一种精密轴向位移传动装置制造方法及图纸

一种箱体结构的精密轴向位移传动装置，包括箱体、一根输入轴、两根传动轴、三根轴线共面的螺杆轴组成平行啮合的螺纹传动副，所述三根螺杆轴为两根长螺纹螺杆轴和一根短螺纹螺杆轴，所述长螺纹螺杆轴之一，支承于前箱体轴承孔内作为位移传动的定位基准；所述长螺纹螺杆轴之二，支承于前箱体轴承孔内起消除啮合间隙作用；所述短螺纹螺杆轴为锥度销连接螺杆与芯轴的分体结构，所述芯轴支承于前箱体轴承孔内起位移传动作用。支承于后箱体上部的输入轴，其上齿轮通过两根中间传动轴上的齿轮分别带动位于三根螺杆轴后端的齿轮，以使三根螺杆轴差速转动。相对于传统螺杆螺母传动副，本发明专利技术可大幅提高轴向位移的最小精度刻度。

【技术实现步骤摘要】
一种精密轴向位移传动装置
本专利技术涉及一种精密轴向位移传动装置，属于一种全新啮合方式而形成的螺纹传动副。
技术介绍
传统的机械式精密轴向位移传动装置多采用螺杆（丝杆）、螺母的形式，以目前的加工手段和对螺纹齿形的强度要求，螺纹螺距只能做到毫米级至1/10毫米级。因此主动件转动一周，从动件只能轴向移动至多零点几毫米，要想获得微小的轴向位移量，主动件的转动角度就要很小，当主动件的转动角度过小时，因机械系统存在的惯性、静摩擦力及刚性问题，从动件不能百分之百地跟随响应，从而产生误差。并且传统的螺杆螺母传动副要想获得高的轴向位移传动精度，形成传动副的螺杆螺母必须达到更高的加工精度，螺杆螺母的内外螺纹面必须经过磨削加工，但内径细小的内螺纹难以磨削加工。因此轴向位移传动精度的再提高受到一定的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种箱体结构的精密轴向位移传动装置，相对于传统螺杆螺母传动副，本专利技术可大幅提高位移传动的最小精度刻度。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的，一种箱体结构的精密轴向位移传动装置，包括箱体、一根输入轴、两根传动轴、三根轴线共面的螺杆轴组成平行啮合的螺纹传动副；箱体包括前箱体和后箱体；输入轴通过一对滑动轴承支承于后箱体上部；两根传动轴位于后箱体中部，两根传动轴分别通过齿轮与输入轴上的齿轮相啮合，两根传动轴、输入轴平行设置；所述螺纹传动副位于箱体下部，螺纹传动副包括两根长螺纹螺杆轴和一根短螺纹螺杆轴，两根长螺纹螺杆轴、一根短螺纹螺杆轴、输入轴平行设置，短螺纹螺杆轴位于两根长螺纹螺杆轴之间，短螺纹螺杆轴作为输出轴；其中第一长螺纹螺杆轴通过一对向心推力球轴承支承于前箱体上作为位移传动的定位基准，第二长螺纹螺杆轴通过向心推力球轴承和滑动轴承支承于前箱体上起消除啮合间隙作用，两根长螺纹螺杆轴延伸至后箱体中；短螺纹螺杆轴包括芯轴和芯轴上的螺杆，芯轴通过滑动轴承支承于前箱体上起位移传动（输出）作用，芯轴上的螺杆位于前箱体内，芯轴上的螺杆与两侧的长螺纹螺杆螺纹相啮合形成螺纹啮合传动副；后箱体内第一长螺纹螺杆轴上设置的齿轮和短螺纹螺杆轴芯轴上设置的齿轮分别与同一根传动轴上设置的齿轮相啮合，第二长螺纹螺杆轴上设置的齿轮与另一个传动轴上设置的齿轮相啮合；所述输入轴与所述两根长螺纹螺杆轴上的齿轮参数相同；所述两根传动轴上的齿轮参数相同；所述短螺纹螺杆轴上的齿轮与所述两根长螺纹螺杆轴上的齿轮模数相同而齿数相差为一齿；所述输入轴上齿轮通过两根传动轴上的齿轮分别带动位于螺纹传动副的三根螺杆轴后端的齿轮，输入轴转动时，两根长螺纹螺杆轴获得同步等速转动，短螺纹螺杆轴获得相对于长螺纹螺杆轴为差速的转动。进一步地，所述长螺纹螺杆轴为阶梯轴，前箱体内的长螺纹螺杆轴为螺杆，用以形成螺纹啮合传动副；后箱体中的长螺纹螺杆轴为直轴，直轴上安装传动齿轮。进一步地，所述短螺纹螺杆轴为阶梯轴，前箱体内的短螺纹螺杆轴为螺杆，用以形成螺纹啮合传动副，后箱体中的短螺纹螺杆轴为直轴，直轴上安装传动齿轮，短螺纹螺杆轴上的螺杆分度圆直径大于所述长螺纹螺杆轴的分度圆直径。进一步地，起消除啮合间隙作用的所述长螺纹螺杆轴前端轴承压盖上设有调整垫片。进一步地，所述前箱体为密封结构，所述螺纹传动副的长、短螺纹螺杆轴半浸于油中，作为位移传动定位基准的长螺纹螺杆轴的螺杆后轴颈轴承压盖设有挡油密封圈。进一步地，所述短螺纹螺杆轴的螺杆与芯轴为分体结构，通过锥度销相连接。进一步地，所述后箱体内的芯轴通过导向长键与齿轮轴套形成滑动配合，所述齿轮轴套通过一对向心球轴承和隔套支承于后箱体轴承孔内。进一步地，所述螺纹传动副以短螺纹螺杆轴轴线为圆心线，在其一定半径的圆周面上等分排列偶数个长螺纹螺杆轴，起定位作用的长螺纹螺杆轴和起消隙作用的长螺纹螺杆轴呈间隔排列。进一步地，所述两根长螺纹螺杆轴和一根短螺纹螺杆轴皆为单头螺纹螺杆，三者螺杆螺纹齿形、模数、旋向相同；并且两根长螺纹螺杆轴的螺杆分度圆直径也一样。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：第一，本专利技术基本原理是参数完全相同的两根螺杆，彼此轴线平行、螺纹峰谷相扣而形成啮合时，如果两者同向等速转动（螺纹啮合处有相对滑动），则沿轴线方向两者不产生相互位移；也就是说当两者有转速差时，彼此产生了相互轴向位移。其突出特点是，螺杆转动一圈，其相互轴向位移量可以是螺杆螺距的几十分之一，它大大提高了螺纹传动副轴向位移的最小精度刻度，其可应用于机电系统行程末端的精确定位，也可在测量领域发挥特长。第二，本专利技术的精密轴向位移传动装置的技术核心是：分别以一对向心推力球轴承和一对滑动轴承支承于前箱体中的长、短螺纹螺杆轴彼此形成轴线平行、螺纹峰谷相扣的全新啮合关系。长螺纹螺杆轴通过一对向心推力球轴承和其两端轴承压盖的配合、预紧获得精确的轴向定位；短螺纹螺杆轴之芯轴通过一对滑动轴承达到既能转动又能轴向移动；螺纹齿形、模数、旋向完全相同的长、短螺纹螺杆轴彼此螺纹啮合，当它们同向差速转动时，短螺纹螺杆轴就相对长螺纹螺杆轴产生轴向位移，其轴向位移量相对于长螺纹螺杆轴转动一圈而言是螺距（单头螺纹）与转速差率的乘积；轴向位移方向由螺纹旋向、螺杆转动方向和螺杆转动速差正负而决定。第三，本专利技术的精密轴向位移传动装置消除位移回程间隙的方式是：与起定位作用的长螺纹螺杆轴之螺杆参数完全一致的，并与其相对短螺纹螺杆轴呈对称共面排列的另一长螺纹螺杆轴，通过向心推力球轴承和滑动轴承而处于轴向浮动状态，经过前端轴承压盖调整垫片的调整而产生微小的轴向移动，从而消除三根长、短螺纹螺杆轴之间的两两啮合间隙。第四，本专利技术的精密轴向位移装置，属于滑动摩擦传动副，容易磨损而影响传动精度，故前箱体设计为密封结构以使相啮合的三根长、短螺纹螺杆轴半浸于润滑油中来减少磨损。因而起定位作用的长螺纹螺杆轴其螺杆后轴承压盖带有挡油密封圈。第五，作为本专利技术装置的进一步改进，螺纹相啮合的长、短螺纹螺杆轴之数量比例和排列方式可以有以下新的形式：以短螺纹螺杆轴轴线为圆心线，在其一定半径的圆周面上等分排列偶数个长螺纹螺杆轴，并且，起定位作用的长螺纹螺杆轴和起消隙作用的长螺纹螺杆轴呈间隔排列状态。第六，为使长、短螺纹螺杆轴获得转动速差，本专利技术装置后箱体内的传动齿轮组采用了以下参数设计和传动排列方式：输入轴及两根长螺纹螺杆轴上的传动齿轮参数一致；两根传动轴上的传动齿轮参数一致；短螺纹螺杆轴上的传动齿轮与长螺纹螺杆轴上的齿轮相比模数一致而齿数相差为一齿。输入轴上的传动齿轮通过一根传动轴上的齿轮分别带动起定位作用的长螺纹螺杆轴上的齿轮和短螺纹螺杆轴上的齿轮转动；同时输入轴上的传动齿轮也通过另一根传动轴上的齿轮带动起消隙作用的长螺纹螺杆轴的齿轮转动。第七，根据后箱体内的齿轮组之齿轮参数设计和传动排列方式，本专利技术装置取得提高位移传动最小精度刻度的实质效果是：设长、短螺纹螺杆轴为单头螺纹且螺距为P，两者转速分别为N长、N短；设输入轴转速为N入；设短螺纹螺杆轴、起定位作用长螺纹螺杆轴、起消隙作用长螺纹螺杆轴、两根传动轴及输入轴上的齿轮齿数分别为Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6，其中Z2=Z3=Z6，Z4=Z5。则输入轴每转对应的短螺纹螺杆轴轴向位移量S=（PN短-PN长）/N入=P（N短-N长）/N长=P（N短/N长-1）=P（Z2/Z1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种箱体结构的精密轴向位移传动装置，其特征是，包括箱体、一根输入轴、两根传动轴、三根轴线共面的螺杆轴组成平行啮合的螺纹传动副；箱体包括前箱体和后箱体；输入轴通过一对滑动轴承支承于后箱体上部；两根传动轴位于后箱体中部，两根传动轴分别通过齿轮与输入轴上的齿轮相啮合，两根传动轴、输入轴平行设置；所述螺纹传动副位于箱体下部，螺纹传动副包括两根长螺纹螺杆轴和一根短螺纹螺杆轴，两根长螺纹螺杆轴、一根短螺纹螺杆轴、输入轴平行设置，短螺纹螺杆轴位于两根长螺纹螺杆轴之间，短螺纹螺杆轴作为输出轴；其中一根长螺纹螺杆轴通过一对向心推力球轴承支承于前箱体上作为位移传动的定位基准，另一根长螺纹螺杆轴通过向心推力球轴承和滑动轴承支承于前箱体上起消除啮合间隙作用，两根长螺纹螺杆轴延伸至后箱体中；短螺纹螺杆轴包括芯轴和芯轴上的螺杆，芯轴通过滑动轴承支承于前箱体上起位移传动作用，芯轴上的螺杆位于前箱体内，芯轴上的螺杆与两侧的长螺纹螺杆螺纹相啮合形成螺纹啮合传动副，螺纹啮合传动副位于前箱体内；后箱体内一根长螺纹螺杆轴上设置的齿轮和短螺纹螺杆轴芯轴上设置的齿轮分别与同一根传动轴上设置的齿轮相啮合，另一根长螺纹螺杆轴上设置的齿轮与另一个传动轴上设置的齿轮相啮合； 所述输入轴与所述两根长螺纹螺杆轴上的齿轮参数相同；所述两根传动轴上的齿轮参数相同；所述短螺纹螺杆轴上的齿轮与所述两根长螺纹螺杆轴上的齿轮模数相同而齿数相差为一齿；所述输入轴上齿轮通过两根传动轴上的齿轮分别带动位于螺纹传动副的三根螺杆轴后端的齿轮，输入轴转动时，两根长螺纹螺杆轴获得同步等速转动，短螺纹螺杆轴获得相对于长螺纹螺杆轴为差速转动。...

【技术特征摘要】
1.一种箱体结构的精密轴向位移传动装置，其特征是，包括箱体、一根输入轴、两根传动轴、三根轴线共面的螺杆轴组成平行啮合的螺纹传动副；箱体包括前箱体和后箱体；输入轴通过一对滑动轴承支承于后箱体上部；两根传动轴位于后箱体中部，两根传动轴分别通过齿轮与输入轴上的齿轮相啮合，两根传动轴、输入轴平行设置；所述螺纹传动副位于箱体下部，螺纹传动副包括两根长螺纹螺杆轴和一根短螺纹螺杆轴，两根长螺纹螺杆轴、一根短螺纹螺杆轴、输入轴平行设置，短螺纹螺杆轴位于两根长螺纹螺杆轴之间，短螺纹螺杆轴作为输出轴；其中第一长螺纹螺杆轴通过一对向心推力球轴承支承于前箱体上作为位移传动的定位基准，第二长螺纹螺杆轴通过向心推力球轴承和滑动轴承支承于前箱体上起消除啮合间隙作用，两根长螺纹螺杆轴延伸至后箱体中；短螺纹螺杆轴包括芯轴和芯轴上的螺杆，芯轴通过滑动轴承支承于前箱体上起位移传动作用，芯轴上的螺杆位于前箱体内，芯轴上的螺杆与两侧的长螺纹螺杆螺纹相啮合形成螺纹啮合传动副，螺纹啮合传动副位于前箱体内；后箱体内第一长螺纹螺杆轴上设置的齿轮和短螺纹螺杆轴芯轴上设置的齿轮分别与同一根传动轴上设置的齿轮相啮合，第二长螺纹螺杆轴上设置的齿轮与另一个传动轴上设置的齿轮相啮合；所述输入轴与所述两根长螺纹螺杆轴上的齿轮参数相同；所述两根传动轴上的齿轮参数相同；所述短螺纹螺杆轴上的齿轮与所述两根长螺纹螺杆轴上的齿轮模数相同而齿数相差为一齿；所述输入轴上齿轮通过两根传动轴上的齿轮分别带动位于螺纹传动副的三根螺杆轴后端的齿轮，输入轴转动时，两根长螺纹螺杆轴获得同步等速转动，短螺纹螺杆轴获得相对于长螺纹螺杆轴为差速的转动。2.根据权利要求1所述箱体结构的精密轴向位移传动装置，其特征是，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，李想，
申请(专利权)人：李想，
类型：发明
国别省市：江苏;32