一种差动式滚柱花键副的制作方法

1.本发明涉及一种差动式滚柱花键副，机械传动机构领域。


背景技术：

2.在高精密数控机床、精密光学仪器和天文测量装置中，经常需要装置可以完成直线上的精密调节，通常利用滚珠花键，一端连接需要移动的部分，另一端连接固定端，以类似滚珠丝杠的传动方式，完成直线位移运动。但是这种形式由于钢球在轨道内的运动无序、导程受限、接触点少等原因，导致滚珠花键的整体精度不高，刚性较差，容易发生滚珠碎裂卡死、轨道磨损等故障。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种差动式滚柱花键副，滚柱两端采用圆柱直齿渐开线齿廓，与花键啮合，中间的外螺纹可与螺母的内螺纹啮合，以提高整体传动精度，因此螺母可以在花键平移粗调位置后，通过转动花键，精密微调到需要的位置。通过将滚珠替代为滚柱，提升了承载径向载荷和轴向载荷的能力，有效防止了由于滚珠碎裂、滚道点蚀而造成的卡死及损坏，提升了传动副的可靠性。
4.本发明目的通过以下技术方案予以实现：
5.一种差动式滚柱花键副，包括螺母、花键，以及两个保持架和多个滚柱；
6.每个滚柱，中间有外螺纹，外螺纹的两侧有与花键啮合的直齿齿廓；
7.螺母的中间有内螺纹，与滚柱的外螺纹啮合；螺母的两端各安装一个保持架，且保持架的端面与螺母的端面齐平；滚柱的两端插入保持架的通孔内。
8.一种差动式滚柱花键副，包括螺母、花键，以及两个保持架和多个滚柱；
9.两个保持架安装在螺母的两端，且保持架的端面与螺母的端面齐平；
10.每个保持架上均设有多个通孔，两个保持架上位置相同的一对通孔用于固定一个滚柱；
11.每个滚柱，中间有外螺纹，外螺纹的两侧有与花键啮合的直齿齿廓，且花键贯穿两个保持架；螺母的中间有内螺纹，与滚柱的外螺纹啮合。
12.本发明一实施例中，滚柱与螺母构成螺纹副，其中螺母的内螺纹头数为3，滚柱的外螺纹头数为1，且螺母的内螺纹、滚柱的外螺纹中径值之比为3：1，螺距相等，保证螺纹啮合点处的升角一致。
13.本发明一实施例中，保持架在径向方向上通过定位销与螺母固连一体。
14.本发明一实施例中，滚柱与花键啮合的直齿齿廓为圆柱直齿渐开线齿廓。
15.本发明一实施例中，花键、滚柱两端的直齿构成行星轮系，按照45-15的齿数进行配合，得出减速比为4，即花键转动4圈时，保持架带动滚柱公转1圈，实现转角的微调。
16.本发明一实施例中，在滚柱随花键的运动而发生转动时，由于滚柱中间的螺纹中径与两端直齿分度圆大小不同，使滚柱在自转一周时，滚柱带动螺母在轴向上的移动量小
于螺距，使螺母在轴向上的定位更加精确。
17.本发明一实施例中，对每一个滚柱，滚柱的一端与最接近的螺母的端面的距离为l；螺母上内螺纹与滚柱两个外螺纹的间距相同，且螺母上内螺纹的一个侧面与最接近的滚柱外螺纹的侧面的距离为l，且滚柱外螺纹的另一个侧面与最接近的保持架的端面的最小距离为l。
18.本发明一实施例中，花键上的齿数与行星轮系中心轮齿数相同。
19.本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
20.(1)本发明利用滚柱替代滚珠，提升刚度；
21.(2)本发明利用齿轮传动与螺纹传动相结合，提升精度；
22.(3)本发明采用滚柱螺纹与螺母啮合的方式，大大增加了接触点数量，使刚度增加，导程不再受钢球直径影响，可任意设计导程大小，滚柱运动为行星运动，有效避免了卡死等故障的发生；
23.(4)本发明在整体体积不发生改变的情况下，提升滚柱花键副的传动精度与刚度，与滚珠花键对比，各零件运动唯一且稳定，减少了零件数量，降低了系统误差，允许在局部进行精细调节，提高了操作性。
附图说明
24.图1为差动式滚柱花键副装配图。
25.图2为花键结构示意图。
26.图3为滚柱结构示意图。
27.图4为螺母结构示意图。
28.图5为差动式滚柱花键副装配后的尺寸关系。
具体实施方式
29.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。
30.本发明涉及一种直线传动副，具体涉及一种差动式滚柱花键副。可承载径向载荷和轴向载荷，将齿轮传动、行星运动、螺纹传动等形式有效结合，提升整体刚度、精度和可靠性。其中，花键上的齿数与行星轮系中心轮齿数相同；滚柱两端有与花键啮合的直齿齿廓，中间有外螺纹；螺母中间有内螺纹，与滚柱外螺纹啮合；两端有保持架，通过端面上的孔位约束各个滚柱的径向位置，并在保持架的径向方向通过定位销与螺母固连一体。
31.由于滚柱与螺母的接触点远多于同类滚珠花键中滚珠与花键套的接触点，因此呈现高刚度的特征。滚柱两端采用圆柱直齿渐开线齿廓，可与花键啮合，中间的外螺纹可与螺母的内螺纹啮合，以提高整体传动精度，因此螺母可以在花键平移粗调位置后，通过转动花键，精密微调到需要的位置。通过将滚珠替代为滚柱，提升了承载径向载荷和轴向载荷的能力，有效防止了由于滚珠碎裂、滚道点蚀而造成的卡死及损坏，提升了传动副的可靠性。
32.实施例1：
33.一种差动式滚柱花键副，包括螺母、花键，以及两个保持架和多个滚柱；如图1～4所示。每个滚柱，中间有外螺纹，外螺纹的两侧有与花键啮合的直齿齿廓；螺母的中间有内
螺纹，与滚柱的外螺纹啮合；螺母的两端各安装一个保持架，且保持架的端面与螺母的端面齐平；滚柱的两端插入保持架的通孔内。
34.滚柱与螺母构成螺纹副，其中螺母的内螺纹头数为3，滚柱的外螺纹头数为1，且螺母的内螺纹、滚柱的外螺纹中径值之比为3：1，螺距相等，保证螺纹啮合点处的升角一致，使每一个零件的运动均为单自由度运动，在受到单一驱动时，各零件均存在唯一地运动速度，保持稳定的运动状态。
35.保持架在径向方向上通过定位销与螺母固连一体。
36.滚柱与花键啮合的直齿齿廓为圆柱直齿渐开线齿廓。
37.花键、滚柱两端的直齿构成行星轮系，按照45-15的齿数进行配合，得出减速比为4，即花键转动4圈时，保持架带动滚柱公转1圈，实现转角的微调。
38.在滚柱随花键的运动而发生转动时，由于滚柱中间的螺纹中径与两端直齿分度圆大小不同，使滚柱在自转一周时，滚柱带动螺母在轴向上的移动量小于螺距，使螺母在轴向上的定位更加精确。
39.对每一个滚柱，滚柱的一端与最接近的螺母的端面的距离为l；螺母上内螺纹与滚柱两个外螺纹的间距相同，且螺母上内螺纹的一个侧面与最接近的滚柱外螺纹的侧面的距离为l，且滚柱外螺纹的另一个侧面与最接近的保持架的端面的最小距离为l，如图5所示。
40.花键上的齿数与行星轮系中心轮齿数相同。
41.实施例2：
42.一种差动式滚柱花键副，包括螺母、花键，以及两个保持架和多个滚柱；如图1～4所示。两个保持架安装在螺母的两端，且保持架的端面与螺母的端面齐平；每个保持架上均设有多个通孔，两个保持架上位置相同的一对通孔用于固定一个滚柱；每个滚柱，中间有外螺纹，外螺纹的两侧有与花键啮合的直齿齿廓，且花键贯穿两个保持架；螺母的中间有内螺纹，与滚柱的外螺纹啮合。
43.滚柱与螺母构成螺纹副，其中螺母的内螺纹头数为3，滚柱的外螺纹头数为1，且螺母的内螺纹、滚柱的外螺纹中径值之比为3：1，螺距相等，保证螺纹啮合点处的升角一致，使每一个零件的运动均为单自由度运动，在受到单一驱动时，各零件均存在唯一地运动速度，保持稳定的运动状态。
44.保持架在径向方向上通过定位销与螺母固连一体。
45.滚柱与花键啮合的直齿齿廓为圆柱直齿渐开线齿廓。
46.花键、滚柱两端的直齿构成行星轮系，按照45-15的齿数进行配合，得出减速比为4，即花键转动4圈时，保持架带动滚柱公转1圈，实现转角的微调。
47.在滚柱随花键的运动而发生转动时，由于滚柱中间的螺纹中径与两端直齿分度圆大小不同，使滚柱在自转一周时，滚柱带动螺母在轴向上的移动量小于螺距，使螺母在轴向上的定位更加精确。
48.对每一个滚柱，滚柱的一端与最接近的螺母的端面的距离为l；螺母上内螺纹与滚柱两个外螺纹的间距相同，且螺母上内螺纹的一个侧面与最接近的滚柱外螺纹的侧面的距离为l，且滚柱外螺纹的另一个侧面与最接近的保持架的端面的最小距离为l，如图5所示。
49.花键上的齿数与行星轮系中心轮齿数相同。
50.本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
51.本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。