[发明专利]一种重载滚珠丝杠双曲率圆弧曲面滚道结构

说明书

一种重载滚珠丝杠双曲率圆弧曲面滚道结构，在滚道和滚珠接触角为0‑40°和50‑90°时采用较小的滚道曲率半径，在40‑50°时采用较大的曲率半径，分段建立法面截形的方程。滚珠丝杠在轻载时滚道和滚珠的接触角基本为45°左右，当滚珠丝杠承载增大时接触角会随之增大，当接触角增大到50°以上时，此时由于滚道的曲率半径减小，滚珠丝杠的承载能力增强，从而增大了承载能力。

技术领域

本发明涉及一种重载滚珠丝杠滚道结构，属于滚珠丝杠领域。

背景技术

滚珠丝杠因其效率高、位置精度高，成为机电伺服机构的主要传动机构之一。特别是滚珠丝杠在航天机电作动器领域的应用越来越多，航天机电作动器往往存在长时轻载、短时过载的工况，对滚珠丝杠具备短时过载的能力提出了更高的要求。

目前滚珠丝杠采用单曲率圆弧滚道的设计比较多，滚珠丝杠的承载能力和滚珠接触角和滚珠和滚道曲率比相关，随着滚珠接触角增大而增大，随着滚珠和滚道曲率比减小而增大，目前广泛应用的单曲率滚道滚珠丝杠的滚珠和滚道曲率比是固定值。而单纯的通过减小滚道滚珠丝杠的滚珠和滚道曲率比会增大滚珠和滚道的接触面积，从而增大滚珠和滚道的磨损，降低了滚珠丝杠的效率。由此可见，单一的通过减小滚道滚珠丝杠的滚珠和滚道曲率比来增加滚珠丝杠承载也会带来一定的问题。所以，如何提高滚珠丝杠的过载能力，但是又不影响滚珠丝杠在额定载荷或者轻载条件下的工作效率，是摆在航天机电作动器领域的一个技术问题。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种重载滚珠丝杠双曲率圆弧曲面滚道结构，解决了在保证滚珠丝杠轻载效率的情况下增加滚珠丝杠的重载能力的问题。

本发明的技术方案是：

一种重载滚珠丝杠双曲率圆弧曲面滚道结构，滚道的法面截形的曲面满足如下方程：

其中，R₂＝1.02R₁,R₁＝1.04r，R₁、R₂为滚道曲率半径，r为滚珠半径，e为滚道圆弧偏心距，x₁轴为丝杠螺母滚道和丝杠滚道分界线方向，y₁轴在法面截形的平面内与x₁轴垂直。

所述法面截形是指与滚珠丝杠螺旋滚道升角垂直的截面，法面截形沿滚珠丝杠的螺旋线螺旋上升，形成重载滚珠丝杠滚道结构。

位置对应滚道和滚珠接触角β为40°位置，位置对应滚道和滚珠接触角β为50°位置。

所述滚道结构法面截形的偏心距e＝(R_45°-r)sin45°，R_45°为接触角为45度时的滚道曲率半径。

所述滚珠丝杠螺旋线满足如下方程：

其中，d₀为滚珠丝杠公称直径，θ为螺旋角，p_h为滚珠丝杠导程。z轴为滚珠丝杠轴线，xoy平面为垂直于螺旋线轴线的横截面。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1)分段设计滚道曲率半径，使得滚珠丝杠在保证轻载效率的情况下增加滚珠丝杠的重载能力，提升滚珠丝杠目前技术的承载质量比；

2)本发明针对航天机电作动器用滚珠丝杠工作载荷工况的特点，在保证滚珠丝杠长时额定载荷或者轻载条件下的高效率，同时增加了滚珠丝杠短时过载的能力；