雙頭組合螺旋副的製作方法

2023-10-17 12:49:19

專利名稱：雙頭組合螺旋副的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及是一種雙頭組合螺旋副，屬於機械傳動中的螺旋傳動技術領域。
背景技術：
螺旋傳動按螺紋間摩擦狀態一般可以分為滑動螺旋副和滾動螺旋副。滑動螺旋副 摩擦阻力大，效率低，但能自鎖；滾動螺旋副摩擦阻力小，效率高，但不能自鎖。

發明內容本實用新型提供一種雙頭組合螺旋副，具有滾動螺旋傳動和滑動螺旋傳動優點為 一體的組合螺旋副。 本實用新型的技術解決方案其特徵是由兩種螺旋副組成的，其中一種是滾動螺 旋副，通過滾動體使絲杆與螺母形成滾動摩擦，另一種是滑動螺旋副，絲杆與螺母形成滑動 摩擦，在滾動螺旋副與滑動螺旋副中絲杆的牙形槽不相同，在絲杆的同一長度範圍內，兩種 螺旋副的牙形槽交叉在一起，滾動螺旋副與滑動螺旋副中絲杆的牙形槽寬度不變，與牙形 槽絲杆配合使用的組合螺母是由A滑動螺母、A滾動螺母、銷釘、A平面軸承和B滾動體組 成，A滾動螺母與A滑動螺母在絲杆長度方向間有A平面軸承，銷釘位於在A滾動螺母和A 滑動螺母之間，A滾動螺母或A滑動螺母上開有銷槽，銷釘與A滑動螺母或A滾動螺母固連， 銷釘在銷槽內運動，組合螺母是通過改變在絲杆長度方向兩螺母間的距離，在滾動螺旋副 與滑動螺旋副中的絲杆只有一種牙形槽，絲杆的牙形槽是半腰形槽，與半腰形槽絲杆相配 合的組合螺母是由B滑動螺母、B滾動螺母、銷釘、B平面軸承和C滾動體組成，B滾動螺母 與B滑動螺母在絲杆長度方向間有B平面軸承，銷釘位於滾動螺母和滑動螺母之間，B滾動 螺母或B滑動螺母上開有銷槽，銷釘與B滑動螺母或B滾動螺母固連，銷釘在銷槽內運動， 組合螺母是通過改變在絲杆長度方向B滾動螺母和B滑動螺母間的距離。 本實用新型的優點將兩種螺旋副組合到一起，使它們的優點和缺點得到互補，在 絲杆的不同長度區域內，可分別實現雙向滾動摩擦、雙向滑動摩擦和一滾一滑的不同功能 區域，也可以通過組合螺母實現絲杆帶動螺母向上運動時是滾動摩擦，向下運動時是滑動 摩擦的功能。組合螺旋副A的優點是，絲杆加工簡單方便；組合螺旋副B的優點是，絲杆是 單牙，體積小。
以下結合附圖和實施方式對本發明作進一步詳細的說明。


圖1為本發明實施例①所述的螺旋副為向左、向右均為滾動摩擦的示意圖。 圖2為本發明實施例②所述的螺旋副為向左、向右均為滾動摩擦的示意圖。 圖3為本發明實施例③所述的螺旋副為向左、向右均為滑動摩擦的示意圖。 圖4為本發明實施例④所述的螺旋副為向左、向右均為滑動摩擦的示意圖。 圖5為本發明表示tl、t2的示意圖。tl、t2分別表示組合螺旋副A中梯形槽和半腰形槽的寬度。 圖6為本發明實施例⑤所述的螺旋副為一滾一滑功能的示意圖。 圖7為本發明實施例⑥所述的螺旋副為一滾一滑功能的示意圖。 圖8為本發明實施例⑤的一種變形(即絲杆換個方向的實施方式)。 圖9、
圖10為本發明實施例⑦所述的組合螺旋副A中絲杆牙形槽寬度不變，使用
組合螺母實現絲杆帶動螺母向上運動時是滾動摩擦，向下運動時是滑動摩擦的功能的示意圖。
圖11、
圖12為實施例⑧所述組合螺旋副A中的組合螺母的另一種結構。
圖13表示C向的示意圖。
圖14表示D向的示意圖。
圖15是指組合螺旋副A中，滑動牙的牙形型是圓形的示意圖。
圖16、
圖17是本發明實施例⑨所述的組合螺旋副B的示意圖。
圖18、
圖19是實施例⑩所述組合螺旋副B中的組合螺母的另一種結構。 圖中，1是A螺母，2是A滾動體，3是實施例① ⑥所述的絲杆，4是實施例⑦和⑧
所述的牙形槽絲杆，5是B滾動體，6是A滾動螺母，7是A平面軸承，8是A滑動螺母，9是銷
釘，10是銷槽，11是實施例④所述的B螺母，12是實施例⑥所述的C螺母，13是滑動牙中所
述的圓形牙，14是半腰形槽絲杆，15是C滾動體，16是B滾動螺母，17是B平面軸承，18是
實施例②所述的D螺母，19是B滑動螺母。
具體實施方式組合螺旋副是由兩種螺旋副組成的，其中一種是滾動螺旋副，通過滾動體使絲杆 與螺母形成滾動摩擦，另一種是滑動螺旋副，絲杆與螺母形成滑動摩擦。將滾動螺旋副中絲 杆的牙形槽稱為滾動槽，將滑動螺旋副中絲杆的牙形槽稱為滑動槽；將滾動螺旋副中螺母 的牙形稱為滾動牙，將滑動螺旋副中螺母的牙形稱為滑動牙。滾動槽和滑動槽可以不相同， 也可以相同。下面將滾動槽和滑動槽不同的情況，稱為組合螺旋副A，在絲杆的同一長度範 圍內，兩種螺旋副的牙形槽交叉在一起的，將螺母上的滾動牙和滑動牙分別用圓形牙和梯 形牙加以描述。 將絲杆上的滾動槽和滑動槽分別用圓(腰)形槽和梯形槽加以描述。 將絲杆上的滾動槽和滑動槽相同的情況，稱為組合螺旋副B，用半腰形槽加以描述。 組合螺旋副A 在絲杆長度方向，組合螺旋副A分絲杆的牙形槽的寬度是變化和不變的兩種結 構。組合螺旋副A的特徵是滾動螺旋副中絲杆的牙形槽與滑動螺旋副中絲杆的牙形槽不相 同。 — 、絲杆的牙形槽的寬度變化 組合螺旋副A中的絲杆的牙形槽的寬度可變，螺母的牙形寬度不變。為方便描述， 假設螺母固定不動，絲杆受長度方向作用力，分四種結構探討。 以下僅用梯形槽和圓(腰)形槽來分別表述滑動槽和滾動槽，用梯形牙和圓形牙 來分別表述滑動牙和滾動牙。[0031] 結構一 通過加大絲杆梯形槽的寬度，實現雙向滾動摩擦功能。 組合螺旋副A :與絲杆3配合使用的A螺母1不變，絲杆3的圓形槽的大小剛好跟
滾珠2配合，而絲杆梯形槽的寬度大於螺母的梯形牙的寬度。 實施例①如
圖1所示，當絲杆3的圓形槽呈半圓形，大小剛好跟A滾動體2配合， 而絲杆梯形槽的寬度大於螺母的梯形牙的寬度時，即
圖1所示的狀態，向左、向右均為滾動摩擦。 實施例②同樣能實現雙向滾動摩擦的一種的方案，即如圖2所示。該實施例與上 述實施例①不相同的是，在實施例①的螺母中，梯形牙和圓形牙是交叉在一起的，而本實施 例中螺母的螺紋是分開的，一種牙形在前，另一種牙形在後。 結構二 在絲杆的不同長度區域內，通過加大圓形槽的寬度，實現雙向滑動摩擦功 能。 組合螺旋副A的特徵是與絲杆3配合使用的A螺母1不變，絲杆3的圓形槽呈半 腰形，絲杆梯形槽大小與螺母的梯形牙相配合。 實施例③如圖3所示，當絲杆3的圓形槽呈半腰形，絲杆梯形槽大小與螺母的梯 形牙相配合時，即如圖3所示的狀態，向左、向右均為滑動摩擦。 實施例 :同樣能實現雙向滑動摩擦的一種的方案，即如圖4所示。該實施例與上 述實施例③不相同的是，在實施例③的螺母中，梯形牙和圓形牙是交叉在一起的，而本實施 例中螺母的螺紋是分開的，一種牙形在前，另一種牙形在後。 結構三在絲杆的不同長度區域內，通過改變兩種牙形槽的寬度和兩種牙形間的
相互距離，實現如正向作用力為滾動摩擦，則作用力反向時為滑動摩擦的功能。
以下用梯形槽和圓(腰)形槽來分別表述滑動槽和滾動槽，用梯形牙和圓形牙來
分別表述滑動牙和滾動牙。 組合螺旋副A的特徵是與絲杆3配合使用的A螺母1不變，絲杆梯形槽的寬度大 於螺母的梯形牙的寬度，絲杆3的圓形槽呈半腰形，其長度大於A滾動體2的直徑，且兩種 牙形間的相互距離不相等，即在絲杆此長度範圍內梯形槽的中心並不位於相鄰兩半腰形槽 的中心。 如圖6所示，當絲杆3的圓形槽呈半腰形時，設半腰形槽的兩圓心之間的距離為A， 當A滾動體2運動到如圖所示的半腰形的右側時，絲杆梯形槽的寬度與螺母的梯形牙左邊 的間隙為B，且A〉B。 所述兩種牙形間的相互距離不相等，是指在絲杆此長度範圍內梯形槽的中心並不 位於相鄰兩半腰形槽的中心。 實施例⑤當螺母固定不動，絲杆受向左的作用力時，為滾動摩擦，此時螺母上的 梯形牙與絲杆上的梯形槽不接觸，即梯形螺紋不起作用；當絲杆受向右的作用力時，絲杆向 右運動，此時A滾動體2在絲杆長度方向上與半腰形槽不接觸，即A滾動體2不起作用，螺 母的梯形牙與絲杆的梯形槽接觸，此時梯形螺紋起作用，絲杆工作時為滑動摩擦。 同理，如圖8所示，絲杆受向右的作用力為滾動摩擦，受向左的作用力為滑動摩擦。 實施例⑥同樣能實現一滾一滑功能的一種的方案，即如圖7所示。該實施例與上 述實施例⑤不相同的是，在實施例⑤的螺母中，梯形牙和圓形牙是交叉在一起的，而本實施
5例中螺母的螺紋是分開的，一種牙形在前，另一種牙形在後。
結構四將上述結構一、結構二和結構三結合起來使用，在螺母不變的情況下，同
一根絲杆上實現多個不同的功能區域，即通過加大梯形槽的寬度，或加大圓形槽的寬度，或
改變兩種牙形槽的寬度和兩種牙形間的相互距離，實現在絲杆的不同長度區域內，具有雙
向滑動摩擦、雙向滾動摩擦或一滾一滑的不同功能區域。
以下用三種結合方式表述。
結合方式一 結構一和結構三結合 組合螺旋副A :與絲杆3配合使用的A螺母1不變，絲杆3的圓形槽呈半腰形，絲
杆上分雙向滑動摩擦和一滾一滑的兩種功能區域。
結合方式二 結構二和結構三結合 組合螺旋副A的特徵是與絲杆3配合使用的A螺母1不變，絲杆3的梯形槽大於 螺母的梯形牙，絲杆上分雙向滾動摩擦和一滾一滑的兩種功能區域。 結合方式三結構一、結構二和結構三結合 組合螺旋副A的特徵是與絲杆3配合使用的A螺母1不變，絲杆上分雙向滑動摩
擦、雙向滾動摩擦和一滾一滑的三種功能區域。 二 、絲杆的牙形槽的寬度是不變的 牙形槽絲杆4是具有雙牙，其中一牙通過B滾動體5與B螺母6構成滾動螺旋傳
動，另一牙與滑動螺母構成滑動螺旋傳動，絲杆的牙形槽的寬度或大小不變。以下將絲杆上
滾動螺旋傳動的牙形和滑動螺旋傳動的牙形分別用圓形牙和梯形牙表述。 組合螺旋副A中的絲杆在長度方向其兩種牙形槽的寬度不變，與牙形槽絲杆4配
合使用的組合螺母是由A滑動螺母8、 A滾動螺母6、銷釘9、 A平面軸承7和B滾動體5組
成，其中A滾動螺母6與A滑動螺母8在絲杆長度方向間有A平面軸承7，銷釘9位於在滾
動螺母和滑動螺母之間，滾動螺母或滑動螺母上開有銷槽，銷釘與滑動螺母或滾動螺母固
連，銷釘可在銷槽內運動，組合螺母是通過改變A滾動螺母6與A滑動螺母8之間的距離，
即改變其圓形牙與梯形牙之間的距離，實現絲杆帶動螺母向上運動時是滾動摩擦，向下運
動時是滑動摩擦的功能。 在壓力角滿足自鎖的條件下，這種組合螺母中的A滑動螺母8和絲杆是自鎖的。銷 釘9在銷槽10內的兩極限位置，分別對應組合螺旋副中滾動摩擦和滑動摩擦的兩種狀態。 實施例⑦ —、滑動摩擦變為滾動摩擦的過程。 假設原始位置如圖9所示，A平面軸承7與A滾動螺母6無間隙，B滾動體5在絲 杆長度方向與絲杆的半腰形槽無接觸，銷釘9在銷槽10內對應的位置圖為
圖14，力F通過 A滾動螺母6傳遞至滾動體作用於滑動螺母8，即此時組合螺母處於滑動摩擦狀態。絲杆旋 轉時，由於A滑動螺母8與牙形槽絲杆4的滑動摩擦力矩遠大於其與A平面軸承7的滾動 摩擦力矩，所以A滑動螺母8與絲杆4無相對位移跟隨絲杆4 一起轉動，銷釘9在銷槽10 內由右向左移動，絲杆4的半腰形槽底部逐漸接觸B滾動體5，帶動滾動螺母6向上運動，使 平面軸承7與A滾動螺母6產生間隙，銷釘9在銷槽10內運動至
圖13所示的位置，由於銷 釘的作用，滑動螺母隨A滾動螺母6 —起向上運動。由於A滑動螺母8的質量忽略不計，此 時B滾動體5起作用，向下作用力F由A滾動螺母6承受，所以此時是滾動摩擦。
6[0062] 二、滾動摩擦變為滑動摩擦的過程。 假設原始位置如
圖10所示，A平面軸承7與A滾動螺母6有間隙，B滾動體5在絲 杆長度方向與絲杆的半腰形槽底部接觸，銷釘9在銷槽10內對應的位置圖為
圖13， A滑動 螺母8不承受力F，即此時組合螺母處於滾動摩擦狀態。絲杆反向旋轉開始時，牙形槽絲杆 4帶A動滑動螺母8 —起轉動，即牙形槽絲杆4與A滑動螺母8無相對位移，使銷釘9在銷 槽10內由左向右移動，A滾動螺母6向下運動，逐漸使其與A平面軸承7接觸，牙形槽絲杆 4繼續旋轉，B滾動體5逐漸與牙形槽絲杆4的半腰形槽的底部脫離，即在絲杆長度方向與 半腰形槽無接觸，力F通過A滾動螺母6經A平面軸承7作用於A滑動螺母8，此時銷釘9 在銷槽10內運動至
圖14所示的位置，由於銷釘9的作用，A滾動螺母6隨A滑動螺母8隨 一起向下運動。此時B滾動體5不起作用，向下作用力F由A滑動螺母8承受，所以此時是 滑動摩擦。 滾動體可以是滾珠或滾柱。 實施例⑧ 如
圖11、12所示，滾動螺母是鑲嵌在滑動螺母內，該實施例的原理與實施例⑦相
同，此處不再描述。 組合螺旋副B 組合螺旋副B是指絲杆滾動牙的牙形槽和滑動牙的牙形槽相同，在說明書中統一 用半腰形槽表述。組合螺旋副B其特徵是絲杆的牙形槽是半腰形槽。 組合螺旋副B中，與半腰形槽絲杆14相配合的組合螺母由B滑動螺母19、 B滾動 螺母16、銷釘9、 B平面軸承17和C滾動體15組成，其中B滾動螺母16與B滑動螺母19 在絲杆長度方向間有B平面軸承17，銷釘位於在B滾動螺母和B滑動螺母之間，B滾動螺母 或B滑動螺母上開有銷槽，銷釘與B滑動螺母或B滾動螺母固連，銷釘可在銷槽內運動，組 合螺母是通過改變B滑動螺母19與B滾動螺母16間的距離，即改變兩種不同牙形相互間 的距離，實現絲杆帶動螺母向上運動時是滾動摩擦，向下運動時是滑動摩擦的功能 實施例⑨ —、滑動摩擦變為滾動摩擦的過程。 假設原始位置如
圖16所示，B平面軸承17與B滾動螺母16無間隙，C滾動體15 在絲杆長度方向與絲杆的半腰形槽無接觸，銷釘9在銷槽10內對應的位置圖為
圖14，力F 通過B滾動螺母16傳遞至滾動體作用於B滑動螺母19，即此時組合螺母處於滑動摩擦狀 態。半腰形槽絲杆14旋轉時，由於B滑動螺母19與半腰形槽絲杆14的滑動摩擦力矩遠大 於其與B平面軸承17的滾動摩擦力矩，所以B滑動螺母19與半腰形槽絲杆14無相對位移 跟隨半腰形槽絲杆14 一起轉動，銷釘9在銷槽10內由右向左移動，半腰形槽絲杆14的半 腰形槽底部逐漸接觸C滾動體15，帶動B滾動螺母16向上運動，使B平面軸承17與B滾動 螺母16產生間隙，銷釘在銷槽內運動至
圖13所示的位置，由於銷釘9的作用，B滑動螺母 19隨B滾動螺母16 —起向上運動。由於滑動螺母19的質量忽略不計，此時C滾動體15起 作用，向下作用力F由B滾動螺母16承受，所以此時是滾動摩擦。 二、滾動摩擦變為滑動摩擦的過程。 假設原始位置如
圖17所示，B平面軸承17與B滾動螺母16有間隙，C滾動體15 在絲杆長度方向與絲杆的半腰形槽底部接觸，銷釘9在銷槽10內對應的位置圖為
圖13， B滑動螺母19不承受力F，即此時組合螺母處於滾動摩擦狀態。絲杆反向旋轉開始時，半腰 形槽絲杆14帶動B滑動螺母19 一起轉動，即半腰形槽絲杆14與B滑動螺母19無相對位 移，使銷釘9在銷槽10內由左向右移動，B滾動螺母16向下運動，逐漸使其與B平面軸承 17接觸，半腰形槽絲杆14繼續旋轉，C滾動體15逐漸與半腰形槽絲杆14的半腰形槽的底 部脫離，即在絲杆長度方向與半腰形槽無接觸，力F通過B滾動螺母15經B平面軸承17作 用於B滑動螺母19，此時銷釘9在銷槽10內運動至
圖14所示的位置，由於銷釘9的作用， B滾動螺母16隨B滑動螺母19隨一起向下運動。此時C滾動體15不起作用，向下作用力 F由B滑動螺母19承受，所以此時是滑動摩擦。 實施例 如
圖18、19所示，滾動螺母是鑲嵌在滑動螺母內，該實施例的原理與實施例⑨相 同，此處不再描述。
權利要求雙頭組合螺旋副，其特徵是由兩種螺旋副組成的，其中一種是滾動螺旋副，通過滾動體使絲杆與螺母形成滾動摩擦，另一種是滑動螺旋副，絲杆與螺母形成滑動摩擦，在滾動螺旋副與滑動螺旋副中絲杆的牙形槽不相同，在絲杆的同一長度範圍內，兩種螺旋副的牙形槽交叉在一起，滾動螺旋副與滑動螺旋副中絲杆的牙形槽寬度不變，與牙形槽絲杆配合使用的組合螺母是由A滑動螺母、A滾動螺母、銷釘、A平面軸承和B滾動體組成，A滾動螺母與A滑動螺母在絲杆長度方向間有A平面軸承，銷釘位於在A滾動螺母和A滑動螺母之間，A滾動螺母或A滑動螺母上開有銷槽，銷釘與A滑動螺母或A滾動螺母固連，銷釘在銷槽內運動，組合螺母是通過改變在絲杆長度方向兩螺母間的距離，在滾動螺旋副與滑動螺旋副中的絲杆只有一種牙形槽，絲杆的牙形槽是半腰形槽，與半腰形槽絲杆相配合的組合螺母是由B滑動螺母、B滾動螺母、銷釘、B平面軸承和C滾動體組成，B滾動螺母與B滑動螺母在絲杆長度方向間有B平面軸承，銷釘位於滾動螺母和滑動螺母之間，B滾動螺母或B滑動螺母上開有銷槽，銷釘與B滑動螺母或B滾動螺母固連，銷釘在銷槽內運動，組合螺母是通過改變在絲杆長度方向B滾動螺母和B滑動螺母間的距離。
專利摘要本實用新型涉及一種雙頭組合螺旋副，將滑動螺旋副和滾動螺旋副組合在一起的組合螺旋副，其特徵是由兩種螺旋副組成的，其中一種是滾動螺旋副，通過滾動體使絲杆與螺母形成滾動摩擦，另一種是滑動螺旋副，絲杆與螺母形成滑動摩擦，在滾動螺旋副與滑動螺旋副中絲杆的牙形槽不相同，在同一長度範圍內，兩種螺旋副的螺紋交叉在一起的。優點將兩種螺旋副組合到一起，使它們的優點和缺點得到互補，在絲杆的不同長度區域內，可分別實現雙向滾動摩擦、雙向滑動摩擦和一滾一滑的不同功能區域，也可以通過組合螺母實現絲杆帶動螺母向上運動時是滾動摩擦，向下運動時是滑動摩擦的功能。
文檔編號F16H25/20GK201547199SQ20092025616
公開日2010年8月11日 申請日期2009年11月16日 優先權日2009年11月16日
發明者王燏斌 申請人:江蘇速升自動化裝備系統工程有限公司