿命，既可广泛应用于承载力大的重型设备，又可在精密自动化设备。
【专利说明】一种滚珠蜗轮蜗杆传动副
【技术领域】
[0001]本实用新型是属于机械传动装置领域，尤其涉及一种利用安设在蜗杆上的滚珠啮合带动蜗轮转动的滚珠蜗轮蜗杆传动副。
【背景技术】
[0002]蜗杆和蜗轮的传动称为蜗杆传动，蜗杆传动是一种基本的机械结构，用于传动两个空间交错轴的运动和动力，因其具有减速比大，结构紧凑，工作平稳等优点，因而在各种各样的减速设备和机械传动中得到广泛的应用。但由于蜗杆传动是靠蜗杆与蜗轮之间的齿牙面摩擦进行传动，因此其固有的缺点是磨损大，传动效率低，精密度差，使用寿命短，且能耗高。普通的圆柱蜗杆传动过程中，只有1-2个齿承载传动力，因此其承载力较弱，不宜用于大型重型设备。为了克服这种不足，出现了环面包络蜗杆技术，在传动过程中蜗杆和蜗轮啮合的齿数增多，承载力变大。但蜗轮和环面蜗杆仍然是靠蜗轮蜗杆的齿面摩擦来传动，因而普通蜗杆传动磨损大、传动效率低等问题依然存在。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的旨在克服现有技术的不足，进而提供一种磨损小、效率高、能耗低、强度高，可延长蜗杆使用寿命的滚珠蜗轮蜗杆传动副。
[0004]为此，本实用新型采取的技术解决方案是:
[0005]一种滚珠蜗轮蜗杆传动副，包括蜗轮、蜗杆、滚珠、蜗杆壳体、底板、支撑圈、顶杆和导管；蜗轮通过螺栓连接在管式支撑圈上，支撑圈用螺栓固定在底板上，蜗轮外圆周设有一圈半圆形凹槽，凹槽内等间距加工有圆弧齿，蜗轮一侧设有弧面蜗杆或圆柱蜗杆，蜗杆(包括弧面蜗杆和圆柱蜗杆，下同)通过滚珠轴承镶嵌在蜗杆壳体和底板共同形成的蜗杆腔内，蜗杆外表面设有至少一条螺旋式半圆形敞口滚道，滚道出口安装有滚珠导管，沿蜗杆轴线方向开有至少一条滚珠孔，滚珠孔与对应的螺旋滚道通连，滚珠孔内通过螺纹连接有顶杆，滚道内安设有滚珠，滚珠与蜗轮圆弧齿啮合。
[0006]所述弧面蜗杆的圆柱杆身表面设有一周圆弧形凹槽，形成绕弧面蜗杆轴线的回转凹面，凹槽圆弧的直径与蜗轮凹槽槽底直径相等，蜗轮圆弧齿的导程角等于弧面蜗杆滚道的导程角，弧面蜗杆对蜗轮对应侧形成包络。
[0007]所述圆柱蜗杆的滚道导程角等于蜗轮圆弧齿的导程角。
[0008]所述蜗杆采用单滚道设计时，蜗杆上螺旋滚道的螺距与蜗轮圆弧齿齿矩相等；蜗杆采用多滚道设计时，蜗杆上各螺旋滚道的螺距是蜗轮圆弧齿齿矩的整数倍；且一条滚道对应一个滚珠孔；当多滚道设计时，形成多条独立的循环通道。
[0009]所述蜗杆上螺旋滚道深度为所安设的滚珠半径，开口直径与滚珠直径相同。
[0010]本实用新型的传动方式及有益效果为:
[0011]由于在蜗杆的传动啮合外圆周面上分布着滚珠滚道，滚道内安装有滚珠，滚珠通过外面的蜗杆壳体和底板共同形成的蜗杆腔支撑，从而相应增加了蜗杆强度。滚珠一半在蜗杆滚道内，另一半啮合在蜗轮圆弧齿齿槽内，滚道与圆弧齿齿槽两部分正好合并形成一条完整的循环通道，滚珠能够在滚道中顺畅滚动。滚珠循环通道由轴向循环通道和径向循环通道连接贯通而成，轴向滚珠孔可实现滚珠的安装和拆卸，两侧的导向循环通道连接到滚珠滚道，在蜗杆的滚珠循环通道和滚道中装满滚珠后，滚珠能够在滚珠滚道和滚珠循环通道中循环滚动，滚珠露出的另一半能够与蜗杆的螺旋圆弧齿啮合，蜗杆转动时，螺旋滚道推动啮合的滚珠滚动，滚珠在自身滚动的同时又啮合并推动蜗轮转动。
[0012]与传统的蜗轮蜗杆传动相比较，本实用新型蜗轮蜗杆之间的摩擦由齿牙滑动摩擦变成滚珠的滚动摩擦，不仅可减少磨损，延长蜗杆使用寿命，而且能极大提高传动效率，同时在相同负载时所需要的输入动力设备功率减小，设备工作过程中的能耗降低。尤其是蜗轮和弧面滚珠蜗杆之间啮合的滚珠数量多，承载力可数倍增强，可用于重型机械设备。由于蜗轮和弧面滚珠蜗杆同时有多行滚珠啮合，生产时采用不等距、加垫等预压技术，能够消除往复转动时的背隙，故本实用新型也可用于精密传动的自动化设备
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是圆弧蜗杆蜗轮传动副结构图；
[0014]图2是圆弧蜗杆剖面图；
[0015]图3是圆柱蜗杆蜗轮传动副结构图；
[0016]图4是圆柱蜗杆剖面图；
[0017]图5是圆柱蜗杆蜗轮传动副横截面图；
[0018]图6是蜗轮侧视图；
[0019]图7是导管剖面图；
[0020]图8是五滚道圆柱蜗杆立体图。
[0021]图中:蜗杆壳体1、滚珠2、弧面蜗杆3、滚珠轴承4、滚珠孔5、圆弧齿6、蜗轮7、底板8、螺栓孔9、支撑圈10、顶杆11、导管12、滚道13、圆柱蜗杆14、凹槽15、导槽16。
【具体实施方式】
[0022]本实用新型滚珠蜗轮蜗杆传动副，主要是由蜗杆壳体1、滚珠2、蜗轮7、底板8、支撑圈10、顶杆11、导管12及蜗杆所组成。
[0023]蜗杆分为两种:一种是图2所示的弧面蜗杆3 ;另一种变例如图4所示的圆柱蜗杆14。弧面蜗杆3整体为一中间带有圆弧“掐腰”的圆柱体，两端带有凸台，即在弧面蜗杆3的圆柱杆身表面加工有一周圆弧形凹槽，形成绕弧面蜗杆轴线的回转凹面，凹槽圆弧的直径与蜗轮7的直径相同。在弧面蜗杆3凹槽部分的外表面加工有一条(也可为多条)螺旋式半圆形敞口滚道13，滚道13深度为所安设的滚珠2的半径，开口直径与滚珠2直径相同，滚道13的出口安装有滚珠导管12，(见图7)导管12为一圆管，前端带有导槽16。同时，沿弧面蜗杆3的轴线方向开有一条(与滚道13数量对应)直径比滚珠2直径大0.5mm的滚珠孔5，用于将滚珠2放置到滚道13内；滚珠孔5与螺旋滚道13相通连，滚珠孔5内通过螺纹连接一个下端带有斜坡口的顶杆11，以便将滚珠2限定在滚道13内，防止其偏离滚道13，滚道13内安装并充满滚珠5，滚珠5的外露部分(约占直径的1/2)与蜗轮7的圆弧齿6啮合。弧面蜗杆3滚道13的导程角与蜗轮7圆弧齿6的导程角相同，使弧面蜗杆3对蜗轮7的对应侧形成包络。(见图1)
[0024]图4显示，圆柱蜗杆14整体为一圆柱体，在圆柱蜗杆14外表面加工有一条(也可为多条)螺旋式半圆形敞口滚道13，滚道13深度为所安设的滚珠2的半径，开口直径与滚珠2直径相同，滚道13的出口安装有滚珠导管12。沿圆柱蜗杆14的轴线方向开有一条(与滚道13数量对应)直径比滚珠2直径大0.5mm的滚珠孔5，用于将滚珠2放置到滚道13内；滚珠孔5与滚道13相通连，滚珠孔5内通过螺纹连接一个下端带有斜坡口的顶杆11，以便将滚珠2限定在滚道13内，防止其偏离滚道13，滚道13内安装并充满滚珠5，滚珠5的外露部分(约占直径的1/2)与蜗轮7的圆弧齿6啮合。圆柱蜗杆14的滚道13导程角等于蜗轮7圆弧齿6的导程角。
[0025]蜗轮7为一圆环，在蜗轮7的外圆周上加工有一圈半圆形凹槽15，(见图6)沿凹槽15内等间距加工有圆弧齿6，以便与滚道13内的滚珠2啮合。由图1、图3可见，弧面蜗杆3和圆柱蜗杆14均是通过螺栓连接在一个中空的厚壁管式支撑圈10上，支撑圈10则用螺栓固定在底板8上,底板8呈圆形,与蜗杆壳体I相连的一端内侧带有圆弧凹槽(见图5),圆弧凹槽与蜗杆壳体I共同形成一完整的蜗杆腔，蜗杆两端通过滚珠轴承4镶嵌在蜗杆壳体I和底板8共同形成的蜗杆腔内。
[0026]所述蜗杆采用单滚道设计时，蜗杆上螺旋滚道13的螺距与蜗轮7的圆弧齿6齿矩相等。蜗杆采用多滚道设计时，蜗杆上各螺旋滚道13的螺距是蜗轮7圆弧齿6齿矩的整数倍，即螺旋滚道13为两条时，滚道13的螺距为两倍圆弧齿6齿矩；螺旋滚道13为三条时，滚道13的螺距为三倍圆弧齿6齿矩，以此类推。一条滚道13对应一个滚珠孔5。图8是设置五条滚道13的圆柱蜗杆14立体图，即沿圆柱蜗杆14的轴线方向梅花形开有五条滚珠孔5，每条滚珠孔5均与单独设置的滚道13相通，从而形成五条独立的滚珠2的循环通道。另夕卜，沿蜗轮7的圆周上等间距设有16个螺栓孔9，用以连接蜗轮外罩。并且，蜗杆壳体I与底板8之间、底板8与支撑圈10之间以及支撑圈10与蜗轮7之间均采用螺栓连接。
[0027]组装时，将蜗杆壳体1、蜗轮7、底板8、支撑圈10、导管12及蜗杆组装完成后，再将滚珠2顺着滚珠孔5装入蜗杆螺旋滚道13内，一边慢慢旋转一边装入滚珠2，直至将滚珠2充满到螺旋滚道13最上部。然后，将顶杆11通过螺纹拧入滚珠孔5内，并保证顶杆11下端斜坡口对正螺旋滚道13的坡度，以防止顶杆11下端阻碍滚珠2的滚动。
【权利要求】
1.一种滚珠蜗轮蜗杆传动副，其特征在于，包括蜗轮、蜗杆、滚珠、蜗杆壳体、底板、支撑圈、顶杆和导管；蜗轮通过螺栓连接在管式支撑圈上，支撑圈用螺栓固定在底板上，蜗轮外圆周设有一圈半圆形凹槽，凹槽内等间距加工有圆弧齿，蜗轮一侧设有弧面蜗杆或圆柱蜗杆，蜗杆通过滚珠轴承镶嵌在蜗杆壳体和底板共同形成的蜗杆腔内，蜗杆外表面设有至少一条螺旋式半圆形敞口滚道，滚道出口安装有滚珠导管，沿蜗杆轴线方向开有至少一条滚珠孔，滚珠孔与对应的螺旋滚道通连，滚珠孔内通过螺纹连接有顶杆，滚道内安设有滚珠，滚珠与蜗轮圆弧齿啮合。
2.根据权利要求1所述的滚珠蜗轮蜗杆传动副，其特征在于，所述弧面蜗杆的圆柱杆身表面设有一周圆弧形凹槽，形成绕弧面蜗杆轴线的回转凹面，凹槽圆弧的直径与蜗轮凹槽槽底直径相等，蜗轮圆弧齿的导程角等于弧面蜗杆滚道的导程角，弧面蜗杆对蜗轮对应侧形成包络。
3.根据权利要求1所述的滚珠蜗轮蜗杆传动副，其特征在于，所述圆柱蜗杆的滚道导程角等于蜗轮圆弧齿的导程角。
4.根据权利要求1所述的滚珠蜗轮蜗杆传动副，其特征在于，所述蜗杆采用单滚道设计时，蜗杆上螺旋滚道的螺距与蜗轮圆弧齿齿矩相等；蜗杆采用多滚道设计时，蜗杆上各螺旋滚道的螺距是蜗轮圆弧齿齿矩的整数倍，一条滚道对应一个滚珠孔；当多滚道设计时，形成多条独立的循环通道。
5.根据权利要求1所述的滚珠蜗轮蜗杆传动副，其特征在于，所述蜗杆上螺旋滚道深度为所安设的滚珠半径，开口直径与滚珠直径相同。
【文档编号】F16H55/22GK203670615SQ201420048199
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2014年1月23日
【发明者】单文博 申请人:单文博