滚珠丝杠论文和设计-陈超

全文摘要

本实用新型提出一种滚珠丝杠，其包括：丝杆，丝杆的外周设置有多条第一沟槽，每条第一沟槽形成为在丝杆的周向上闭合的环状；轴套，轴套套设于丝杆，轴套的内表面设置有沿螺旋线方向延伸第二沟槽，第一沟槽和第二沟槽交叉；以及多个滚动体，多个滚动体镶嵌于第一沟槽和第二沟槽的交叉位置，在丝杆和轴套相对转动时，滚动体能够在第一沟槽和第二沟槽的交叉位置自转和\/或滚动。采用上述技术方案的滚珠丝杠中的滚动体可以在第一沟槽和第二沟槽的交叉位置自转和\/或滚动，不需要在轴套上加工回流道，就可以通过滚动体减小丝杆和轴套之间的摩擦，这样不仅可以使轴套加工简单，制造成本下降，而且解决了滚动体运行卡涩的问题。

主设计要求

1.一种滚珠丝杠，其特征在于，所述滚珠丝杠包括：丝杆，所述丝杆的外周设置有多条第一沟槽，每条所述第一沟槽形成为在所述丝杆的周向上闭合的环状；轴套，所述轴套套设于所述丝杆，所述轴套的内表面设置有沿螺旋线方向延伸第二沟槽，所述第一沟槽和所述第二沟槽交叉；以及多个滚动体，所述多个滚动体镶嵌于所述第一沟槽和所述第二沟槽的交叉位置，在所述丝杆和所述轴套相对转动时，所述滚动体能够在所述第一沟槽和所述第二沟槽的交叉位置自转和\/或滚动，所述滚动体随着所述丝杆在所述轴套的轴向上相对于所述轴套移动。

设计方案

1.一种滚珠丝杠，其特征在于，所述滚珠丝杠包括：

丝杆，所述丝杆的外周设置有多条第一沟槽，每条所述第一沟槽形成为在所述丝杆的周向上闭合的环状；

轴套，所述轴套套设于所述丝杆，所述轴套的内表面设置有沿螺旋线方向延伸第二沟槽，所述第一沟槽和所述第二沟槽交叉；以及

多个滚动体，所述多个滚动体镶嵌于所述第一沟槽和所述第二沟槽的交叉位置，在所述丝杆和所述轴套相对转动时，所述滚动体能够在所述第一沟槽和所述第二沟槽的交叉位置自转和\/或滚动，所述滚动体随着所述丝杆在所述轴套的轴向上相对于所述轴套移动。

2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述滚珠丝杠还包括保持架，在所述滚珠丝杠的径向上，所述保持架设置于所述丝杆和所述轴套之间，所述保持架设置有用于容纳所述滚动体的定位槽。

3.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其特征在于，每条所述第一沟槽均形成于与所述丝杆的轴向垂直的平面内，多条所述第一沟槽相互平行地设置。

4.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述多条第一沟槽中任意两条相邻的所述第一沟槽之间具有相同或不同的距离。

5.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其特征在于，相邻两条所述第一沟槽之间的距离大于或小于所述第二沟槽的螺距，所述第二沟槽设置有一条或多条。

6.根据权利要求5所述的滚珠丝杠，其特征在于，至少4个所述滚动体镶嵌于所述第一沟槽和所述第二沟槽的交叉位置。

7.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述第二沟槽设置有多条，多条所述第二沟槽具有相同的导程从而使得多条所述第二沟槽之间相互平行，多条所述第二沟槽在所述轴套的周向上均匀或不均匀的间隔开。

8.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其特征在于，全部或部分的所述第一沟槽中嵌入所述滚动体；并且\/或者，

全部或部分的所述第二沟槽中嵌入所述滚动体。

9.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其特征在于，相邻两条所述第一沟槽之间的距离等于所述第二沟槽的螺距或者所述第二沟槽的螺距的整数倍，所述第一沟槽至少设置两条，所述第二沟槽至少设置三条。

10.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述多条第一沟槽所占据的所述丝杆的轴向长度小于所述第二沟槽所占据的所述轴套的轴向长度。

11.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述多个滚动体与所述第一沟槽相切，所述多个滚动体与所述第二沟槽相切，所述多个滚动体为形状相同或形状不同的回转体。

12.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述多个滚动体为球体。

13.根据权利要求1所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述轴套中不设置供所述滚动体循环的回流道。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于机械传动技术领域，具体涉及一种滚珠丝杠。

背景技术

滚珠丝杠是一种将旋转运动转化为直线运动的机械传动装置，其具有摩擦小、效率高、寿命长、体积小、承载能力强等特点，被广泛地应用于精密仪器、数控机床、武器装备、工业机器人、医疗器械和航空航天等领域。

一种现有技术的滚珠丝杠包括丝杆、轴套和滚珠，轴套套设于丝杆，丝杆和轴套上开设有螺旋槽。在丝杆和轴套之间放入滚珠，滚珠既可以自转又可以循环滚动，使丝杆与轴套之间的摩擦为滚动摩擦，因而大大地减小了摩擦阻力，提高了传动效率。该结构需要在轴套加工回流道或在轴套上安装反向器，以便滚珠通过回流道返回轴套和丝杆之间循环。现有技术的滚珠丝杠在运行过程中滚珠在经过回流道时运动方向突然变化，会造成滚珠丝杠运行卡涩，不平顺，产生振动和噪音。并且回流道结构复杂，加工精度要求高，加工难度大，加工成本高，回流道也导致轴套的径向尺寸较大，使滚珠丝杠不适用于狭小的空间。

实用新型内容

基于上述现有技术的问题，本实用新型旨在提出一种滚珠丝杠，解决现有技术的滚珠丝杠结构复杂、加工成本高和运行卡涩的问题。

本实用新型提出一种滚珠丝杠，所述滚珠丝杠包括：

丝杆，所述丝杆的外周设置有多条第一沟槽，每条所述第一沟槽形成为在所述丝杆的周向上闭合的环状；

轴套，所述轴套套设于所述丝杆，所述轴套的内表面设置有沿螺旋线方向延伸第二沟槽，所述第一沟槽和所述第二沟槽交叉；以及

多个滚动体，所述多个滚动体镶嵌于所述第一沟槽和所述第二沟槽的交叉位置，在所述丝杆和所述轴套相对转动时，所述滚动体能够在所述第一沟槽和所述第二沟槽的交叉位置自转和\/或滚动，所述滚动体随着所述丝杆在所述轴套的轴向上相对于所述轴套移动。

优选地，所述滚珠丝杠还包括保持架，在所述滚珠丝杠的径向上，所述保持架设置于所述丝杆和所述轴套之间，所述保持架设置有用于容纳所述滚动体的定位槽。

优选地，每条所述第一沟槽均形成于与所述丝杆的轴向垂直的平面内，多条所述第一沟槽相互平行地设置。

优选地，所述多条第一沟槽中任意两条相邻的所述第一沟槽之间具有相同或不同的距离。

优选地，相邻两条所述第一沟槽之间的距离大于或小于所述第二沟槽的螺距，所述第二沟槽设置有一条或多条。

优选地，至少4个所述滚动体镶嵌于所述第一沟槽和所述第二沟槽的交叉位置。

优选地，所述第二沟槽设置有多条，多条所述第二沟槽具有相同的导程从而使得多条所述第二沟槽之间相互平行，多条所述第二沟槽在所述轴套的周向上均匀或不均匀的间隔开。

优选地，全部或部分的所述第一沟槽中嵌入所述滚动体；并且\/或者，

全部或部分的所述第二沟槽中嵌入所述滚动体。

优选地，相邻两条所述第一沟槽之间的距离等于所述第二沟槽的螺距，所述第一沟槽至少设置两条，所述第二沟槽至少设置三条。

优选地，所述多条第一沟槽所占据的所述丝杆的轴向长度小于所述第二沟槽所占据的所述轴套的轴向长度。

优选地，所述多个滚动体与所述第一沟槽相切，所述多个滚动体与所述第二沟槽相切，所述多个滚动体为形状相同或形状不同的回转体。

优选地，所述多个滚动体为球体。

优选地，所述轴套中不设置供所述滚动体循环的回流道。

采用上述技术方案的滚珠丝杠中的滚动体可以在第一沟槽和第二沟槽的交叉位置自转和\/或滚动，不需要在轴套上加工回流道，这样不仅可以使轴套加工简单，制造成本下降，而且可以解决滚动体经过回流道时容易磨损的问题，使滚珠丝杠运行平顺。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的第一实施方式的滚珠丝杠的结构示意图。

图2示出了根据本实用新型的第一实施方式的滚珠丝杠的剖视图。

图3示出了根据本实用新型的第一实施方式的滚珠丝杠的剖开的局部结构示意图(省略保持架)。

图4示出了根据本实用新型的第一实施方式的滚珠丝杠的爆炸结构示意图。

图5示出了根据本实用新型的第一实施方式的滚珠丝杠的轴套的剖视图。

图6示出了根据本实用新型的第一实施方式的滚珠丝杠的丝杆的结构示意图。

图7示出了根据本实用新型的第二实施方式的滚珠丝杠的结构示意图 (示出了滚动体)。

图8示出了根据本实用新型的第二实施方式的滚珠丝杠的局部剖开的结构示意图。

图9示出了根据本实用新型的第二实施方式的滚珠丝杠的剖视图。

图10示出了根据本实用新型的第三实施方式的滚珠丝杠的局部剖开的结构示意图。

图11示出了根据本实用新型的第三实施方式的滚珠丝杠的轴套的结构示意图。

图12示出了根据本实用新型的第四实施方式的滚珠丝杠的局部剖开的结构示意图。

图13示出了根据本实用新型的第四实施方式的滚珠丝杠的丝杆的结构示意图。

图14示出了根据本实用新型的又一实施方式的滚珠丝杠的局部剖视图。

图15示出了根据本实用新型的又一实施方式的滚珠丝杠的滚动体的结构示意图。

图16示出了根据本实用新型的再一实施方式的滚珠丝杠的局部剖视图。

图17示出了根据本实用新型的再一实施方式的滚珠丝杠的滚动体的结构示意图。

图18示出了根据本实用新型的还一实施方式的滚珠丝杠的保持架的结构示意图。

附图标记说明<\/u>

1 丝杆 11 第一沟槽

2 轴套 21 第二沟槽

3 滚动体

4 保持架 41 定位槽

A 轴向 R 径向 C 周向。

具体实施方式

下面参照附图描述本实用新型的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本实用新型，而不用于穷举本实用新型的所有可行的方式，也不用于限制本实用新型的范围。

第一实施方式<\/u>

如图1至图6所示，本实用新型提供一种滚珠丝杠，其包括丝杆1、轴套2、滚动体3和保持架4。

丝杆1整体为圆柱状，丝杆1的外周设置有沿周向C延伸的多条第一沟槽 11，第一沟槽11形成为闭合形状。第一沟槽11的沿垂直于第一沟槽11的延伸方向的平面的截面可以为弧形。第一沟槽11所在的平面与丝杆1的轴向A可以是垂直的。多条第一沟槽11相互平行地设置，并且相邻的两条第一沟槽11之间可以具有相同的距离。

轴套2整体可以为圆筒状，轴套2套设于丝杆1，轴套2的内周面设置有沿螺旋线方向延伸的第二沟槽21，第二沟槽21可以设置有多条。例如第二沟槽21可以为4条，4条第二沟槽21可以具有相同的导程并且在轴套2的周向C上均匀的间隔开。相邻两条第一沟槽11之间的距离等于第二沟槽21的螺距。需要说明，相邻两条第一沟槽11之间的距离是指相邻两条第一沟槽11的同一部位之间的距离，例如相邻两条第一沟槽11的中心线之间的距离。对于多头螺纹来说，螺距为两条相邻的第一沟槽11之间的距离，螺距等于导程除以螺纹的头数。第二沟槽21的沿垂直于第二沟槽21的延伸方向的平面的截面可以为弧形。第一沟槽11和第二沟槽21交叉设置，在该实施方式中，每条第一沟槽11 与4条第二沟槽21形成4处交叉位置。

多条第一沟槽11所占据的丝杆1的轴向长度小于第二沟槽21所占据的轴套2的轴向长度。特别地，丝杆1的轴向A上的部分区域设置有第一沟槽11，例如丝杆1的轴向A上的中间部分设置有第一沟槽11，轴套2轴向上的全部位置设置有第二沟槽21。

滚动体3镶嵌于第一沟槽11和第二沟槽21的交叉位置，滚动体3可以设置有多个。滚动体3可以为球体，滚动体3与第一沟槽11和第二沟槽21均相切。滚动体3可以在第一沟槽11和第二沟槽21内转动，特别是在丝杆1和轴套2相对转动时，滚动体3可以在第一沟槽11和第二沟槽21的交叉位置自转和\/或滚动，滚动体3沿着第二沟槽21移动，但是又不会脱离其所在的第一沟槽11。整体上看，在轴套2转动时，滚动体3的位置随丝杆1沿轴向A移动，滚动体3 不必经过回流道而导致运动方向变化。滚动体3减小丝杆1和轴套2之间的摩擦。

在本实施方式中，每条第一沟槽11中设置有多个滚动体3，例如4个，4 个滚动体3在丝杆1的周向C上均匀的间隔开。可以理解，多个滚动体3之间不接触，可以减少滚动体3之间摩擦产生的阻力和噪声，从而使滚珠丝杠运行平顺，噪音小，还可以具有较快的运行速度。

保持架4整体为圆筒状，保持架4套设于丝杆1，在径向R上，保持架4位于丝杆1和轴套2之间。保持架4设置有用于容纳滚动体3的多个定位槽41，定位槽41可以为圆形孔。

可以理解，由于在本实施方式中，丝杆1的第一沟槽11为在丝杆1的外周面封闭的环形。在轴套2转动使丝杆1沿着轴向A相对于轴套2移动时，虽然滚动体3会沿着轴套2的第二沟槽21移动，但滚动体3不会脱离其所在的第一沟槽11，因而，滚动体3整体上随着丝杆1沿轴向A移动。在本实施方式的滚珠丝杠中，不必在轴套2中加工回流道或在轴套2上安装反向器。这减小了轴套 2的尺寸和简化了轴套2的结构，使得滚珠丝杠的径向尺寸可以变小，生产成本可以降低。

在本实施方式中，一个环形的第一沟槽11所在的平面与轴向A垂直，然而，本实用新型不限于此，只要第一沟槽11在丝杆的外周面形成封闭的环形即可。

第二实施方式<\/u>

根据本实用新型的第二实施方式的滚珠丝杠的整体结构与第一实施方式的滚珠丝杠相同。在本实施方式中，对于与第一实施方式相同的部件标注相同的附图标记，并省略对这些部件的详细说明。

如图7至图9所示，丝杆1的外周设置有沿周向C延伸的多条第一沟槽11，第一沟槽11形成为闭合形状。

轴套2的内周面设置有沿螺旋线方向延伸的第二沟槽21，第二沟槽21可以设置有多条。相邻两条第一沟槽11之间的距离等于第二沟槽21的螺距或者第二沟槽21的螺距的整数倍。

可以理解，为了使轴套2保持稳定，每条第一沟槽11与第二沟槽21形成三处交叉位置，即第二沟槽21可以至少设置有三条。滚动体3镶嵌在第一沟槽11和第二沟槽21的交叉位置。同样为了使轴套2保持稳定，第一沟槽11可以至少设置有两条，优选地，两条第一沟槽11在丝杆1的轴向A上间隔开。优选至少设置6个滚动体3。

可以理解，在轴套2转动使丝杆1沿着轴向A相对于轴套2移动时，滚动体 3可以在第一沟槽11和第二沟槽21的交叉位置自转和\/或滚动，滚动体3会沿着轴套2的第二沟槽21移动，但滚动体3不会脱离其所在的第一沟槽11。整体上看，在轴套2转动时，滚动体3的位置随丝杆1沿轴向A移动。滚动体3减小丝杆1和轴套2之间的摩擦。

第三实施方式<\/u>

根据本实用新型的第二实施方式的滚珠丝杠的整体结构与第一实施方式的滚珠丝杠相同。在本实施方式中，对于与第一实施方式相同的部件标注相同的附图标记，并省略对这些部件的详细说明。

如图10和图11所示，丝杆1的外周设置有沿周向C延伸的多条第一沟槽11，第一沟槽11形成为闭合形状。

轴套2的内周面设置有沿螺旋线方向延伸的第二沟槽21，第二沟槽21可以设置有一条。在该实施方式中，每条第一沟槽11与第二沟槽21形成1处交叉位置。滚动体3镶嵌在第一沟槽11和第二沟槽21的交叉位置。可以理解，由于仅有一条第二沟槽21，因此每条第一沟槽11中至多设置1个滚动体3。可以理解，可以在部分的第一沟槽11中嵌入滚动体3，而不必须在每条第一沟槽11中均嵌入滚动体3。

可以理解，由于该实施方式中仅有1条第二沟槽21镶嵌有滚动体3，因此轴套2也可以设置多条第二沟槽，而在多条第二沟槽中的部分第二沟槽中嵌入滚动体3。

可以理解，在轴套2转动使丝杆1沿着轴向A相对于轴套2移动时，滚动体 3可以在第一沟槽11和第二沟槽21的交叉位置自转和\/或滚动，滚动体3会沿着轴套2的第二沟槽21移动，但滚动体3不会脱离其所在的第一沟槽11。整体上看，在轴套2转动时，滚动体3的位置随丝杆1沿轴向A移动。滚动体3减小丝杆1和轴套2之间的摩擦。

相邻两条第一沟槽11之间的距离可以大于或小于第二沟槽21的螺距，既相邻两条第一沟槽11之间的距离不等于第二沟槽21的螺距。如图10所示，在该实施方式中，相邻两条第一沟槽11之间的距离小于第二沟槽21的螺距。为了使轴套2保持稳定，优选至少设置4个滚动体3。

第四实施方式<\/u>

根据本实用新型的第三实施方式的滚珠丝杠的整体结构与第二实施方式的滚珠丝杠相同。在本实施方式中，对于与第二实施方式相同的部件标注相同的附图标记，并省略对这些部件的详细说明。

如图12和图13所示，丝杆1的外周设置有沿周向C延伸的多条第一沟槽11，第一沟槽11形成为闭合形状，多条第一沟槽11相互平行地设置，并且相邻的两条第一沟槽11之间可以具有不同的距离。也就是说，某条第一沟槽11与其轴向一侧的相邻的另一条第一沟槽11的距离和该某条第一沟槽11与其轴向另一侧的相邻的再一条第一沟槽11的距离可以不同。在该实施方式中，例如丝杆1可以设置有4条第一沟槽11，部分的相邻两条第一沟槽11之间的距离可以大于第二沟槽21的螺距，部分的相邻两条第一沟槽11之间的距离可以等于第二沟槽21的螺距。

轴套2的内周面设置有沿螺旋线方向延伸的第二沟槽21，第二沟槽21可以设置有多条，例如第二沟槽21可以为4条。4条第二沟槽21可以具有相同的导程并且在轴套2的周向C上均匀的间隔开。相邻两条第一沟槽11之间的距离可以大于或小于第二沟槽21的螺距，在该实施方式中，相邻两条第一沟槽11 之间的距离等于第二沟槽21的螺距或者等于第二沟槽21的螺距的整数倍。每条第一沟槽11与第二沟槽21形成4处交叉位置。滚动体3镶嵌在第一沟槽11和第二沟槽21的交叉位置。滚动体3可以仅嵌入部分的交叉位置，例如滚动体3 镶嵌于第二沟槽21与3条第一沟槽11的交叉位置，即4条第一沟槽11中的3条第一沟槽11镶嵌有滚动体3。为了使轴套2保持稳定，优选至少设置4个滚动体3。

可以理解，在轴套2转动时，滚动体3可以在第一沟槽11和第二沟槽21的交叉位置自转和\/或滚动，滚动体3会沿着轴套2的第二沟槽21移动，但滚动体3不会脱离其所在的第一沟槽11。整体上看，在轴套2转动时，滚动体3的位置随丝杆1沿轴向A移动。滚动体3减小丝杆1和轴套2之间的摩擦。

虽然在以上具体实施方式中对本实用新型的具体技术方案进行了详细地阐述，但是还需要说明的是：

(1)如图14至图17所示，根据本实用新型的滚动体3不仅可以为球体，还可以是其他形状的回转体，例如圆锥状或圆鼓状。不同形状的滚动体可以混合装入第一沟槽和第二沟槽的交叉位置。

(2)根据本实用新型的第一沟槽11和第二沟槽21的沿垂直于自身的延伸方向的平面的截面不仅可以是弧形，也可以是三角形或其他形状。

(3)如图18所示，根据本实用新型的保持架4的定位槽41不仅可以是圆形，还可以是长条孔，特别是沿保持架4的轴向A延伸的长条孔。

(4)虽然在上述实施方式中，多条第二沟槽21具有相同的导程并且在轴套2的周向C上均匀的间隔开，但本实用新型不限于此，多条第二沟槽21 可以具有相同的导程并且在轴套2的周向C上不均匀的间隔开，使相邻的两条第二沟槽21之间的距离可以不相等。

设计图