丝杠螺母副用双螺母自动消回差方法技术

本发明专利技术提出一种丝杠螺母副用双螺母自动消回差方法，双螺母中一个螺母安装在受力部件上，称固定螺母，另一个为非固定螺母，二者之间采用弹性扭转装置使双螺母对向旋转，弹性扭转装置的扭矩大于传动丝杠和螺母副之间无轴向力时的静摩擦扭矩，使双螺母始终能够实现对向旋转并相互压紧，双螺母分别与丝杠螺牙两侧接触，实现自动消除回差间隙；双螺母的对向配合面采用锥面配合，当锥面接触副的当量摩擦系数大于传动螺纹副牙形角的当量摩擦系数时，无论丝杠和螺母之间的传动摩擦扭矩有多大，以及丝杠或螺母无论是正转还是反转，都不会使双螺母中的非固定螺母跟随丝杠旋转，达到消除丝杠和螺母之间的传动间隙的目的，却不会使螺母产生锁死或松脱现象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
机械传动中，螺纹传动被广泛应用在旋转运动变为直线运动的场合。不管是普通螺纹丝杠或者滚珠丝杠还是行星滚柱丝杠，作为高精度运动传递，需要考虑双向传递运动间隙问题，称为回差，消除回差一般称为消隙、消间隙或者消回差。回差往往是由于零件的装配间隙，或者部件磨损导致的。在往复传动过程中，回差间隙的存在会造成运动精度损失，即从动件不能实时准确地跟随主动件运动，主要表现在换向的时候或者往复受载时，严重时造成系统振荡、失调甚至冲击附加载荷。最接近本专利技术的是美国专利5732596，该专利技术于1998年5月公开了一种双螺母消回差方法，该专利中，一个扭力弹簧把两个螺母反方向旋转运动，两个螺母之间放置了一个高摩擦系数的弹性垫圈，靠弹簧扭力和弹性垫圈消除轴向间隙，达到消回差的目的。但是该专利由于采用了人造橡胶类高弹性垫圈，造成了双螺母结构的轴向刚度差，不能满足大负载、高精度的运动传递要求。
技术实现思路
为了克服上述文献中双螺母消间隙的功能缺陷，本专利技术提出一种。本专利技术的技术方案是，其特征在于双螺母的对向配合面采用锥面配合，二者之间采用弹性扭转装置使双螺母对向旋转，实现轴向互相靠近，弹性扭转装置的扭矩大于传动丝杠和螺母副之间无轴向力时的静摩擦扭矩，使双螺母始终能够实现对向旋转并相互压紧，其压紧程度与丝杠传动刚度要求有关；当锥面接触副的当量摩擦系数大于传动螺纹副牙形角的当量摩擦系数时，无论丝杠和螺母之间的传动摩擦扭矩有多大，以及丝杠或螺母无论是正转还是反转，都不会使双螺母中的非固定螺母跟随丝杠旋转，达到消除丝杠和螺母之间的传动间隙的目的，却不会使螺母产生锁死或松脱现象。本专利技术的有益效果是，采用该方法的实现装置所需零件数目更少，制造更简单。双螺母采用锥面定位，精度更高，双螺母接触面之间没有其他弹性部件，具有高的传动刚度， 同时双螺母不会锁死，也不会发生松脱现象，保证了消回差功能的高可靠性。附图说明图1是本专利技术的实施例的结构原理图的剖视。图2是本专利技术的实施例的结构原理图的俯视。图3是本专利技术的实施例的结构原理图的侧视。图4是本专利技术的受力原理图。其中1是固定螺母，2是非固定螺母，3是丝杠，4是螺钉，5是非固定螺母弹簧挡块，6是弹簧，7是固定螺母弹簧挡块。具体实施例方式如图1中，固定螺母1可以固定在主动部件上旋转，或者安装在从动部件上做平动，相应的丝杠3可以安装在从动部件上平动，或者安装在主动部件上旋转。非固定螺母2 和固定螺母1同时与丝杠3的螺纹副配合，弹性扭转装置由非固定螺母弹簧挡块5、固定螺母弹簧挡块7和弹簧6构成，采用螺钉4分别固定在固定螺母1和非固定螺母2上。弹簧 6的弹力迫使非固定螺母2相对固定螺母1旋转，右旋螺纹为顺时针旋转，左旋螺纹为逆时针旋转，将非固定螺母2压向固定螺母1，使它们之间的圆锥配合面贴合。为了保证弹性扭转装置只产生力偶矩，而不对螺纹副产生附加径向力，其应该对称布置。弹簧6也可用使用橡胶类弹性体或者扭转簧丝、片来实现其功能，相应的固定螺母和非固定螺母可以采用加工出孔、槽等形状来安装并承受橡胶类弹性体或者扭转簧丝、片的弹力。下面结合图4详细说明本方法及其原理。如果丝杠螺母副为普通滑动螺纹，如图 4所示，根据螺纹牙形角的定义，螺纹牙形角为90° -β，锥面的顶角为2 α，半锥角即锥面与轴线的夹角为α，双螺母锥面接触副材料之间的摩擦系数为μ α，丝杠螺母配合的螺纹副的摩擦系数为μ0，如果丝杠3受轴向载荷力为F:丝杠螺母副受的轴向力Ne ’ = F由于固定螺母1安装在从动或主动部件上，其要承受载荷，相应地双螺母锥面之间的轴向力Να’ = F当丝杠3旋转时丝杠螺母副之间的楔面的法向反力为Ne = N0，/sin β = F/sin^双螺母锥面之间的法向反力为Na = Na，/sin a = F/sina丝杠螺母副之间的楔面的摩擦力为fe = μ 0Ν0 = μ 0F/sin^ = Fy 0/8 ηβ双螺母锥面之间的摩擦力为fa = μ αΝα = μ aF/sina = Fy a/sina其中μ 0/8 ηβ和μ a/sina称为当量摩擦系数，其对应的摩擦角称为当量摩擦角。设丝杠螺母副的中径为d，双螺母配合锥面的中径为D，则转动丝杠螺母副所需的扭矩为M0 = df0/2 = dF μ 0/2sin β转动双螺母锥面所需的扭矩为Ma = Dfa/2 = DFy a/2sin a双螺母消间隙的关键在于非活动螺母只能由弹性扭转装置驱动对向旋转，使双螺母相互压紧，而不能由其他外力使非活动螺母旋转，这样就可以避免载荷的变动使双螺母的螺牙的距离发生变化。因此转动丝杠螺母副所需的扭矩M0必须小于转动双螺母锥面所需的扭矩Ma，即dFy0/2sin^ <DFya/2sina^ :dy g/sin^ < Dy a/sin a由于双螺母锥面的中径D总是大于丝杠螺母副中径d，所以只要双螺母锥面的当量摩擦系数大于丝杠螺母副的当量摩擦系数，就能保证双螺母的非固定螺母不旋转，即实现不锁死、不松脱。常见的滑动螺纹传动的螺母材料为铜合金，丝杠为钢，其配合的摩擦系数μ 0 0. 15,双螺母均为铜合金，则其摩擦系数μ α 0. 1 0. 2，如果μ e = μ α则有d/sin3 < D/sina，因为 d < D，所以只要sin β > sina，即β > α，无论是丝杠相对于双螺母是正转还是反转，受拉还是受压，双螺母之间的摩擦力矩均大于丝杠螺母副之间的摩擦力矩，就不会出现外力导致非固定螺母相对于固定螺母旋转，只能因为安装之后的装配预留间隙或者磨损造成新的间隙之后，弹性扭转装置的力偶矩使非固定螺母相对于固定螺母自动旋转，达到自动消除螺纹副间隙的目的， 而不会因为外力使双螺母中的非固定螺母相对固定螺母旋转，造成锁死或者松脱。权利要求1.，其特征在于将双螺母的配合面之间加工成锥面配合，使双螺母配合锥面的当量摩擦系数大于丝杠螺母副之间牙形角的当量摩擦系数时，依靠弹性扭转装置的作用，实现双螺母对向旋转并相互压紧，消除丝杠螺母副之间的间隙回差。2.根据权利要求1所述的，其特征在于所述双螺母其中一个固定螺母安装在受力部件上，另外一个不固定，使用弹性扭转装置，使非固定螺母相对于固定螺母对向旋转，螺纹为右旋螺纹时顺时针旋转，螺纹为左旋螺纹时逆时针旋转。3.根据权利要求1所述的，其特征在于所述双螺母两个螺母的轴线在一条线上，双螺母的配合面为锥面，其锥度小于螺纹牙形角的锥面锥度。4.根据权利要求1所述的，其特征在于所述弹性扭转装置主要由弹簧或者非金属弹性体以及挡块构成，其对双螺母施加的扭转力矩，大于丝杠和螺母之间无轴向力时的摩擦扭转力矩，使双螺母能克服与丝杠之间的摩擦扭转力矩。5.权利要求1所述的，其特征在于所述丝杠螺母副可以是普通滑动丝杠、滚珠丝杠或者行星滚柱丝杠。全文摘要本专利技术提出一种，双螺母中一个螺母安装在受力部件上，称固定螺母，另一个为非固定螺母，二者之间采用弹性扭转装置使双螺母对向旋转，弹性扭转装置的扭矩大于传动丝杠和螺母副之间无轴向力时的静摩擦扭矩，使双螺母始终能够实现对向旋转并相互压紧，双螺母分别与丝杠螺牙两侧接触，实现自动消除回差间隙；双螺母的对向配合面采用锥面配合，当锥面接触副的当量本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．丝杠螺母副用双螺母自动消回差方法，其特征在于：将双螺母的配合面之间加工成锥面配合，使双螺母配合锥面的当量摩擦系数大于丝杠螺母副之间牙形角的当量摩擦系数时，依靠弹性扭转装置的作用，实现双螺母对向旋转并相互压紧，消除丝杠螺母副之间的间隙回差。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张春，
申请(专利权)人：湖北汽车工业学院，
类型：发明
国别省市：42