技术领域

本发明涉及是一种将滑动螺旋副和滚动螺旋副 组合在一起的组合螺旋 副， 属于机械传动中的螺旋传动技术领域。

背景技术

螺旋传动按螺紋间摩擦状态一般可以分为滑动 螺旋副和滚动螺旋副。 滑动螺旋副摩擦阻力大， 效率低， 但能自锁； 滚动螺旋副摩擦阻力小， 效 率高， 但不能自锁。

发明内容

本发明提供一种具有滚动螺旋传动和滑动螺旋 传动两种传动优点为一 体的组合螺旋副。

本发明的技术解决方案： 其特征是由两种螺旋副组成的， 其中一种是 滚动螺旋副， 通过滚动体使丝杆与螺母形成滚动摩擦， 另一种是滑动螺旋 副， 丝杆与螺母形成滑动摩擦。

为方便描述， 说明书中将滚动螺旋副中螺母牙形称为滚动牙 ， 将滑动 螺旋副中螺母的牙形称为滑动牙； 将滚动螺旋副中丝杆的牙形槽称为滚动 槽， 将滑动螺旋副中丝杆的牙形槽称为滑动槽。

丝杆上的滚动槽和滑动槽可以不相同， 也可以相同。 为方便描述， 以 下将丝杆上的滚动槽和滑动槽不相同的组合螺 旋副，称为组合螺旋副 A,在 丝杆的同一长度范围内， 两种螺旋副的牙形槽交叉在一起的， 在说明书中 将螺母 的滚动牙和滑动牙分别用圆形牙和梯形牙加以 描述， 将丝杆上的 滚动槽和滑动槽分别用圆 （腰） 形槽和梯形槽加以描述。 将丝杆上的滚动 槽和滑动槽相同的情况，称为组合螺旋副^在� �明书中用半腰形槽加以描 述。 组合螺旋副 A在丝杆长度方向上， 组合螺旋副 A中丝杆的牙形槽的宽 度有变化和不变的两种结构。

一、 牙形槽的宽度是变化的

组合螺旋副 A中的丝杆的牙形槽的宽度是变化的， 螺母的牙形不变。 为方便描述， 假设螺母固定不动， 丝杆受长度方向作用力， 分四种结构探 讨问题。

结构一： 在丝杆的不同长度区域内， 通过加大丝杆滑动槽的宽度， 实 现双向滚动摩擦功能。

结构二： 在丝杆的不同长度区域内， 通过加大丝杆滚动槽的宽度， 实 现双向滑动摩擦功能。 '

结构三： 在丝杆的不同长度区域内， 通过改变丝杆滑动槽和滚动槽的 宽度及滑动槽和滚动槽相互间的距离， 实现如正向作用力为滚动摩擦， 则 作用力相反时为滑动摩擦 （以下简称一滚一滑） 的功能。

结构四： 将上述结构一、 结构二和结构三结合起来使用， 同一根丝杆 上实现多个不同的功能区域， 即通过加大丝杆梯形槽的宽度， 或加大丝杆 圆形槽的宽度， 或改变两种牙形槽的宽度和两种牙形间的相互 距离， 实现 在丝杆的不同长度区域内， 具有双向滑动摩擦、 双向滚动摩擦或一滚一滑 的不同功能区域。

二、 牙形槽的宽度是不变的

为方便描述， 假设滚动螺母只能被动直线运动， 丝杆只能主动旋转， m动螺母的质量忽略不计。

组合螺旋副 A中的丝杆在长度方向其两种牙形槽的宽度不� �， 与牙形 槽丝杆配合使用的是组合螺母是由 A滑动螺母、 A滚动螺母、 销钉、 A平面 轴承和 B滚动体组成，其中 A滚动螺母与 A滑动螺母在丝杆长度方向间有 A 平面轴承，销钉位于在 A滚动螺母和 A滑动螺母之间， A滚动螺母或 A滑动 螺母上开有销槽， 销钉与 A滑动螺母或 A滚动螺母固连， 销钉可在销槽内 运动， 组合螺母是通过改变在丝杆长度方向两螺母间 的距离， 即改变组合 螺母中滚动牙与滑动牙之间的距离， 实现丝杆带动螺母向上运动时是滚动 摩擦， 向下运动时是滑动摩擦的功能。

组合螺旋副 B

为方便描述， 假设滚动螺母只能被动直线运动， 丝杆只能主动旋转， 滑动螺母的质量忽略不计。

组合螺旋副 B是指丝杆滚动牙的牙形槽和滑动牙的牙形槽� �状相同， 是合二为一的， 即丝杆只有一种牙形槽， 在说明书中统一用半腰形槽表述。 组合螺旋副 B中丝杆的牙形槽是半腰形。

组合螺旋副 B中， 与半腰形槽丝杆相配合的组合螺母的特征是， 组合 螺母是由 B滑动螺母、 B滚动螺母、 销钉、 B平面轴承和 C滚动体组成， 其 中 B滚动螺母与 B滑动螺母在丝杆长度方向间有 B平面轴承， 销钉位于在 滚动螺母和滑动螺母之间， B滚动螺母或 B滑动螺母上开有销槽， 销钉与 B 滑动螺母或 B滚动螺母固连， 销钉可在销槽内运动， 组合螺母是通过改变 在丝杆长度方向两螺母间的距离， 即改变其两种不同牙形相互间的距离， 实现丝杆带动螺母向上运动时是滚动摩擦， 向下运动时是滑动摩擦的功能。 本发明的优点： 将两种螺旋副组合到一起， 使它们的优点和缺点得到 互补， 在丝杆的不同长度区域内， 可分别实现双向滚动摩檫、 双向滑动摩 擦和一滚一滑的不同功能区域， 也可以通过组合螺母实现丝杆带动螺母向 上运动时是滚动摩擦， 向下运动时是滑动摩擦的功能。 组合螺旋副 A的优 点是， 丝杆加工简单方便； 组合螺旋副 B 的优点是， 丝杆可以是单牙， 体 积小。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详 细的说明。

图 1为本发明实施例①所述的螺旋副为向左、 向右均为滚动摩擦的示意图。 图 2为本发明实施例②所述的螺旋副为向左、 向右均为滚动摩擦的示意图。 图 3为本发明实施例③所述的螺旋副为向左、 向右均为滑动摩擦的示意图。 图 4为本发明实施例④所述的螺旋副为向左、 向右均为滑动摩擦的示意图。 图 5为本发明表示 tl、 t2的示意图。 tl、 t2分别表示组合螺旋副 A中梯形 槽和半腰形槽的宽度。

图 6为本发明实施例⑤所述的螺旋副为一滚一滑� �能的示意图。

图 7为本发明实施例⑥所述的螺旋副为一滚一滑� �能的示意图。

图 8为本发明实施例⑤的一种变形（即丝杆换个� �向的实施方式）。

图 9、图 10为本发明实施例⑦所述的组合螺旋副 A中丝杆牙形槽宽度不变， 使用组合螺母实现丝杆带动螺母向上运动时是 滚动摩擦， 向下运动时是滑 动摩擦的功能的示意图。

图 11、图 12为本发明实施例⑧所述组合螺旋副 A中的组合螺母的另一种结 构。 图 13表示 C向的示意图。

图 14表示 D向的示意图。

图 15是指组合螺旋副 A中， 滑动牙的牙形型是圆形的示意图。

图 16、 图 17是本发明实施例⑨所述的组合螺旋副 B的示意图。

图 18、图 19是本发明实施例⑩所述组合螺旋副 B中的组合螺母的另一种结 构。

图中， 1是 A螺母， 2是 A滚动体， 3是实施例①〜⑥所述的丝杆， 4 是实施例⑦和⑧所述的牙形槽丝杆， 5是 B滚动体， 6是 A滚动螺母， 7是 A平面轴承， 8是 A滑动螺母， 9是销钉， 10是销槽，Ϊ1是实施例④所述的 Β螺母， 12是实施例⑥所述的 C螺母， 13是滑动牙中所述的圆形牙， 14是 半腰形槽丝杆， 15是 C滚动体， 16是 Β滚动螺母， 17是 Β平面轴承， 18 是实施例②所述的 D螺母， 19是 Β滑动螺母。

具体实施方式

组合螺旋副是由两种螺旋副组成的， 其中一种是滚动螺旋副， 通过滚 动体使丝杆与螺母形成滚动摩擦， 另一种是滑动螺旋副， 丝杆与螺母形成 滑动摩擦。

为方便描述， 说明书中将滚动螺旋副中丝杆的牙形槽称为滚 动槽， 将 滑动螺旋副中丝杆的牙形槽称为滑动槽； 将滚动螺旋副中螺母的牙形称为 滚动牙， 将滑动螺旋副中螺母的牙形称为滑动牙。 滚动槽和滑动槽可以不 相同， 也可以相同。 为方便描述， 下面将滚动槽和滑动槽不同的情况， 称 为组合螺旋副 Α,在丝杆的同一长度范围内，两种螺旋副的牙 形槽交叉在一 起的， 在说明书中将螺母上的滚动牙和滑动牙分别用 圆形牙和梯形牙加以 描述， 将丝杆上的滚动槽和滑动槽分别用圆 （腰）形槽和梯形槽加以描述。 将丝杆上的滚动槽和滑动槽相同的情况，称为 组合螺旋副 B,在说明书中用 半腰形槽加以描述。

需要指出的是， 组合螺旋副 A中的滑动牙 （槽）和滚动牙 （槽）并不 局限于梯形牙（槽）和圆形牙（槽）， 例如这种滑动牙也可以是圆形的， 如 图 13所示； 滚动体也可以使用滚柱。

组合螺旋副 A

在丝杆长度方向， 组合螺旋副 A分丝杆的牙形槽的宽度是变化和不变 的两种结构。 组合螺旋副 A的特征是滚动螺旋副中丝杆的牙形槽与滑动� � 旋副中丝杆的牙形槽不相同。

一、 丝杆的牙形槽的宽度变化

组合螺旋副 A中的丝杆的牙形槽的宽度可变， 螺母的牙形宽度不变。 为方便描述， 假设螺母固定不动， 丝杆受长度方向作用力， 分四种结构探 讨问题。

以下仅用梯形槽和圆 （腰） 形槽来分别表述滑动槽和滚动槽， 用梯形 牙和圆形牙来分别表述滑动牙和滚动牙。

结构一： 通过加大丝杆梯形槽的宽度， 实现双向滚动摩擦功能。

组合螺旋副 A的特征是： 与丝杆 3配合使用的 A螺母 1不变， 丝杆 3 的圆形槽的大小刚好跟滚珠 2配合， 而丝杆梯形槽的宽度大于螺母的梯形 牙的宽度。

实施例①： 如图 1所示， 当丝杆 3的圆形槽呈半圆 ， 大小刚好跟 A 滚动体 2配合， 而丝杆梯形槽的宽度大于螺母的梯形牙的宽度 时， 即图 1 所示的状态， 向左、 向右均为滚动摩擦。

实施例②： 同样能实现双向滚动摩擦的一种的方案， 即如图 2所示。 该实施例与上述实施例①不相同的是， 在实施例①的螺母中， 梯形牙和圆 形牙是交叉在一起的， 而本实施例中螺母的螺纹是分开的， 一种牙形在前， 另一种牙形在后。

结构二： 在丝杆的不同长度区域内， 通过加大圆形槽的宽度， 实现双 向滑动摩擦功能。

组合螺旋副 A的特征是： 与丝杆 3配合使用的 A螺母 1不变， 丝杆 3 的圆形槽呈半腰形， 丝杆梯形槽大小与螺母的梯形牙相配合。

实施例③： 如图 3所示， 当丝杆 3的圆形槽呈半腰形， 丝杆梯形槽大 小与螺母的梯形牙相配合时， 即如图 3所示的状态， 向左、 向右均为滑动 摩擦。

实施例④： 同样能实现双向滑动摩擦的一种的方案， 即如图 4所示。 该实施例与上述实施例③不相同的是， 在实施例③的螺母中， 梯形牙和圆 形牙是交叉在一起的， 而本实施例中螺母的螺纹是分开的， 一种牙形在前， 另一种牙形在后。

结构三： 在丝杆的不同长度区域内， 通过改变两种牙形槽的宽度和两 种牙形间的相互距离， 实现如正向作用力为滚动摩擦， 则作用力反向时为 滑动摩擦的功能。

以下用梯形槽和圆 （腰）形槽来分别表述滑动槽和滚动槽， 用梯形牙 和圆形牙来分别表述滑动牙和滚动牙。

组合螺旋副 A的特征是： 与丝杆 3配合使用的 A螺母 1不变， 丝杆梯 形槽的宽度大于螺母的梯形牙的宽度， 丝杆 3的圆形槽呈半腰形， 其长度 大于 A滚动体 2的直径， 且两种牙形间的相互距离不相等， 即在丝杆此长 度范围内梯形槽的中心并不位于相邻两半腰形 槽的中心。

如图 6所示， 当丝杆 3的圆形槽呈半腰形时， 设半腰形槽的两圆心之 间的距离为 A, 当 A滚动体 2运动到如图所示的半腰形的右侧时，丝杆梯� � 槽的宽度与螺母的梯形牙左边的间隙为 B， 且 A>B。

所述两种牙形间的相互距离不相等， 是指在丝杆此长度范围内梯形槽 的中心并不位于相邻两半腰形槽的中心。

实施例⑤： 当螺母固定不动， 丝杆受向左的作用力时， 为滚动摩擦， 此时螺母上的梯形牙与丝杆上的梯形槽不接触 ， 即梯形螺纹不起作用； 当 丝杆受向右的作用力时， 丝杆向右运动， 此时 A滚动体 2在丝杆长度方向 上与半腰形槽不接触，. ¾'P A滚动体 2不起作用， 螺母的梯形牙 ½丝杆的梯 形槽接触， 此时梯形螺纹起作用， 丝杆工作时为滑动摩擦。

同理， 如图 8所示， 丝杆受向右的作用力为滚动摩擦， 受向左的作用 力为滑动摩擦。

实施例⑥： 同样能实现一滚一滑功能的一种的方案， 即如图 7所示。 该实施例与上述实施例⑤不相同的是， 在实施例⑤的螺母中， 梯形牙和圆 形牙是交叉在一起的， 而本实施例中螺母的螺纹是分开的， 一种牙形在前， 另一种牙形在后。

结构四： 将上述结构一、 结构二和结构三结合起来使用， 在螺母不变 的情况下， 同一根丝杆上实现多个不同的功能区域， 即通过加大梯形槽的 宽度， 或加大圆形槽的宽度， 或改变两种牙形槽的宽度和两种牙形间的相 互距离， 实现在丝杆的不同长度区域内， 具有双向滑动摩擦、 双向滚动摩 擦或一滚一滑的不同功能区域。 以下用三种结合方式表述。

结合方式一： 结构一和结构三结合

组合螺旋副 A的特征是： 与丝杆 3配合使用的 A螺母 1不变， 丝杆 3 的圆形槽呈半腰形， 丝杆上分双向滑动摩擦和一滚一滑的两种功能 区域。

结合方式二： 结构二和结构三结合

组合螺旋副 A的特征是： 与丝杆 3配合使用的 A螺母 1不变， 丝杆 3 的梯形槽大于螺母的梯形牙， 丝杆上分双向滚动摩擦和一滚一滑的两种功 能区域。

结合方式三： 结构一、 结构二和结构三结合

组合螺旋副 A的特征是： 与丝杆 3配合使用的 A螺母 1不变， 丝杆上 分双向滑动摩擦、 双向滚动摩擦和一滚一滑的三种功能区域。

二、 丝杆的牙形槽的宽度是不变的

牙形槽丝杆 4是具有双牙， 其中一牙通过 B滚动体 5与 B螺母 6构成 滚动螺旋传动， 另一牙与滑动螺母构成滑动螺旋传动， 丝杆的牙形槽的宽 度或大小不变。 以下将丝杆上滚动螺旋传动的牙形和滑动螺旋 传动的牙形 分别用圆形牙和梯形牙表述。

组合螺旋副 A中的丝杆在长度方向其两种牙形槽的宽度不� �， 与牙形 槽丝杆 4配合使用的组合螺母是由 A滑动螺母 8、 A滚动螺母 6、 销钉 9、 A 平面轴承 7和 B滚动体 5组成， 其中 A滚动螺母 6与 A滑动螺母 8在丝杆 长度方向间有 A平面轴承 7，销钉 9位于在滚动螺母和滑动螺母之间，滚动 螺母或滑动螺母上开有销槽， 销钉与滑动螺母或滚动螺母固连， 销钉可在 销槽内运动， 组合螺母是通过改变 A滚动螺母 6与 A滑动螺母 8之间的距 离， 即改变其圆形牙与梯形牙之间的距离， 实现丝杆带动螺母向上运动时 是滚动摩擦， 向下运动时是滑动摩擦的功能。

在压力角满足自锁的条件下， 这种组合螺母中的 A滑动螺母 8和丝杆 是自锁的。 销钉 9在销槽 10内的两极限位置， 分别对应组合螺旋副中滚动 摩擦和滑动摩擦的两种状态。

实施例⑦

一、滑动摩擦变为滚动摩擦的过程。

假设原始位置如图 9所示， A平面轴承 7与 A滚动螺母 6无间隙， B滚 动体 5在丝杆长度方向与丝杆的半腰形槽无接触， 销钉 9在销槽 10内对应 的位置图为图 14，力 F通过 A滚动螺母 6传递至滚动体作用于滑动螺母 8， 即此时组合螺母处于滑动摩擦状态。 丝杆旋转时， 由于 A滑动螺母 8与牙 形槽丝杆 4的滑动摩擦力矩远大于其与 A平面轴承 7的滚动摩擦力矩， 所 以 A滑动螺母 8与丝杆 4无相对位移跟随丝杆 4一起转动， 销钉 9在销槽 10内由右向左移动， 丝杆 4的半腰形槽底部逐渐接触 B滚动体 5， 带动滚 动螺母 6向上运动， 使平面轴承 7与 A滚动螺母 6产生间隙， 销钉 9在销 槽 10内运动至图 13所示的位置， 由于销钉的作用， 滑动螺母随 A滚动螺 母 6—起向上运动。 由于 A滑动螺母 8的质量忽略不计， 此时 B滚动体 5 起作用， 向下作用力 F由 A滚动螺母 6承受， 所以此时是滚动摩擦。

二、 滚动摩擦变为滑动摩擦的过程。

假设原、始位置如图 10所示， A平面轴承 7与 A滚动螺母 6有间亂 B' 滚动体 5在丝杆长度方向与丝杆的半腰形槽底部接触� � 销钉 9在销槽 10内 对应的位置图为图 13， A滑动螺母 8不承受力？， 即此时组合螺母处于滚动 摩擦状态。 丝杆反向旋转开始时， 牙形槽丝杆 4带 A动滑动螺母 8—起转 动， 即牙形槽丝杆 4与 A滑动螺母 8无相对位移， 使销钉 9在销槽 10内由 左向右移动， A滚动螺母 6向下运动， 逐渐使其与 A平面轴承 7接触， 牙形 槽丝杆 4继续旋转， B滚动体 5逐渐与牙形槽丝杆 4的半腰形槽的底部脱离， 即在丝 F长度方向与半腰形槽无接触， 力 F通过 A滚动螺母 6经 A平面轴 承 7作用于 A滑动螺母 8，此时销钉 9在销槽 10内运动至图 14所示的位置， 由于销钉 9的作用， A滚动螺母 6随 A滑动螺母 8随一起向下运动。 此时 B 滚动体 5不起作用， 向下作用力 F由 A滑动螺母 8.承受， 所以此时是滑动 摩擦。

滚动体可以是滚珠或滚柱。

实施例⑧

如图 11、 12所示， 滚动螺母是镶嵌在滑动螺母内， 该实施例的原理与 实施例⑦相同， 此处不再描述。

组合螺旋副 B

组合螺旋副 B是指丝杆滚动牙的牙形槽和滑动牙的牙形槽� �同， 在说 明书中统一用半腰形槽表述。 组合螺旋副 B其特征是： 丝杆的牙形槽是半 腰形槽。

组合螺旋副 B中， 与半腰形槽丝杆 14相配合的组合螺母由 B滑动螺母 19、 B滚动螺母 16、 销钉 9、 B平面轴承 17和 C滚动体 15组成， 其中 B滚 动螺母 16与 B滑动螺母 19在丝杆长度方向间有 B平面轴承 17， 销钉位于 在 B滚动螺母和 B滑动螺母之间， B滚动螺母或 B滑动螺母上开有销槽，销 钉与 B滑动螺母或8滚动螺母固连， 销钉可在销槽内运动， 组合螺母是通 过改变 B滑动螺母 19与 B滚动螺母 16间的距离， 即改变两种不同牙形相 互间的距离， 实现丝杆带动螺母向上运动时是滚动摩擦， 向下运动时是滑 动摩擦的功能

实施例⑨

一、 滑动摩擦变为滚动摩擦的过程。

假设原始位置如图 16所示， B平面轴承 17与 B滚动螺母 16无间隙， C 滚动体 15在丝杆长度方向与丝杆的半腰形槽无接触， 销钉 9在销槽 10内 对应的位置图为图 14，力 F通过 B滚动螺母 16传递至滚动体作用于 B滑动 螺母 19， 即此时组合螺母处于滑动摩檫状态。半腰形槽 丝杆 14旋转时， 由 于 B滑动螺母 19与半腰形槽丝杆 14的滑动摩擦力矩远大于其与 B平面轴 承 17的滚动摩擦力矩， 所以 B滑动螺母 19与半腰形槽丝杆 14无相对位移 跟随半腰形槽丝杆 14一起转动, 销钉 9在销槽 10内由右向左移动， 半腰 形槽丝杆 14的半腰形槽底部逐渐接触 C滚动体 15， 带动 B滚动螺母 16向 上运动， 使 B平面轴承 17与 B滚动螺母 16产生间隙， 销钉在销槽内运动 至图 13所示的位置， 由于销钉 9的作用， B滑动螺母 19随 B滚动螺母 16 一起向上运动。 由于滑动螺母 19的质量忽略不计， 此时 C滚动体 15起作 用， 向下作用力 F由 B滚动螺母 16承受， 所以此时是滚动摩擦。

二、 滚动摩擦变为滑动摩擦的过程。

假设原始位置如图 17所示， B平面轴承 17与 B滚动螺母 16有间隙， C 滚动体 15在丝杆长度方向与丝杆的半腰形槽底部接触� �� 销钉 9在销槽 10 内对应的位置图为图 13， B滑动螺母 19不承受力 F， 即此时组合螺母处于 滚动摩擦状态。丝杆反向旋转开始时，半腰形 槽丝杆 14带动 B滑动螺母 19 一起转动， 即半腰形槽丝杆 14与 B滑动螺母 19无相对位移， 使销钉 9在 销槽 10内由左向右移动， B滚动螺母 16向下运动，逐渐使其与 B平面轴承 17接触， 半腰形槽丝杆 14继续旋转， C滚动体 15逐渐与半腰形槽丝杆 14 的半腰形槽的底部脱离， 即在丝杆长度方向与半腰形槽无接触，力 F通过 B 滚动螺母 15经 B平面轴承 17作用于 B滑动螺母 19， 此时销钉 9在销槽 10 内运动至图 14所示的位置， 由于销钉 9的作用， B滚动螺母 16随 B滑动螺 母 19随一起向下运动。 此时 C滚动体 15不起作用， 向下作用力 F由 B滑 动螺母 19承受， 所以此时是滑动摩擦。

实施例⑩

如图 18、 19所示， 滚动螺母是镶嵌在滑动螺母内， 该实施例的原理与 实施例⑨相同， 此处不再描述。