[其他]活齿蜗杆滚珠传动装置

说明书

本发明是属机械工程

根据清华大学机械设计教研组和中央广播电视大学机械组合编的《机械原理》一书所述，现有技术中，蜗杆是与蜗轮直接啮合完成机械传动的。在蜗杆蜗轮传动装置中，蜗杆是直径小，轴向长，齿数少，螺旋升角小且固定不变的螺旋齿轮。蜗轮是直径大，轴向短，齿数多，螺旋升角大且固定不变的螺旋齿轮。

蜗杆蜗轮传动装置的缺点是不能作无级变速传动，要改变角速比时必须同时更换互相匹配的蜗杆和蜗轮，传动效率低，不能用于大功率传动，增速传动和高速传动。

本发明的目的是创造蜗杆传动装置的无级变速传动和无级变力距传动的功能，提高传动效率，使蜗杆传动装置能在大功率，高速和增速领域工作。

活齿蜗杆滚珠传动装置是由活齿蜗杆、蜗杆、滚珠、滚珠导轨和滚珠回路所组成。

活齿蜗杆滚珠传动装置中，活齿蜗杆是由可以改变螺旋齿节距的蜗杆所组成。所述活齿蜗杆的活齿是由弹性的可以改变螺旋升角的螺旋齿所组成。

活齿蜗杆滚珠传动装置中，活齿蜗杆与蜗杆，或活齿蜗杆与活齿蜗杆之间不直接啮合，而是通过与滚珠的啮合实现机械传动的。所以，活齿蜗杆与蜗杆的螺旋齿槽是与滚珠相啮合的园弧形。

活齿蜗杆滚珠传动装置中，滚珠是园形的刚性球体。抛光的钢球特别适用于活齿蜗杆滚珠传动装置中。在活齿蜗杆滚珠传动装置中的滚珠直接与主动蜗杆、从动蜗杆及导轨三者相啮合，它既是两蜗杆机械力传递的桥梁，又是装置赖以运转的枢纽。

活齿蜗杆滚珠传动装置中，滚珠导轨是由刚性轨道所组成。所述滚珠导轨的刚性轨道的轨面是与滚珠相啮合的园弧形。滚珠导轨一般是与壳体一起铸造加工而成，然后在轨面上镀上减摩擦耐磨材料，或是将减摩擦耐磨材料制成的导轨固定在壳体上或专用的支架上。滚珠导轨在传动装置中的作用是保持滚珠与两蜗杆的正常啮合，以及引导滚珠的正常运行。

活齿蜗杆滚珠传动装置中，滚珠回路是与导轨两端相含接的供滚珠循环运动的孔道所组成。在传动装置中，滚珠回路一般是和壳体一起铸造加工成，或是将制成的滚珠回路固定在壳体或专用的支架上。滚珠回路中必须光滑，能使滚珠在其中顺利地来回运动为好。

活齿蜗杆滚珠传动装置是在蜗杆滚珠传动装置和笼式蜗杆滚珠传动装置的基础上发明的，所以活齿蜗杆滚珠传动装置分为轴心距不为零和轴心距为零两种结构。

在活齿蜗杆滚珠传动装置中，活齿蜗杆与蜗杆之间的相对旋转方向是由两蜗杆的螺旋线方向决定的，两蜗杆的螺旋线方向相同则两蜗杆的旋转方向相同，两蜗杆的螺旋线方向相反则两蜗杆的旋转方向相反。这是蜗杆滚珠传动的旋转方向特性。

在活齿蜗杆滚珠传动装置中，当两蜗杆的轴心距为零时，两蜗杆的角速比是两蜗杆蜗旋升角正切之反比。当两蜗杆的轴心距不为零，而是等于两蜗杆半径之和时，两蜗杆的角速比是蜗杆直径与螺旋升角正切值乘积之反比。在实用的蜗杆滚珠传动装置中，蜗杆的直径是定值，决定两蜗杆角速比的是螺旋升角的正切值。显然，任意改变一蜗杆的螺旋升角，两蜗杆的角速比就必然要相应地变化。这是蜗杆滚珠传动的角速比特性。

活齿蜗杆滚珠传动装置充分发挥蜗杆滚珠传动的角速比特性，用活齿蜗杆能自动或可控连续改变螺旋升角的性能，实现自动无级变速传动和可控无级变速传动。

图1是活齿蜗杆滚珠自动无级变速传动装置，它是轴心距为零的结构。自动无级变速是通过活齿蜗杆自动地随外加力距的变化而改变螺旋升角的值实现的。

主动蜗杆1旋转运动时，蜗杆螺旋齿产生的轴向力推动滚珠3沿着导轴4作直线运动，滚珠3的直线运动作用于与之啮合的活齿蜗杆的螺旋齿上，螺旋齿产生的径向力推动活齿蜗杆2旋转运动。当外加力距大于活齿蜗杆2的最小额定扭距时，活齿蜗杆2的螺旋齿被反螺旋方向扭曲，活齿蜗杆2的螺旋升角增大，螺旋升角的增大势必引起角速比增大，使输出转速下降，输出力距增大。当输出力距与外加力距平衡时，传动装置在一定的角速比下运行，当外加力距变化时，自动无级变速传动装置相应地改变活齿蜗杆的螺旋升角，调整出相应的变速比，以平衡变化的外加力距。

当滚珠3运动到导轨4的终端时，被主动蜗杆1渐渐变浅的螺旋线推出啮合中心线，接着蜗杆2渐渐变浅的螺旋线将滚珠3推进滚珠回路5中。此时滚珠回路中储满了滚珠，进入滚珠回路中的这一颗滚珠将滚珠回路另一端的一颗滚珠推入导轨中，使之与两蜗杆进行啮合。这是活齿蜗杆滚珠自动无级变速传动装置的换珠过程。活齿蜗杆滚珠自动无级变速传动装置在换珠过程中，最少要有一颗滚珠与蜗杆啮合。

图2是活齿蜗杆滚珠可控无级变速传动装置，它是轴心距不为零的结构。