[发明专利]一种重载滚珠丝杠副滚道结构

说明书

本发明涉及一种重载滚珠丝杠副滚道结构，滚道法面截形以滚珠中心所在纵轴为对称轴，以滚珠中心为中心，x轴与丝杠轴线平行，建立平面直角坐标系；法面截形的方程为：本发明基于滚珠丝杠副在承受重载时接触角增大以及滚道滚珠曲率半径比减小承载增大的力学规律，提出将滚珠丝杠滚道由传统的圆弧滚道更改为焦点在纵轴的椭圆弧滚道，实现了在同样体积质量下，滚珠丝杠承载能力提升效果。本发明将焦点设置在纵轴上，使得椭圆弧滚道具备接触角增大、滚道与滚珠曲率半径比减小的特点，从而增大了承载能力。

技术领域

本发明涉及一种重载滚珠丝杠副滚道结构，属于滚珠丝杠领域。

背景技术

滚珠丝杠因其效率高、位置精度高，成为机电伺服机构的主要传动机构之一。

滚珠丝杠副滚道形式有矩形、半圆弧形和双圆弧形等。在航天领域，考虑系统功率质量比，通常选型的滚珠丝杠副为单螺母内循环滚珠丝杠副，该类滚珠丝杠副通过大球预紧的方式实现预紧，优选的滚道形状为双圆弧滚道。

滚珠丝杠副的体积重量越大承载能力越强，而在功率质量比的限制下，要求在同等的承载能力下，尽量减小体积，减轻重量。如何在体积重量不变的情况下，提高承载能力是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种重载滚珠丝杠副滚道结构，将滚珠丝杠滚道由传统的圆弧滚道更改为焦点在纵轴的椭圆弧滚道，提升滚珠丝杠副目前技术的承载质量比。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

提供一种重载滚珠丝杠副滚道结构，滚道法面截形以滚珠中心所在纵轴为对称轴，以滚珠中心为中心，x轴与丝杠轴线平行，建立平面直角坐标系；法面截形的方程为：其中e为偏心距，a为半长轴距离，b为半短轴距离。

优选的，法面截形沿滚珠丝杠副的螺旋线螺旋上升，形成重载滚珠丝杠副滚道结构。

优选的，滚道结构法面截形的偏心距为e＝(r_s45°-D_w/2)sin45°，r_s45°为接触角为45度时的滚道曲率半径，D_w滚珠球径优选的，左段圆弧x≤0,y<0的焦点位于x＝e直线上，为左段圆弧方程上的点，其中，k_N为需求最大承载力与额定载荷力的比值，D_w滚珠球径，r_s45°为接触角为45度时的滚道曲率半径。

优选的，

其中，x≤0,y<0，其中β为滚道极限角。

优选的，右段圆弧x>0,y<0的焦点位于x＝-e直线上，为右段圆弧方程上的点，其中，k_N为需求最大承载力与额定载荷力的比值，D_w滚珠球径，r_s45°为接触角为45度时的滚道曲率半径。

优选的，，其中β为滚道极限角。

优选的，对于法面截形的方程，半焦距c与半长轴距离a之间须满足如下关系：优选的，滚珠丝杠副的螺旋线方程为：

其中d₀滚珠丝杠的公称直径，θ为滚珠和滚道的接触角，p_h滚珠丝杠副的导程。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明基于滚珠丝杠副在承受重载时接触角增大以及滚道滚珠曲率半径比减小承载增大的力学规律，提出将滚珠丝杠滚道由传统的圆弧滚道更改为焦点在纵轴的椭圆弧滚道，实现了在同样体积质量下，滚珠丝杠承载能力提升效果。

(2)本发明将焦点设置在纵轴上，使得椭圆弧滚道具备接触角增大、滚道与滚珠曲率半径比减小的特点，从而增大了承载能力。