[其他]程序蜗杆滚珠传动装置

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电视大学机械组合编的《机械原理》中所述，在现有技术中，蜗杆是与蜗轮直接啮合实现机械传动的。在蜗杆蜗轮传动装置中，蜗杆是直径小，轴向长，齿数少，螺旋升角小的螺旋齿轮。蜗轮是直径大、轴向短、齿数多、螺旋升角大的螺旋齿轮。现有技术中，蜗杆是用钢材制成，蜗轮是用青铜制成。

蜗杆蜗轮传动的缺点是没有程序传动功能，传动效率低，改变角速比时必须一同更换蜗杆和蜗轮，体积尚嫌大，制造成本高。

本发明的目的是创造蜗杆传动装置的程序传动功能，提高传动效率，缩小体积，降低制造成本。

程序蜗杆滚珠传动装置是由程序蜗杆，蜗杆、滚珠、滚珠导轨和滚珠回路所组成。

在程序蜗杆滚珠传动装置中，程序蜗杆与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。程序蜗杆和蜗杆的齿槽是与滚珠相啮合的园弧形。程序蜗杆的程序螺旋齿槽是根据机械的程序动作设计的，不同的程序动作其相应的程序螺旋齿槽也不同，为匹配不同的程序蜗杆，传动装置中的蜗杆一般采用等节距蜗杆。

程序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蜗杆滚珠传动装置中，滚珠在程序蜗杆滚珠传动装置中，直接与程序蜗杆和蜗杆及导轨三者相啮合，滚珠既是两蜗杆机械力传递的桥梁，又是装置赖以运转的枢纽。

程序蜗杆滚珠传动装置中的滚珠导轨是由刚性的轨道所组成。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。滚珠导轨是和壳体一起铸造加工而成，可镀上减摩擦耐磨材料，或用减摩擦耐磨材料制成的导轨固定在壳体或专用的支架上。滚珠导轨在滚珠传动装置中的作用是保持滚珠与两蜗杆的正常啮合和引导滚珠的正常运行。

程序蜗杆滚珠传动装置中的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。滚珠回路一般与壳体一起铸造加工而成，或是将予制成的滚珠回路固定在壳体上或是专用的支架上，滚珠回路的孔道必须光滑，使滚珠能在其中顺利运动。

程序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，所以程序蜗杆滚珠传动装置分为轴心距为零和轴心距不为零两种结构。在轴心距不为零的程序蜗杆滚珠传动装置中，一般情况下两蜗杆的直径是相等的，所以不论是在轴心距为零或是轴心距不为零的程序蜗杆滚珠传动装置中两蜗杆之间的角速比是两蜗杆螺旋升角正切值的反比。这是蜗杆滚珠传动的角速比特性。

在程序蜗杆滚珠传动装置中，程序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。

程序蜗杆滚珠传动装置之所以能作程序传动，就是利用了蜗杆滚珠传动的角速比特性和旋转方向特性。

程序蜗杆滚珠传动装置中，程序蜗杆的程序螺旋齿槽，决定蜗杆的程序动作，不同的螺旋齿槽就产生不同的程序动作。所以在一程序蜗杆滚珠传动装置中，采用更换程序蜗杆的方法可获得任意程序的传动。程序蜗杆的程序螺旋线可以是单一的程序螺线，也可以是复杂的程序螺旋线，可以是单头的程序螺旋线，也可以是多头的程序螺旋线。一般来说，单头螺旋线的程序蜗杆适用于轴心距不为零的程序蜗杆滚珠传动装置中，多头螺旋线的程序蜗杆适用于轴心距为零的程序蜗杆滚珠传动装置中。

程序蜗杆滚珠传动装置中的主动蜗杆一般是等节距螺旋线的蜗杆，从动蜗杆一般是程序螺旋线的蜗杆，程序蜗杆是可换的，以适应多种程序动作的需要。

图1是轴心距不为零的程序蜗杆滚珠传动装置。主动蜗杆1是等节距单头左螺旋线的蜗杆，从动蜗杆2是单头程序螺旋线的蜗杆，程序蜗杆的程序螺旋线齿槽分为始段，正转加力自锁段，快速反转段，摆动段，间歇摆动段间歇步进段，尾段等程序螺旋线所组成。程序螺旋线的结构是：始段、螺旋线与轴线平行，螺旋线升角为90°。正转加力自锁段，螺旋线以小升角左旋一节距，然后升角逐渐变大并继续左旋一节距，接着与轴线平行。快速反转段，螺旋线以小升角右旋八分之九节距。摆动段，螺旋线左旋四分之一节距，接着右旋四分之一节距。间歇摆动段，螺旋线左旋四分之一节距，接着与轴线平行，然后右旋四分之一节距，接着与轴线平行。接着螺旋线左旋四分之一节距后与轴线平行，又右旋四分之一节距后与轴线平行。间歇步进段，螺旋线右旋四分之一节距后与轴线平行，接着又右旋四分之一节距后与轴线平行。然后左旋四分之一节距后与轴线平行，接着左旋八分之三节距。尾段，螺旋线最后与轴线平行。