CN106763603B - 一种行星螺纹滚柱轴承 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种行星螺纹滚柱轴承，具体涉及一种具有无轴向位移输出的行星滚柱丝杠。本发明所述螺纹滚柱绕空心丝杆圆周方向均匀分布，其凸弧形外螺纹同时与螺母的三角形内螺纹和空心丝杆的三角形外螺纹以点接触方式相啮合，螺纹滚柱两端齿轮与丝杆端齿轮和内齿圈构成行星齿轮机构。空心丝杆外螺纹、滚柱外螺纹和螺母内螺纹的螺纹旋向、螺纹中径和螺纹头数需满足一定的关系，当螺母固定，空心丝杆旋转时，其推动螺纹滚柱作行星运动并且无轴向位移，螺纹滚柱同时传递轴向载荷和径向载荷。本发明所述行星螺纹滚柱轴承与相同尺寸的角接触球轴承相比，具有更多的接触点，适合应用在高速、轴向和径向载荷均较大的场合。

Description

一种行星螺纹滚柱轴承

技术领域

本发明涉及一种行星螺纹滚柱轴承，具体涉及一种具有无轴向位移输出的行星滚柱丝杠。

背景技术

行星滚柱丝杠以其独特的结构和优越的性能被广泛应用于高端机械装备，包括数控机床、超精密仪器仪表、武器装备、工业机器人、高端医疗设备和航空航天机构等领域。行星滚柱丝杠与滚珠丝杠相比，具有更多的螺纹接触点，极大地提高了额定动载荷和静载荷。本发明的行星螺纹滚柱轴承是行星滚柱丝杠的衍生产品，但是其螺纹滚柱仅绕丝杆作行星运动，没有轴向位移，因此使得该机构具有轴承功能，而且可以承受径向和轴向联合载荷。行星螺纹滚柱轴承与同尺寸的角接触球轴承相比较，轴承组件的接触形式均为点接触，区别在于载荷传递元件为螺纹滚柱，而非钢球，行星螺纹滚柱轴承具有更多的接触点，可以大幅提高其承载能力、刚度和抗冲击能力。

行星螺纹滚柱轴承是行星滚柱丝杠的一种只作旋转运动而无轴向位移输出的结构形式。滚柱齿轮、丝杆端齿轮和内齿圈构成的行星齿轮机构代替了保持架，并使滚柱按设计要求运动，实现了轴承的作用，其在对刚度、寿命、承载能力和抗冲击能力有苛刻要求的航天设备，军事装备等领域将有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有球轴承存在承载能力低的问题，进而提供一种行星螺纹滚柱轴承。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种行星螺纹滚柱轴承，包括：两个内齿圈、两个丝杆端齿轮、螺纹滚柱、螺母和空心丝杆，空心丝杆设置在螺母内且轴线重合，螺母和空心丝杆之间设有若干个螺纹滚柱，两个丝杆端齿轮与空心丝杆同轴安装，通过螺钉紧固在空心丝杆两侧端面上，两个内齿圈与螺母同轴安装，通过螺钉紧固在螺母两侧端面上，螺纹滚柱的螺纹同时与螺母的螺纹和空心丝杆的螺纹相啮合传递轴向载荷和径向载荷，螺纹滚柱两端的齿轮同时与丝杆端齿轮和内齿圈相啮合，构成行星齿轮机构，螺纹滚柱绕空心丝杆作行星运动，同时传递轴向载荷和径向载荷。

行星螺纹滚柱轴承的螺纹滚柱与螺母的螺纹具有相同的螺纹旋向，空心丝杆的螺纹旋向则与上述两者则相反；丝杆的螺纹头数ns和中径ds，滚柱的螺纹头数nr和中径dr，螺母的螺纹头数nn和中径dn，需满足如下关系：ns:nr:nn＝ds:dr:dn。行星螺纹滚柱轴承的丝杆端齿轮、螺纹滚柱两端齿轮和内齿圈均为具有相同模数和高度变位系数的渐开线圆柱直齿轮；丝杆端齿轮的分度圆直径Ds和齿数Zs，螺纹滚柱两端齿轮分度圆直径Dr和齿数Zr，内齿圈的分度圆直径Dn和齿数Zn，需满足如下关系：Ds＝ds，Dr＝dr，Dn＝dn，Zs:Zr:Zn＝ns:nr:nn。满足上述关系的行星滚柱丝杠螺纹滚柱仅作旋转运动而无轴向位移输出，滚柱齿轮、丝杆端齿轮和内齿圈构成的行星齿轮机构代替了保持架，并使滚柱按设计要求运动，最终实现轴承的作用。

本发明的主要优点是：行星螺纹滚柱轴承与同尺寸的角接触球轴承相比较，螺纹接触半径可设计，接触点数量更多，可以大幅提高其承载能力、刚度和抗冲击能力。

附图说明

图1为行星螺纹滚柱轴承装配爆炸视图。

图2为行星螺纹滚柱轴承端面视图。

图3为螺纹滚柱3的轴向视图。

图4为空心丝杆5的结构示意图。

图5为丝杆端齿轮2的结构示意图。

图中的附图标记：1为内齿圈，2为丝杆端齿轮，3为螺纹滚柱，4为螺母，5为空心丝杆，6为螺纹滚柱两端的齿轮，7为椭圆形通孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1～图5所示，本实施例所涉及的一种行星螺纹滚柱轴承，包括：两个内齿圈1、两个丝杆端齿轮2、螺纹滚柱3、螺母4和空心丝杆5，空心丝杆5设置在螺母4内且轴线重合，螺母4和空心丝杆5之间设有若干个螺纹滚柱3，两个丝杆端齿轮2与空心丝杆5同轴安装，通过螺钉紧固在空心丝杆5两侧端面上，两个内齿圈1与螺母4同轴安装，通过螺钉紧固在螺母4两侧端面上，螺纹滚柱3的螺纹同时与螺母4的螺纹和空心丝杆5的螺纹相啮合传递轴向载荷和径向载荷，螺纹滚柱3两端的齿轮6同时与丝杆端齿轮2和内齿圈1相啮合，构成行星齿轮机构，螺纹滚柱3绕空心丝杆5作行星运动，同时传递轴向载荷和径向载荷，螺纹滚柱3与空心丝杆5无相对轴向位移，螺纹滚柱3与螺母4也无相对轴向位移。

所述螺纹滚柱3为单头螺纹或多头螺纹，所述螺纹滚柱3的数量为至少为三个，绕空心丝杆5的圆周方向均匀安装，实现轴承滚动体的作用，传递轴向载荷和径向载荷。所述螺纹滚柱3的两端在一定宽度范围内同时加工有齿轮和螺纹，其齿轮与内齿圈1和丝杆端齿轮2同时啮合构成行星齿轮机构，替了滚动体的保持架，可以减小整个轴承的轴向尺寸。所述螺纹滚柱3的螺纹轴截面牙型为凸弧形，且两侧对称的圆弧在中径位置的切线的夹角为90°，其一侧螺纹与螺母4的内螺纹以点接触方式相啮合，另一侧螺纹与空心丝杆5的外螺纹以点接触方式相啮合。

所述螺母4为两头螺纹或两头以上的多头螺纹，所述螺母4螺纹的轴截面牙型为三角型，牙型角为90°，其两端面加工有螺纹孔用于紧固内齿圈1，其两端的内孔与内齿圈1的外表面配合，起径向定位作用，所述螺母4实现轴承外圈作用。

所述空心丝杆5为两头或两头以上的多头螺纹，所述空心丝杆5外螺纹的轴截面牙型为三角型，牙型角为90°，其两端面加工有螺纹孔用于紧固丝杆端齿轮2，其两端的光轴与丝杆端齿轮2内孔配合，起径向定位作用。所述空心丝杆5实现轴承内圈作用，其内部圆形通孔用于安装旋转轴。

所述螺纹滚柱3的外螺纹与螺母4的内螺纹具有相同的螺纹旋向，空心丝杆5的外螺纹与螺纹滚柱3和螺母4的螺纹旋向相反；空心丝杆5的螺纹头数ns和中径ds，螺纹滚柱3的螺纹头数nr和中径dr，螺母4的螺纹头数nn和中径dn，需满足如下关系：ns:nr:nn＝ds:dr:dn。

所述丝杆端齿轮2、螺纹滚柱3的两端齿轮6和内齿圈1均为具有相同模数和高度变位系数的渐开线圆柱直齿轮；丝杆端齿轮2的分度圆直径Ds和齿数Zs，螺纹滚柱3的两端齿轮6分度圆直径Dr和齿数Zr，内齿圈1的分度圆直径Dn和齿数Zn，需满足如下关系：Ds＝ds，Dr＝dr，Dn＝dn，Zs:Zr:Zn＝ns:nr:nn。

所述螺纹滚柱3和螺母4的螺纹旋向为右旋，空心丝杆5的螺纹旋向为左旋，丝杆5的螺纹头数ns＝2，滚柱3的螺纹头数nr＝1，螺母4的螺纹头数nn＝4；丝杆5的螺纹ds＝20mm，滚柱3的螺纹中径dr＝10mm，螺母4的螺纹中径dn＝40，满足：ds:dr:dn＝2:1:4。

丝杆端齿轮2的分度圆直径Ds＝20mm，螺纹滚柱3两端齿轮分度圆直径Dr＝10mm，内齿圈1的分度圆直径Dn＝40mm，；丝杆端齿轮2的齿数Zs，螺纹滚柱3两端齿轮齿数Zr，内齿圈1的齿数Zn，满足：Zs:Zr:Zn＝2:1:4。

如图2所示，所述螺纹滚柱3一侧螺纹与螺母4的内螺纹以点接触方式相啮合，另一侧螺纹与空心丝杆5的外螺纹以点接触方式相啮合，螺纹接触点数较多。

如图5所示，所述丝杆端齿轮2通过螺钉紧固在空心丝杆5两侧端面，所述丝杆端齿轮2上的通孔为椭圆形通孔7，可以在圆周方向的一定角度范围内，调整其位置，使丝杆端齿轮2与所有滚柱3的端面齿轮同时啮合。

工作时，空心丝杆5旋转，螺母4固定不动，由于受到摩擦力作用，螺纹滚柱3绕自身轴线自转，同时绕空心丝杆5轴线公转，螺纹滚柱3的两端齿轮6、内齿圈1和丝杆端齿轮2构成的行星齿轮机构则保证滚柱按设计要求旋转，且无轴向位移。

本实施例的主要优点是：行星螺纹滚柱轴承与同尺寸的角接触球轴承相比较，螺纹接触半径可设计，并且具有更多的接触点，可以大幅提高其承载能力、刚度和抗冲击能力。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种行星螺纹滚柱轴承，其特征在于，包括：两个内齿圈(1)、两个丝杆端齿轮(2)、螺纹滚柱(3)、螺母(4)和空心丝杆(5)，其特征在于，空心丝杆(5)设置在螺母(4)内且轴线重合，螺母(4)和空心丝杆(5)之间设有若干个螺纹滚柱(3)，两个丝杆端齿轮(2)与空心丝杆(5)同轴安装，通过螺钉紧固在空心丝杆(5)两侧端面上，两个内齿圈(1)与螺母(4)同轴安装，通过螺钉紧固在螺母(4)两侧端面上，螺纹滚柱(3)的螺纹同时与螺母(4)的螺纹和空心丝杆(5)的螺纹相啮合传递轴向载荷和径向载荷，螺纹滚柱(3)两端的齿轮(6)同时与丝杆端齿轮(2)和内齿圈(1)相啮合，构成行星齿轮机构，螺纹滚柱(3)绕空心丝杆(5)作行星运动，同时传递轴向载荷和径向载荷；

所述螺纹滚柱(3)的外螺纹与螺母(4)的内螺纹具有相同的螺纹旋向，空心丝杆(5)的外螺纹与螺纹滚柱(3)和螺母(4)的螺纹旋向相反；空心丝杆(5)的螺纹头数ns和中径ds，螺纹滚柱(3)的螺纹头数nr和中径dr，螺母(4)的螺纹头数nn和中径dn，需满足如下关系：ns:nr:nn＝ds:dr:dn；

所述丝杆端齿轮(2)、螺纹滚柱(3)的两端齿轮(6)和内齿圈(1)均为具有相同模数和高度变位系数的渐开线圆柱直齿轮；丝杆端齿轮(2)的分度圆直径Ds和齿数Zs，螺纹滚柱(3)的两端齿轮(6)分度圆直径Dr和齿数Zr，内齿圈1的分度圆直径Dn和齿数Zn，需满足如下关系：Ds＝ds，Dr＝dr，Dn＝dn，Zs:Zr:Zn＝ns:nr:nn。

2.根据权利要求1所述的行星螺纹滚柱轴承，其特征在于，所述螺纹滚柱(3)为单头螺纹或多头螺纹。

3.根据权利要求2所述的行星螺纹滚柱轴承，其特征在于，所述螺纹滚柱(3)的数量至少为三个，绕空心丝杆(5)的圆周方向均匀安装。

4.根据权利要求3所述的行星螺纹滚柱轴承，其特征在于，所述丝杆端齿轮(2)上的通孔为椭圆形通孔(7)。

5.根据权利要求4所述的行星螺纹滚柱轴承，其特征在于，所述螺母(4)为两头螺纹或两头以上的多头螺纹。

6.根据权利要求5所述的行星螺纹滚柱轴承，其特征在于，所述螺母(4)内螺纹的轴截面牙型为三角型，牙型角为90°。

7.根据权利要求6所述的行星螺纹滚柱轴承，其特征在于，所述空心丝杆(5)为两头或两头以上的多头螺纹。

8.根据权利要求7所述的行星螺纹滚柱轴承，其特征在于，所述空心丝杆(5)外螺纹的轴截面牙型为三角型，牙型角为90°。