[发明专利]一种小型高承载行星滚柱丝杠

说明书

本发明提供一种小型高承载行星滚柱丝杠，包括一体式螺母套筒(1)、丝杆(2)、滚柱(3)、第Ⅰ行星架(4)、第Ⅱ行星架(5)、内齿圈(6)、挡圈(7)、内齿圈螺钉(8)、挡圈螺钉(9)。一体式螺母套筒(1)将原有套筒与螺母合为一体，去掉了第Ⅰ挡圈和第Ⅰ内齿圈，一端由第Ⅰ行星架(4)保证各个滚柱(3)之间的相对位置关系，另一端由第Ⅱ行星架(5)和内齿圈(6)保证各个滚柱(3)之间的相对位置关系。一体式螺母套筒(1)、丝杆(2)、滚柱(3)上的螺纹牙形状采用4段圆弧的螺纹牙形。本发明可显著降低重量和体积，能够在大负载工况下高效率工作，同时避免了在盐雾、湿热恶略环境下生锈、腐蚀、卡死的问题。

技术领域

本发明属于伺服传动机构技术领域，具体涉及一种应用于机电作动器，并且能够在狭窄空间、大负载工况和盐雾湿热环境下工作的行星滚柱丝杠。

背景技术

目前滚珠丝杠广泛应用于航天航空领域机电作动器中，实现推动飞行器舵面偏转。行星滚柱丝杠依靠着其高刚度、高承载、高可靠性和长寿命等优点，正在逐步替代传统滚珠丝杠。原有的行星滚柱丝杠包括：套筒、螺母、连接螺钉、丝杆、第Ⅰ挡圈、第Ⅰ内齿圈、第Ⅰ内齿圈螺钉、第Ⅰ行星架、滚柱、第Ⅱ挡圈、第Ⅱ内齿圈、第Ⅱ内齿圈螺钉、第Ⅱ行星架和挡圈螺钉。传动原理是：丝杆输入转速和扭矩，通过丝杆外表面螺纹、滚柱外表面螺纹和螺母内表面螺纹三者之间组成螺纹滚动式传动，最终由螺母输出直线速度和推力。

原有的技术方案存在以下局限：a)为方便第Ⅰ挡圈、第Ⅰ内齿圈、第Ⅰ内齿圈螺钉的安装，套筒和螺母设置成为两个单独零件，两者相互嵌套并通过连接螺钉连接，这使得其径向尺寸偏大、总重量较重，进而增加机电作动器的体积和总重量，不利于机电作动器小型化和高功率密度的实现；b)丝杆外表面螺纹、滚柱外表面螺纹和螺母内表面螺纹牙形状均为常规的60°“三角形”，未考虑大负载工况下的变形，大负载下传动效率偏低，极端负载工况易产生失效；c)各零件均采用GCr15轴承钢材料，即使经过表面面发黑处理，也无法在盐雾、湿热恶略环境下长时间可靠工作，易生锈、腐蚀，导致卡死。

发明内容

本发明解决的技术问题在于，提供一种小型高承载行星滚柱丝杠，可显著降低重量和体积，能够在大负载工况下高效率工作，同时避免了在盐雾、湿热恶略环境下生锈、腐蚀、卡死的问题。

一种小型高承载行星滚柱丝杠，包括套筒、螺母、丝杆2、第Ⅰ行星架4、第Ⅱ行星架5、滚柱3、内齿圈6、挡圈7、内齿圈螺钉8、挡圈螺钉9，其特征在于，包括：套筒与螺母为一体式螺母套筒1。

进一步地，一体式螺母套筒1包括细牙螺纹10、套筒结构11、退刀槽12、导向方键13、内齿圈安装螺纹孔14、螺母传动螺纹15；细牙螺纹10与外部负载连接；套筒结构11用于容纳丝杠2轴向移动；退刀槽12用于容纳第Ⅰ行星架4；导向方键13安装在机电作动器壳体的方槽内，防止一体式螺母套筒1沿轴向旋转，引导其沿轴向前后移动；内齿圈安装螺纹孔14提供内齿圈6安装接口。

进一步地，丝杆2包括减重孔16、丝杆传动螺纹17、支撑轴承安装结构18；其中减重孔16为中空结构；支撑轴承安装结构18用于安装一对止推轴承；

滚柱3的两端一端设有第Ⅰ安装柱19，另外设有第Ⅱ安装柱22和齿轮螺纹结构21，第Ⅰ安装柱19与第Ⅰ行星架4上的第Ⅰ滚柱安装孔26配合，第Ⅱ安装柱22与第Ⅱ行星架5上的第Ⅱ滚柱安装孔27配合，齿轮螺纹结构21与内齿圈6上设有的内齿轮25相啮合，共同保证各个滚柱3之间的相对位置关系；

挡圈7包括凹槽结构28、沉头通孔29；其中凹槽结构28用于容纳内齿圈螺钉8的钉头；沉头通孔29用于安装挡圈螺钉9。

进一步地，一体式螺母套筒1、丝杆2、滚柱3上的螺纹牙形状均由4段圆弧R1、R2、R3、R4组成；其中R1与R3为牙侧承载面，R1与R3的半径取值为螺距的2～5倍；R2为牙顶过渡圆弧，R2半径取值为螺距P的1/30～1/100；R4为牙底过渡圆弧，R4半径取值为螺距P的1/30～1/100；牙型角α取值为55°～45°。