專利名稱：循環(huán)滾珠式滾動蝸輪副的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種新型的機械傳動機構(gòu)。具體地說是一種循環(huán)滾動蝸輪副。
蝸桿傳動是一種古老的而又不斷發(fā)展更新的機械傳動。隨著機器制造和儀器制造的發(fā)展，它已廣泛用于機床、冶金、礦山、石油、化工、建筑、起重運輸、輕工、紡織、食品、儀表、軍械兵器、電子跟蹤和天文儀器等方面?zhèn)鬟f運動和動力。特別是在一些分度機械中，蝸桿和蝸輪已成為一種不可替代的機械傳動元件。蝸桿傳動之所以用途十分廣泛，是因為它具有如下優(yōu)點1、單級傳動比大。普通齒輪傳動的單級傳動比一般不超過10，而蝸桿傳動的單級傳動比可輕易地達到70～100，甚至有的機床慢速回轉(zhuǎn)工作臺采用的蝸桿傳動，其單級傳動比達到1000以上；2、傳動平穩(wěn)，噪音?。?、可以實現(xiàn)自鎖。但是，蝸桿傳動又具有如下缺點1、傳動效率低。由于蝸桿(鋼)和蝸輪(青銅)相嚙合而的磨擦損失較大(滑動磨擦系數(shù)為0.1～0.15)，所以蝸桿傳動的效率低。當單級傳動比較大，蝸桿的導程角又較小時，其傳動效率往往在50％以下；2、容易產(chǎn)生膠合和磨損。傳統(tǒng)蝸桿傳動的嚙合表面呈線接觸，在承受載荷時，輪齒之間的油膜容易破壞，形成干摩擦，并且產(chǎn)生較多的熱量，因此膠合和磨損是蝸桿傳動失效的主要形式；3、成本高。為了提高蝸桿傳動的抗膠合和抗磨損的能力，蝸輪的齒圈往往是用銅合金或其它耐磨材料制造。
針對傳統(tǒng)蝸輪副的缺點，設(shè)計師們?yōu)榱颂岣咂鋫鲃有什捎昧嗽黾游仐U的頭數(shù)，從而增大導程角的辦法(盡管這樣做所帶來的是加工制造成本及難度的大幅度提高)；改善蝸桿形狀(如圓柱面、環(huán)面蝸桿等)及接觸面形狀(如阿其米德、法向直廓、漸形線及錐面包絡(luò)蝸桿等)，并改善蝸桿傳動中的潤滑機構(gòu)來減少或降低傳動中產(chǎn)生的熱量和磨損；為了減少貴重金屬銅合金的用量，大型的蝸輪只是輪齒部分采用銅合金制造，這樣雖能節(jié)約部分貴重有色金屬，但使蝸輪的結(jié)構(gòu)復雜化且增加了裝配難度。
盡管如此，帶來的后時是蝸桿不同形狀多達十幾種類型；蝸桿頭數(shù)的增加帶來了復雜專用刀具的制作；制作蝸輪材料仍然離不開貴重的有色金屬--青銅合金或銅鋁合金。
在中國專利局，查閱了以下有關(guān)實用新型專利(僅此三份)1、公告號CN2042132U，申請?zhí)?8209852.7，實用新型名稱是V型槽滾動齒蝸輪副；2、公告號CN2114729U，申請?zhí)?1225527.7，實用新型名稱是滾動蝸輪蝸桿傳動裝置；3、公告號CN21107420U，申請?zhí)?1232583.6，實用新型名稱是帶滾動體的蝸桿蝸輪機構(gòu)。
查閱《現(xiàn)代機構(gòu)手冊》機械工業(yè)出版社出版，京新登字054號，刊號ISBN7-111-03806-1/TH.461。書中提供了近期國外專利文獻中的機構(gòu)圖冊以及1980～1991年日文文獻中補充的機構(gòu)圖例。該書中搜信有關(guān)蝸輪副傳動機構(gòu)圖例共10例(上冊第134頁第78～87例)，只有第82例“帶端面針輪的蝸桿傳動”和第83例“帶針輪的圓弧回轉(zhuǎn)面蝸桿傳動”與上述專利申請中的第(1)(2)項極為相似。
上述實用新型在一些特殊應用場合能查代到相應的實例，如汽車轉(zhuǎn)向器中的蝸桿滾動型和蝸桿銷子型(詳見《汽車構(gòu)造》轉(zhuǎn)向系的構(gòu)造一節(jié)描述)。但對于一般蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)，就很難普及實施這種結(jié)構(gòu)，原因是該滾動體的結(jié)構(gòu)方式、滾動銷與蝸桿接觸面小等都會帶來具體實用上的困難。
在上述的實用新型中有一共同點，即都想將傳統(tǒng)蝸輪副的滑動摩擦傳動變?yōu)闈L動摩擦傳動。所不同的是它們選擇滾動體的方式不同，如第(1)(2)項實用新型中采用的是“可繞其心軸轉(zhuǎn)動的剛性滾動體”；如第(3)項實用新型中采用的是利用“保持架”將“滾動體可轉(zhuǎn)動地安裝在蝸桿的螺旋槽”中的滾動式傳動方式。正因為如此，上述實用新型實施起來是有一定困難的。主要原因有兩點第一點是“可繞其心軸轉(zhuǎn)動的剛性滾動體”在替代蝸輪齒后其“心軸”強度和“滾動體”與蝸桿接觸面小都會帶來傳遞功率下降的缺陷；第二點是由于“保持架”與蝸桿相“固定”，其保持的“滾動體”雖然和蝸輪在接觸時出現(xiàn)相對滾動，而“滾動體”和“保持架”之間將會因受力接觸后出現(xiàn)較嚴重的滑動摩擦現(xiàn)象，反過來又會對蝸輪蝸桿的傳動帶來不良的后果。
本實用新型的目的就是要克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷提供一種循環(huán)滾珠式滾動蝸輪副，它能使傳統(tǒng)蝸輪副的滑動摩擦傳動變成滾動摩擦傳動，它能提高蝸輪蝸桿機構(gòu)的傳動效率，減少磨損，以及它能用黑色金屬取代銅合金作為新型蝸輪的材料。
本實有新型的目的是這樣實現(xiàn)使用標準鋼球(2)在蝸桿(1)與蝸輪(2)之間沿著特殊設(shè)計的滾道排列成封閉的滾珠鏈。當蝸桿(1)轉(zhuǎn)動時，鋼球(2)即隨之循環(huán)滾動，推動著蝸輪(3)轉(zhuǎn)動作減速運動。
由于本實用新型中蝸桿(1)和蝸輪(3)之間設(shè)計成一串循環(huán)排列的鋼球(2)，與現(xiàn)有技術(shù)相比這樣在其嚙合關(guān)系上較之上述查找的實用新型中“可繞其心軸轉(zhuǎn)動的剛性滾動體”和“裝有滾動體及滾動體保持器蝸桿”的結(jié)構(gòu)更簡單，更實用些；而且嚙合面排列有“密集型”滾珠，因此傳遞功率更大。本實用新型中蝸桿和蝸輪的牙形均采用單圓弧或雙圓弧槽型。新型蝸桿可以是圓柱面蝸桿，也可以是環(huán)面蝸桿(亦稱圓弧面蝸桿)，統(tǒng)一了加工形狀，能減少各種專用機床和各種復雜刀具；本實用新型中蝸桿和蝸輪均可采用黑色金屬制造，能節(jié)約傳統(tǒng)蝸輪上使用的貴重有色金屬。由于鋼取代銅合金，機械性能的提高，在傳動參數(shù)不變的情況下，新型傳動機構(gòu)的體積、重量還會有所減少；本實用新型由于選擇國家標準鋼球系列作為新型蝸輪副的滾動體，加之循環(huán)滾珠式的結(jié)構(gòu)，宜于使本實用新型形成系列化、標準化、通用化的新型機械傳動機構(gòu)。
本實用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實施例及其附圖繪出。


圖1是本實用新型循環(huán)滾珠式滾動蝸輪副主視圖；圖2是本實用新型A-A剖視圖；圖3是本實用新型中滾道局部放大圖。
在各附圖中1、蝸桿；2、鋼球；3、蝸輪；4、蝸輪軸；5、調(diào)隙套；6、殼體；7、殼體；8、滾珠護套。
圖1表示的是根據(jù)本實用新型提出的一種新型的蝸輪蝸桿減速器，它由蝸桿1，滾珠2，蝸輪3，蝸輪軸4，調(diào)隙套5，殼體6、7以及滾珠護套8組成。
在圖3中蝸桿1和蝸輪3上均加工有圓弧槽，滾珠2能在其槽中滾動傳遞運動。
下面詳細描述本實用新型循環(huán)滾珠式滾動蝸輪副的結(jié)構(gòu)特點及實現(xiàn)本實用新型的最好方式1、經(jīng)淬火的標準精密鋼球(2)在蝸桿(1)與蝸輪(3)之間沿著特殊設(shè)計的滾道排列成封閉的滾珠鏈，當蝸桿(1)旋轉(zhuǎn)時，鋼球(2)即隨之滾動，循環(huán)往復。
2、蝸桿(1)和蝸輪(3)上的滾道均可設(shè)計成單圓弧型或雙圓弧型槽。
3、根據(jù)模數(shù)系列和鋼球標準可以將蝸輪副設(shè)計成各種系列的循環(huán)滾珠式的滾動蝸輪副，有利于系列化、標準化設(shè)計。
4、每條循環(huán)滾珠鏈的鋼球(2)不宜設(shè)計過多，蝸桿(1)可設(shè)計成多頭，各頭都有各自的循環(huán)滾道。
5、蝸桿(1)形狀可采用圓柱蝸桿，結(jié)構(gòu)比較簡單(多用于單頭)，但傳遞功率有限，一般用在傳遞功率較小的地方。
蝸桿(1)形狀也可采用環(huán)面蝸桿(亦稱圓弧面蝸桿)，較圓柱蝸桿結(jié)構(gòu)復雜，加工難度大，但傳遞功率也較大。由于蝸桿(1)與蝸輪(3)接觸的齒數(shù)較多，宜采用多頭模數(shù)螺紋。
6、循環(huán)鋼球(2)的潤滑方式可選擇為△潤滑脂潤滑方式——一般用在低速；△油杯式外潤滑方式——(在蝸桿與蝸輪外表滾道潤滑方式)——適合于中、高速；△油泵注入內(nèi)潤滑方式(在蝸桿內(nèi)部循環(huán)滾道潤滑方式)——適合于高速。
優(yōu)良的潤滑和鋼球(2)的循環(huán)滾動，新型的蝸輪副不再會有干摩擦而生熱的現(xiàn)象發(fā)生。
7、蝸輪(3)不再使用青銅或銅鋁合金等貴重有色金屬制造。
8、為了便于調(diào)整蝸桿(1)、蝸輪(3)及鋼球(2)之間隙，在蝸輪(3)兩端設(shè)計有調(diào)隙套(5)。通過旋轉(zhuǎn)調(diào)隙套(5)(由于其上軸承孔相對殼體孔為偏心結(jié)構(gòu))從而改變蝸輪(3)中心與蝸桿(1)中心的距離，達到調(diào)整間隙之目的。
權(quán)利要求1.一種循環(huán)滾珠式滾動蝸輪副，由蝸桿(1)、標準精密鋼球(2)、蝸輪(3)組成，其特征是經(jīng)淬火的標準精密鋼球(2)在蝸桿(1)與蝸輪(3)之間沿著特殊設(shè)計的滾道排列成封閉的滾珠鏈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)滾珠式滾動蝸輪副，其特征在于所述的蝸桿(1)是圓柱蝸桿和環(huán)面蝸桿，它上面的模數(shù)螺紋槽形狀為單圓弧或雙圓弧形槽，可以是單頭和多頭；所述的蝸輪(3)上的齒形也是相應的單圓弧或雙圓弧槽形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)滾珠式滾動蝸輪副，其特征在于所述的特殊設(shè)計的滾道是指蝸桿(1)外表面的圓弧槽形模數(shù)螺紡；蝸輪(3)上的圓弧槽形齒；蝸桿(1)上的兩個導珠槽和蝸桿(1)內(nèi)表面的滾珠內(nèi)循環(huán)槽；以及和蝸輪(3)兩側(cè)面相接形成包圍蝸桿(1)和鋼球(2)的滾珠護套(8)。
專利摘要本實用新型屬于蝸輪蝸桿機械傳動機構(gòu)。標準鋼球(2)在蝸桿(1)與蝸輪(3)之間沿特殊設(shè)計的滾道排列成封閉的滾珠鏈。當蝸桿轉(zhuǎn)動時，鋼球即隨之循環(huán)滾動，推動著蝸輪轉(zhuǎn)動作減速運動。本實用新型的優(yōu)點是變傳統(tǒng)蝸輪副的滑動摩擦為滾動摩擦，能提高傳動效率和使用壽命，蝸輪用黑色金屬材料制作能節(jié)約貴重的銅合金。由于滾動體選用國家標準鋼球系列，宜于使本實用新型形成系列化、標準化、通用化的新型機械傳動機構(gòu)。
文檔編號F16H55/02GK2256962SQ9620061
公開日1997年6月25日 申請日期1996年1月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月16日
發(fā)明者彭東明, 江曉波 申請人:彭東明