專利名稱：一種用于角度輸出的滾珠絲杠減速機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種減速機構，特別涉及一種采用滾珠絲杠和齒輪齒條實現(xiàn)角 度輸出的兩級減速機構。
背景技術：
在位置伺服系統(tǒng)中，減速機構主要用于將電動機的高速小扭矩輸入轉換為 低速大扭矩輸出。通常用于角度輸出的減速機構有行星齒輪減速機構、諧波齒 輪減速機構和蝸輪蝸桿減速機構；用于直線輸出的減速機構以滾珠絲杠減速機 構為主。行星輪減速機構通常用于小速比場合，在減速比大于100時往往需要 三級或更高級減速，工作效率低，且體積大。諧波齒輪減速機構相對于行星輪 機構具有減速比大，體積小，效率高的特點，但是行星輪減速機構和諧波齒輪 減速機構在結構上均要求輸出軸與輸出入同軸布置。蝸輪蝸桿加速機構可以實 現(xiàn)輸入軸與輸出軸的垂直布置，但蝸輪蝸桿減速機構往往效率低，且體積相對 較大。使用滾珠絲杠作為減速機構是彌補效率低的有效途徑之一，但其不能實 現(xiàn)角度輸出。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是為了彌補以上的不足，提供一種既具備工作效率高、減 速比大，體積小的特點，又能夠實現(xiàn)輸入軸與輸出軸垂直布置的減速機構。
本發(fā)明采用滾珠絲杠和齒輪齒條兩級減速，既利用了滾珠絲杠工作效率高， 傳動精密的優(yōu)點，又實現(xiàn)了減速機構的角度輸出。滾珠絲杠和齒輪齒條的十字 交叉布置，使減速器具有體積小結構緊湊的特點。
本發(fā)明的目的通過如下減速機構實現(xiàn)。該減速機構包括滾珠絲杠、絲杠 螺母、齒條、扇形齒輪、輸出軸、殼體、軸承。
本發(fā)明各個組件的連接關系如下可在動力元件的帶動下回轉的滾珠絲杠 通過軸承與殼體相連，并通過自身回轉帶動螺母往復運動，齒條的內側面與絲 杠螺母的外側面相互配合，并與絲杠螺母固連，扇形齒輪齒部與齒條相互嚙合， 輸出軸通過扇形齒輪的中心孔，并與扇形齒輪固連。
所述的齒條外形為U形或L形結構，其內側面與絲杠螺母外側面配合。所 述的扇形齒輪為與齒條相應的倒U形或倒L形結構。
本發(fā)明工作過程如下滾珠絲杠在動力元件的帶動下回轉時，由于絲杠螺母的軸向回轉自由度被齒條所限制，使其在絲杠上進行直線往復運動，同時帶 動齒條直線往復運動，將旋轉運動轉變?yōu)橹本€往復運動；扇形齒輪在齒條的帶 動下擺動，從而帶動與其固聯(lián)的輸出軸轉動，將直線往復運動轉變?yōu)橥鶑蛿[動， 實現(xiàn)了動力元件的高速小扭矩輸入到輸出軸的低速大扭矩輸出。還可以增加直 線導軌副，其底座與殼體固連，其滑塊與齒條外側面配合，用于平衡運動過程 中產生的絲杠軸向的多余扭矩。若齒條為U形結構，且中小扭矩情況下，可以 不安裝直線導軌副。
本發(fā)明通過滾珠絲杠副和齒輪齒條副的特殊布置方式，實現(xiàn)了輸入軸與輸 出軸的正交布置。
本發(fā)明通過初級為滾珠絲杠副，次級為齒輪齒條副的兩級傳動方案，使減 速機構具有減速比大、側隙小、效率高和結構緊湊體積小的特點。


圖1為本發(fā)明所述L形扇形齒輪和齒條減速機構的主視圖； 圖2為本發(fā)明所述L形扇形齒輪和齒條減速機構的側剖視圖； 圖3為本發(fā)明所述U形扇形齒輪和齒條減速機構的主視圖 圖4為本發(fā)明所述U形扇形齒輪和齒條減速機構的側剖視圖； 圖5為倒U形和倒L形扇形齒輪剖視圖； 圖6為U形和L形齒條剖視圖。
其中l(wèi)一滾珠絲杠，2 —絲杠螺母，3 —齒條，4一扇形齒輪，5 —輸出軸， 6 —殼體，7—軸承，8 —軸承蓋，9 —螺釘，IO —鍵，ll一直線導軌副，12、 i3、 14—軸承，15 —螺釘。
具體實施例方式
下面結合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
圖1、圖2示出了本發(fā)明減速機構采用L形扇形齒輪和齒條的一個實施例。 它以殼體6為支撐件，滾珠絲杠1由軸承7和軸承12固定在下殼體上，并能圍 繞自身軸線回轉。齒條3為L形結構，其內側與絲杠螺母2外側相配合，并通 過螺釘12與絲杠螺母2固連。扇形齒輪4與齒條3相互嚙合。輸出軸5通過鍵 10與扇形齒輪4相連。直線導軌副11的底座兩端通過螺釘9與殼體固連，滑動 體與齒條外側面配合。
本實施例的工作過程如下動力元件驅動滾珠絲杠1轉動。滾珠絲杠1轉 動時，帶動絲杠螺母2直線往復運動，將旋轉運動轉換為直線運動；絲杠螺母2帶動齒條3直線往復運動；齒條3通過嚙合齒帶動扇形齒輪4擺動，將直線運 動在轉換為旋轉運動；扇形齒輪的擺動帶動輸出軸轉動，實現(xiàn)減速器的角度輸
出。直線導軌副ll用于平衡運動過程中產生的絲杠軸向的多余扭矩。
圖3、圖4示出了本發(fā)明減速機構采用U形扇形齒輪和齒條的另一個實施例。 它以殼體6為支撐件，滾珠絲杠1由軸承7和軸承12固定在下殼體上，并能圍 繞自身軸線回轉。齒條3為U形結構，其內側與絲杠螺母2外側相配合，并通 過螺釘12與絲杠螺母2固連。扇形齒輪4與齒條3相互嚙合。輸出軸5通過鍵 10與扇形齒輪4相連。
本實施例的工作過程如下動力元件驅動滾珠絲杠1轉動。滾珠絲杠1轉 動時，絲杠螺母2在滾珠絲杠1軸向的回轉自由度被齒條3和扇形齒輪4限制， 因此絲杠螺母2在滾珠絲杠1的帶動下直線往復運動，將旋轉運動轉換為直線 運動；絲杠螺母2帶動齒條3直線往復運動；齒條3通過嚙合齒帶動扇形齒輪4 擺動，將直線運動在轉換為旋轉運動；扇形齒輪的擺動帶動輸出軸轉動，賣現(xiàn) 減速器的角度輸出。另外，扇形齒輪4和齒條3均采用U形對稱結構，可以有 效平衡運動過程中產生的絲杠軸向的多余扭矩，因此在采用U形扇形齒輪和齒
條的減速機構中可以不安裝直線導軌副ii。
權利要求
1. 一種用于角度輸出的滾珠絲杠減速機構，包括滾珠絲杠(1)、絲杠螺母(2)、齒條(3)、扇形齒輪(4)、輸出軸(5)、殼體(6)、軸承，其特征在于可在動力元件的帶動下回轉的滾珠絲杠(1)通過軸承與殼體(6)相連，并通過自身回轉帶動絲杠螺母(2)往復運動，齒條(3)的內側面與絲杠螺母(2)的外側面相互配合，并與絲杠螺母(2)固連，扇形齒輪(4)齒部與齒條(3)相互嚙合，輸出軸(5)通過扇形齒輪(4)的中心孔，并與扇形齒輪(4)固連。
2. 如權利要求1所述的減速機構，其特征在于齒條(3)為U形結構， 扇形齒輪(4)為倒U形結構。 '
3. 如權利要求l所述的減速機構，其特征在于齒條(3)為L形結構， 扇形齒輪(4)為倒L形結構。
4. 如權利要求3所述的減速機構，萁特征在于還包括直線導軌副(11)， 直線導軌副(11)底座與殼體(6)固連，其滑塊與齒條(3)外側面配合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于角度輸出的滾珠絲杠減速機構，包含滾珠絲杠1、絲杠螺母2、齒條3、扇形齒輪4、輸出軸5、殼體6、軸承，其特征在于可在動力元件的帶動下回轉的滾珠絲杠1通過軸承與殼體6相連，并通過自身回轉帶動絲杠螺母2往復運動，齒條3的內側面與絲杠螺母2的外側面相互配合，并與絲杠螺母2固連，扇形齒輪4齒部與齒條3相互嚙合，輸出軸5通過扇形齒輪4的中心孔，并與扇形齒輪4固連。本發(fā)明涉及的減速機構主要用于位置伺服系統(tǒng)，實現(xiàn)角度輸出。采用滾珠絲杠和齒輪齒條兩級傳動，使減速器具有工作效率高，減速比大、側隙小和體積小、重量輕的特點。
文檔編號F16H55/17GK101509543SQ20091008047
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月19日 優(yōu)先權日2009年3月19日
發(fā)明者姚曉先, 宋曉東, 戴閏志, 凡 林, 梁作寶 申請人:北京理工大學