籠式蝸杆滾珠傳動裝置的製作方法

2023-05-14 19:46:01 2

專利名稱:籠式蝸杆滾珠傳動裝置的製作方法
本發明是屬於機械工程據清華大學機械設計教研組和中央電視大學機械組合編的《機械原理》一書所述，現有技術中，蝸杆是與蝸輪直接嚙合實現機械傳動的。在蝸杆蝸輪傳動裝置中，蝸杆是直徑小、軸向長，齒數少、螺旋升角小的螺旋齒輪。蝸輪是直徑大、軸向短，齒數多、螺旋升角大的螺旋齒輪。現有技術中，蝸杆是用鋼材製成，蝸輪是用青銅製成。
蝸杆蝸輪傳動裝置的缺點是傳動效率低，不能用於大功率、高速和增速的領域。
本發明的目的是提高蝸杆傳動裝置的效率，擴大蝸杆傳動裝置的使用領域。
籠式蝸杆滾珠傳動裝置是由籠式蝸杆、蝸杆、滾珠、滾珠導軌和滾珠迴路所組成。
籠式蝸杆滾珠傳動裝置中的籠式蝸杆是由剛性的籠式結構的蝸杆所組成。所述的籠式蝸杆的螺旋齒是由蝸杆的剛性籠條所組成。
籠式蝸杆滾珠傳動裝置中，蝸杆裝配在籠式蝸杆的籠內，兩蝸杆的軸心線相重合，軸心距為零，兩蝸杆的齒不直接嚙合，而是通過與滾珠的嚙合實現機械傳動的，所以，籠式蝸杆和蝸杆的齒槽是與滾珠相嚙合的園弧形。
籠式蝸杆滾珠傳動裝置中的籠式蝸杆和蝸杆都是用鋼材製成，經調質處理以提高蝸杆的機械性能。
在籠式蝸杆滾珠傳動裝置中，蝸杆園周上的齒槽中同時有多顆滾珠與籠式蝸杆及導軌相嚙合，從而使籠式蝸杆滾珠傳動裝置具有很大的負載能力。
籠式蝸杆滾珠傳動裝置中的滾珠是園形的剛性球體，拋光的鋼球特別適合於籠式蝸杆滾珠傳動裝置中。滾珠在籠式蝸杆滾珠傳動裝置中，直接與籠式蝸杆和蝸杆以及導軌三者嚙合，它既是兩蝸杆機械力傳遞的橋梁，也是裝置賴以運轉的樞紐。
籠式蝸杆滾珠傳動裝置中的滾珠導軌是由剛性的軌道所組成。滾珠導軌剛性軌道的軌面是與滾珠相嚙合的園弧形。滾珠導軌在裝置中的作用是保持滾珠與兩蝸杆的正常嚙合和引導滾珠的正常運行，滾珠導軌一般是與殼體一道鑄造而成，然後在軌面上鍍上減摩擦耐磨材料，或是用減摩擦耐磨材料製成的導軌固定在殼體上。
籠式蝸杆滾珠傳動裝置中的滾珠迴路是與滾珠導軌兩端相含接的供滾珠循環運動的孔道所組成。滾珠迴路的孔道必須光滑，使滾珠在孔道中順利地循環運動。滾珠迴路的數量必須與滾珠導軌的數量相等。滾珠迴路一般和殼體一起鑄造出來或用管道製成的滾珠迴路固定在殼體上。
在圖1的籠式蝸杆滾珠傳動裝置中，蝸杆1旋轉運動時，蝸杆上螺旋齒產生的軸向力推動與之齒合的滾珠3沿著導軌4作直線運動，滾珠3的直線運動作用於與之嚙合的籠式蝸杆2的蝸旋齒上，螺旋齒產生的旋轉力推動籠式蝸杆2作旋轉運動。蝸杆1的不斷旋轉運動，推動滾珠3繼續往前運動，當滾珠3運動到螺杆的盡頭時，被蝸杆1末端逐漸變淺變小的齒槽推出，使滾珠3與蝸杆1脫離嚙合，籠式蝸杆2末端逐漸變淺的螺旋齒槽接著將滾珠3推出導軌4，使之進入滾珠迴路5。此時滾珠迴路5中已儲滿了滾珠，進入滾珠迴路這一滾珠，將滾珠迴路另一端的一顆滾珠推進導軌4使之與蝸杆1和籠式蝸杆2進行嚙合。這是籠式蝸杆的換珠過程。在傳動裝置的換珠過程中，最少要有一顆滾珠與兩蝸杆保持嚙合以維持傳動裝置的正常運轉。在有限轉傳動的籠式蝸杆傳動裝置中，不必要換珠，也不需要滾珠迴路。在籠式蝸杆滾珠傳動裝置中，蝸杆1的不斷旋轉運動，推動滾珠3的循環運轉，滾珠3的循環運轉，推動籠式蝸杆2的不斷旋轉運動。
在籠式蝸杆滾珠傳動裝置中，蝸杆的旋轉方向是由兩蝸杆的螺旋線的方向決定的，兩蝸杆的螺旋線方向相同，則兩蝸杆的旋轉方向相同，兩蝸杆的蝸旋線方向相反，則兩蝸杆的旋轉方向相反。
在圖21中，當蝸杆的左螺旋線1沿箭頭方向往右旋轉時，推動滾珠3往箭頭方向沿導軌4作直線運動，滾珠3的直線運動推動籠式蝸杆的左螺旋線2沿箭頭方向往右旋轉。這是兩蝸杆螺旋線方向相同，轉向也相同的運轉。
在圖22中，當蝸杆的左螺旋線1沿箭頭方向右旋轉時，推動滾珠3往箭頭方向沿著導軌4作直線運動，滾珠3的直線運動推動籠式蝸杆的右螺旋線2沿箭頭方向往左旋轉。這是兩蝸杆螺旋線方向相反，旋轉方向也相反的傳動。
在籠式蝸杆滾珠傳動裝置中，導軌是螺旋線結構時，兩蝸杆的旋轉方向與三者的螺旋線方向及導軌與從動蝸杆的螺旋線升角有關。
當從動蝸杆與導軌的螺旋線方向相反時，或從動蝸杆與導軌的螺旋線方向相同，但從動蝸杆的螺旋升角大於導軌的螺旋線升角時，兩蝸杆的旋轉方向是由主動蝸杆與導軌的螺旋線方向決定的，兩螺旋方向相同，則兩蝸杆的旋轉方向相反;兩螺旋線方向相反，則兩蝸杆的旋轉方向相同。
當從動蝸杆與導軌的螺旋線方向相同，但從動蝸杆的螺旋線升角小於導軌的螺旋線升角時，兩蝸杆的旋轉方向是由主動蝸杆與導軌的螺旋線方向決定的。兩螺旋線的方向相同，則兩蝸杆的旋轉方向相同;兩螺旋線的方向相反，則兩蝸杆的旋轉方向相反。
籠式蝸杆滾珠傳動裝置中兩蝸杆的角速比是兩蝸杆的螺旋升角的正切值之反比，公式是i12＝tgλ1÷tgλ2籠式蝸杆滾珠傳動裝置的角速比一般工作在150以下，高的可達500，兩級傳動可達10000以上。
圖3是兩級籠式蝸杆滾珠傳動裝置、蝸杆1沿著箭頭方向旋轉時，推動滾珠3沿著螺旋導軌4運動，滾珠3的螺旋運動，推動螺旋升角為90度的籠式蝸杆2旋轉，籠式蝸杆2的旋轉推動第二級中的滾珠23沿著螺旋線導軌24運動，滾珠23的運動，推動第二級的螺旋齒蝸杆22往箭頭方向運動，從而完成了二級傳動的全過程。在二級籠式蝸杆滾珠傳動裝置中，各級的滾珠、滾珠導軌和滾珠迴路是自成系統的。第一級是滾珠迴路5，第二級是滾珠迴路25。
籠式蝸杆滾珠傳動裝置的積極效果是兩蝸杆不直接嚙合，而是與可繞自球心轉動的滾珠相嚙合實現機械傳動，相對滑動小傳動效率高達96%以上，傳動的角速比大，一般工作在150以下，高的可達500，二級傳動可達10000以上。而二級籠式蝸杆滾珠傳動裝置結構簡單。傳動功率大，兩蝸杆的園周上同時和多顆滾珠齒合，充分利用蝸杆的扭轉強度，大大提高籠式蝸杆滾珠傳動裝置的傳動功率。結構緊湊、體積小，只有蝸杆蝸輪傳動裝置的三分之一以下。蝸杆的螺旋線結構，使傳動裝置運轉平穩、無噪聲，適合於高速和增速的領域工作。
籠式蝸杆滾珠傳動裝置可廣泛用於機械設備的減速傳動和增速傳動，還可用於直升飛機，機械手等特殊要求的機械設備中。
實施例蝸杆變力距異步電動機現有技術中，異步電動機的輸出力距和轉速是有限的。而蝸杆變力距異步電動機都具有寬廣的變速能力和變力距能力。
蝸杆變力距異步電動機是由裝配在異步電動機轉子內的籠式蝸杆滾珠傳動裝置和電動機所組成。如圖4所示在蝸杆變力距異步電動機中，籠式蝸杆滾珠傳動裝置的蝸杆是電動機的輸出軸，螺旋升角為90度的籠式蝸杆兩端環上的卡口與電機端蓋軸承座上的卡口相配合，將籠式蝸杆與電機的端蓋聯成一體，變成固定不動的「導軌」。而有螺旋導軌和滾珠迴路的殼體與鐵心構成電機的轉子。當定子的旋轉磁場作用於轉子時，電機的轉子開始旋轉，轉子內的螺旋導軌推動與之嚙合的滾珠沿著籠式蝸杆的齒槽作直線運動。滾珠的直線運動推動與之嚙合的蝸杆軸的旋轉。當電機轉子內的螺旋導軌和蝸杆軸的螺旋升角不等時，電機的蝸杆軸就會輸出與轉子不同的轉速和力距。電機蝸杆軸端的冷卻風扇應根據轉速的快慢配置適當尺寸的葉片以確保電機的散熱要求，如轉速極低時，應在軸端裝配一組齒輪提高冷卻風扇的轉速。
電機的螺杆軸是用園鋼坯料在斜壓機上壓製成或是在車床上車製成。電機蝸杆軸上的螺旋線是根據電機的力距和轉速的要求設計的。減速增力距的電機，其軸是多頭大升角螺旋線的蝸杆軸，增速減力距的電機，其軸是單頭或雙頭小升角螺旋線的蝸杆軸。蝸杆軸與電機端蓋軸承座之間裝配有軸向推力軸承。籠式蝸杆用鋼管衝製成或用銑磨床加工而成。電機中籠式蝸杆的齒數在滿足機械強度的前提下，儘可能多，因為齒數多則嚙合的滾珠多，傳遞的功率就越大。籠式蝸杆的兩端環端面上，開有以端蓋上相配合的卡口，將籠式蝸杆卡在兩端上。電機內傳動裝置中的滾珠採用拋光的非磁性不鏽鋼鋼球。傳動裝置中的螺旋線導軌，和滾珠迴路與殼體一起鑄造加工而成。螺旋線導軌的螺旋線是根據輸出的額定轉速和轉距設計的。減速增力距的電機導軌的頭數少螺旋升角小，增速減力距的電機的螺旋導軌的頭數多，螺旋升角大。殼體與籠式蝸杆之間裝配有轉子軸承。殼體與端蓋之間裝配有油封，以防傳動裝置中的潤滑劑拋出汙染定子繞組。轉子鐵心採用園鍵和卡環固定在傳動裝置的殼體上。在特殊的蝸杆變力距異步電機中，電機的鐵心和傳動裝置的殼體一起整體鑄造而成。籠式蝸杆滾珠傳動裝置採用液態或固態潤滑劑進行潤滑。
圖4標記的說明1.蝸杆軸、2.籠式蝸杆、3.滾珠、4.螺旋導軌、5.滾珠迴路、6.轉子鐵心、7.定子鐵心、8.電機殼體、9.大端蓋、10.小端蓋、11.轉子葉片、12.定子繞組、13.風葉、14.風葉螺母、15.風罩、16.機座、17.卡口、18.轉子軸承、19.蝸杆軸承、20、21.油封、22.吊鉤、23.旋轉殼體。
權利要求
1.一種蝸杆傳動裝置。其特徵是由籠式蝸杆、蝸杆、滾珠、滾珠導軌和滾珠迴路所組成。
2.根據權利要求
1所述的裝置，其特徵在於所述的籠式蝸杆是由剛性的籠式結構的蝸杆所組成。
3.根據權利要求
2所述的籠式蝸杆，其特徵在於所述的籠式蝸杆的螺旋齒是由蝸杆的剛性籠條所組成。
4.根據權利要求
1所述的裝置，其特徵在於所述的蝸杆裝配在籠式蝸杆的籠內，兩蝸杆的軸心線相重合，軸心距為零。
5.根據權利要求
1所述的裝置其特徵在於所述的籠式蝸杆與蝸杆的螺旋齒槽是與滾珠相嚙合的園弧形。
6.根據權利要求
1所述的裝置，其特徵在於所述的滾珠是由園形的剛性球體所組成。
7.根據權利要求
1所述的裝置，其特徵在於所述的導軌是由剛性的軌道所組成。
8.根據權利要求
7所述的導軌，其特徵在於所述的剛性軌道的軌面是與滾珠相嚙合的園弧形。
9.根據權利要求
1所述的裝置，其特徵在於所述的滾珠迴路是由與導軌兩端相含接的供滾珠循環運動的孔道所組成。
專利摘要
籠式蝸杆滾珠傳動裝置，本發明是屬機械工程，本發明是提高蝸杆傳動裝置的傳動效率和擴大蝸杆傳動裝置的使用領域。籠式蝸杆滾珠傳動裝置的特徵是由籠式蝸杆、蝸杆、滾珠、滾珠導軌和滾珠迴路所組成。籠式蝸杆滾珠傳動裝置體積小，傳動功率大、效率高、角速比大，運轉平穩，無噪聲，能在高速、減速、增速領域中工作，可廣泛用於機械設備的增減速傳動中和直升飛機、機械手和變力距電動機中。
文檔編號F16H1/00GK87102736SQ87102736
公開日1988年11月2日 申請日期1987年4月15日
發明者歐子文 申請人:歐子文導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan