滚珠蜗轮蜗杆的传动装置的制作方法

本发明涉及一种机械传动结构，更具体的说，本发明主要涉及一种滚珠蜗轮蜗杆的传动装置。

背景技术：

蜗轮蜗杆的传动装置由通过蜗轮蜗杆的滑动摩擦来传递动力，它最大的特点是可以得到很大的传动比，但传动效率较低，使用中蜗轮与蜗杆之间的磨损也较严重；这是由于啮合轮齿间的相对滑动速度大，故摩擦损耗大、从而在各配合面形成间隙，相对滑动速度大使齿面磨损严重、发热严重。这是造成传动效率低和反向转动精度不高的主要原因，因而有必要针对现有蜗轮蜗杆的传动装置结构进行研究和改进。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种滚珠蜗轮蜗杆的传动装置，以期望解决现有技术中啮合轮齿间的相对滑动速度大，摩擦损耗大，在各配合面形成间隙，造成相对滑动速度大使齿面磨损严重、发热严重等技术问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明所提供的一种滚珠蜗轮蜗杆的传动装置，包括蜗轮与蜗杆，所述蜗轮上部设有多个沿蜗轮轴向的导流孔，且多个导流孔呈错位环向排列，所述蜗轮的外边沿上还设有多个第一半圆槽，多个第一半圆槽沿蜗轮的外边缘呈环向排列，且每个第一半圆槽分别与各自的导流孔相对应；所述蜗轮轴向的两端还固定有滚珠压盖，所述滚珠压盖内壁上设有多个第二半圆槽，且每个第二半圆槽与各自的第一半圆槽组合，再与各自的导流孔在蜗轮轴向的两端形成滚珠通道，每个所述滚珠通道中均设有多个滚珠；所述蜗杆的外缘上设有多个螺旋槽，并且该螺旋槽相对蜗轮呈包络环面，所述螺旋槽与所述滚珠通道中的滚珠大小相吻合，所述螺旋槽在蜗轮轴向的中部与第一半圆槽、滚珠径向啮合。

作为优选，进一步的技术方案是：所述蜗杆安装在轴承座内，所述蜗杆的两端与轴承座之间均安装有轴承体。

更进一步的技术方案是：所述蜗轮安装在齿轮箱内，所述齿轮箱的两端安装有齿轮箱压盖；所述齿轮箱设有与所述蜗杆位置相对应的开口，使第一半圆槽及滚珠与所述螺旋槽相啮合。

更进一步的技术方案是：所述齿轮箱与轴承座呈一体式结构。

更进一步的技术方案是：所述蜗轮的外缘设有环向凹弧部，所述环向凹弧与所述蜗杆的包络环面外缘相吻合，所述齿轮箱的内壁也设有与所述环向凹弧部相吻合的凸弧部。

更进一步的技术方案是：所述滚珠压盖通过螺栓安装在蜗轮轴向的两端上。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：通过在蜗轮轴向的两端设置循环的滚珠通道，即通过将钢珠置入蜗轮及蜗杆之间以滚动摩擦取代滑动摩擦，将原来蜗轮蜗杆的滑动传动改为滚动传动，从而显著地提高了传动效率。

附图说明

图1为用于说明本发明一个实施例的结构示意剖视图；

图2为图1的侧向剖视图；

图中，1为蜗轮、2为蜗杆、3为导流孔、4为滚珠压盖、5为滚珠通道、6为滚珠、7为螺旋槽、8为轴承座、9为轴承体、10为齿轮箱、11为齿轮箱压盖、12为螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述。

参考图1所示，本发明的一个实施例是一种滚珠蜗轮蜗杆的传动装置，包括蜗轮1与蜗杆2，在前述蜗轮1上设有多个沿蜗轮1轴向的导流孔3，且多个导流孔3呈错位环向排列，并且在蜗轮1的外边沿上还设有多个第一半圆槽，多个第一半圆槽沿蜗轮1的外边缘呈环向排列，且每个第一半圆槽分别与各自的导流孔3相对应；与前述的蜗轮结构相配合的是，在蜗轮1轴向的两端上还固定滚珠压盖4，该滚珠压盖4可通过螺栓12固定在安装在蜗轮1轴向的两端上；此外，在该滚珠压盖4内壁上设有多个第二半圆槽，且每个第二半圆槽与各自的第一半圆槽组合，再与各自的导流孔3在蜗轮1轴向的两端形成滚珠通道5，更为重要的是，在每个所述滚珠通道5中均设有多个滚珠6；与现有技术相类似，在前述蜗杆2的外缘上需设置多个螺旋槽7，并且该螺旋槽7相对蜗轮1呈包络环面，与之不同的是，前述的螺旋槽7需与滚珠通道5中的滚珠6大小相吻合，即螺旋槽7在蜗轮1轴向的中部与第一半圆槽、滚珠6径向啮合。

在本实施例中，滚珠蜗轮蜗杆的传动装置的优点具有很小的摩擦阻力，由于有很多滚珠在做滚动运动，所以能得到较高的传动效率。与现有采用滑动蜗轮蜗杆减速器相比可获得高达97%的传动效率，从而使驱动扭矩降低到1/3以下。蜗轮蜗杆硬度均达到hrc58-62，滚珠硬度达到hrc62-66，且它们之间是滚动摩擦。故滚珠蜗轮蜗杆减速机构在设计适当的前提下可实现较高的疲劳寿命和精度寿命。并且由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象，能保证实现精确的高速进给和微进给。

再参考图1与图2所示，为提升传动装置的整体性，在本发明的另一个实施例中，可将上述蜗杆2安装在轴承座8内，蜗杆2的两端与轴承座8之间均安装一个轴承体9。进一步的，可将上述的蜗轮1安装在一个齿轮箱10内，再在齿轮箱10的两端各安装一个齿轮箱压盖11；值得注意的是，本实施例中的齿轮箱10上需设有与蜗杆2位置相对应的开口，使第一半圆槽及滚珠6与所述螺旋槽7相啮合。值得注意的是，齿轮箱10与轴承座8呈一体式结构。

参考图2所示，根据本发明的又一个实施例，为提升蜗轮1在齿轮箱10转动的稳定性及方便与蜗杆2的外缘相啮合，还可在蜗轮1的外缘设计为呈环向凹弧部，该环向凹弧部需与蜗杆2的包络环面外缘相吻合，齿轮箱10的内壁也设有与环向凹弧部相吻合的凸弧部。

基于本发明上述的实施例，发明人在试验中使用上述传动结构的蜗轮蜗杆，在高速运转流畅，微动精准可靠，性能与滚珠丝杆相当，该装置基本上失去自锁功能。可广泛应用于各种工业机械设备和精密仪器、机器人、机械臂的减速装置中。如图1、图2所示，本发明的滚珠蜗轮蜗杆的传动装置主要由釆用隔齿错位双环列导流孔蜗轮、包络环面蜗杆、钢珠、内环列导流槽及外环护珠圈端盖和齿轮箱体及其护珠壁组合成。本发明的滚珠蜗轮蜗杆的传动装置的设计准则要素基本上按普通蜗轮蜗杆基本参数和几何尺寸计算，除去一些没有使用的数据如齿顶高、蜗轮顶圆直径等，增加钢珠直径、错位双环列导流孔距、双环列中心距直径尺寸等。蜗轮的导流孔是相隔错开成了双列环布局，目的是能按照现有的蜗轮传动的几何计算公式进行设计运算，但这布局造成蜗轮的齿数匀为双数，不能为单数，不过，蜗轮的齿数基本是整数或是拾的倍数，不影响蜗轮的实际应用，基于这个原则，滚珠球的直径为2m为宜，內环导流孔中心距直径为zm-12m，外环导流孔中心距直径为zm-7m为宜，而且蜗轮采用错位导流孔方式，以满足导流孔之间的距离不会过小，提升整个蜗轮的刚性。前述的z为蜗轮齿数，m为模数。

在本发明中，蜗轮的导流孔3是相隔错开成了双列环布局，每个导流孔对应一个齿凹圆槽均是半圆槽形状，滚珠在半圆槽中可流畅滚动。滚珠压盖4的内圆部有半圆形的半圆槽滚珠轨道,如图2所示,在所述齿轮箱10的内腔部设一凸圆弧形滚珠护壁，其凸圆弧部分和蜗轮1的外表面凹圆弧部分相匹配形成滚珠回路，滚珠压盖4的外部为滚珠导入（出）舌相对应蜗轮的齿凹槽位，该舌齿的齿数与蜗轮的齿数相同，在与蜗杆相邻时贴着蜗杆凹圆槽位底部，使滚珠能畅顺地出入到滚珠压盖4组合中，滚珠压盖4内圆部分为半圆形的滚珠道壁,相对应蜗轮的双环列导流孔的外环孔到蜗杆间的护珠壁，内列环的弯形圆槽位对应蜗轮双环的内列导流孔延伸至外环的护珠壁，将其紧固在蜗轮2的两侧。整个滚珠通道走行方向是随着蜗轮和蜗杆的螺旋升角的导向来将蜗轮的齿改成半圆的槽。半圆槽延伸到滚珠轨道导流孔內。包络环面蜗杆的螺旋半圆槽滚珠轨道的底部和齿轮箱10的内壁部呈凸圆弧形滚珠护壁并与蜗轮圆心至滚珠球顶部的半径一致，且齿数箱体的凸圆弧形滚珠护壁不是闭环的，开口处正好包络环面蜗杆嵌入并能自由转动，滚珠在齿轮箱凸圆弧形滚珠护壁顺利过度到包络环面蜗杆滚珠轨道的底部，进入蜗轮和蜗杆之间的滚道滚动成为蜗轮蜗杆间的啮合运动，随着包络环面蜗杆转动螺旋升角推动蜗轮的旋转。在齿轮箱体则面有注珠孔，入钢球后用封口螺栓紧固。

本发明的滚珠蜗轮蜗杆的传动装置的滚珠蜗轮蜗杆减速机也能和精密型的电机例如伺服电机，步进电机和无刷电机等等配套使用。由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。摩擦系数和静摩擦系数小、承载能力大、刚性好、使用寿命长的特点，可使机床或机械手臂转动和精密型传动机构达到很高的进给速度和定位精度。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。