[發明專利]一種用于角度輸出的滾珠絲杠減速機構

無效

• 申請號: 200910080473.6
• 申請日: 2009-03-19
• 公開（公告）號: CN101509543A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 姚曉先;宋曉東;梁作寶;林凡;戴閏志
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F16H37/00
• 分類號: F16H37/00;F16H55/26;F16H55/17
• 代理公司: 北京理工大學專利中心
• 代理人: 張利萍

技術領域

本發明涉及一種減速機構，特別涉及一種采用滾珠絲杠和齒輪齒條實現角度輸出的兩級減速機構。

背景技術

在位置伺服系統中，減速機構主要用于將電動機的高速小扭矩輸入轉換為低速大扭矩輸出。通常用于角度輸出的減速機構有行星齒輪減速機構、諧波齒輪減速機構和蝸輪蝸桿減速機構；用于直線輸出的減速機構以滾珠絲杠減速機構為主。行星輪減速機構通常用于小速比場合，在減速比大于100時往往需要三級或更高級減速，工作效率低，且體積大。諧波齒輪減速機構相對于行星輪機構具有減速比大，體積小，效率高的特點，但是行星輪減速機構和諧波齒輪減速機構在結構上均要求輸出軸與輸出入同軸布置。蝸輪蝸桿加速機構可以實現輸入軸與輸出軸的垂直布置，但蝸輪蝸桿減速機構往往效率低，且體積相對較大。使用滾珠絲杠作為減速機構是彌補效率低的有效途徑之一，但其不能實現角度輸出。

發明內容

本發明的目的就是為了彌補以上的不足，提供一種既具備工作效率高、減速比大，體積小的特點，又能夠實現輸入軸與輸出軸垂直布置的減速機構。

本發明采用滾珠絲杠和齒輪齒條兩級減速，既利用了滾珠絲杠工作效率高，傳動精密的優點，又實現了減速機構的角度輸出。滾珠絲杠和齒輪齒條的十字交叉布置，使減速器具有體積小結構緊湊的特點。

本發明的目的通過如下減速機構實現。該減速機構包括：滾珠絲杠、絲杠螺母、齒條、扇形齒輪、輸出軸、殼體、軸承。

本發明各個組件的連接關系如下：可在動力元件的帶動下回轉的滾珠絲杠通過軸承與殼體相連，并通過自身回轉帶動螺母往復運動，齒條的內側面與絲杠螺母的外側面相互配合，并與絲杠螺母固連，扇形齒輪齒部與齒條相互嚙合，輸出軸通過扇形齒輪的中心孔，并與扇形齒輪固連。

所述的齒條外形為U形或L形結構，其內側面與絲杠螺母外側面配合。所述的扇形齒輪為與齒條相應的倒U形或倒L形結構。

本發明工作過程如下：滾珠絲杠在動力元件的帶動下回轉時，由于絲杠螺母的軸向回轉自由度被齒條所限制，使其在絲杠上進行直線往復運動，同時帶動齒條直線往復運動，將旋轉運動轉變為直線往復運動；扇形齒輪在齒條的帶動下擺動，從而帶動與其固聯的輸出軸轉動，將直線往復運動轉變為往復擺動，實現了動力元件的高速小扭矩輸入到輸出軸的低速大扭矩輸出。還可以增加直線導軌副，其底座與殼體固連，其滑塊與齒條外側面配合，用于平衡運動過程中產生的絲杠軸向的多余扭矩。若齒條為U形結構，且中小扭矩情況下，可以不安裝直線導軌副。

本發明通過滾珠絲杠副和齒輪齒條副的特殊布置方式，實現了輸入軸與輸出軸的正交布置。

本發明通過初級為滾珠絲杠副，次級為齒輪齒條副的兩級傳動方案，使減速機構具有減速比大、側隙小、效率高和結構緊湊體積小的特點。

附圖說明

圖1為本發明所述L形扇形齒輪和齒條減速機構的主視圖；

圖2為本發明所述L形扇形齒輪和齒條減速機構的側剖視圖；

圖3為本發明所述U形扇形齒輪和齒條減速機構的主視圖

圖4為本發明所述U形扇形齒輪和齒條減速機構的側剖視圖；

圖5為倒U形和倒L形扇形齒輪剖視圖；

圖6為U形和L形齒條剖視圖。

其中：1-滾珠絲杠，2-絲杠螺母，3-齒條，4-扇形齒輪，5-輸出軸，6-殼體，7-軸承，8-軸承蓋，9-螺釘，10-鍵，11-直線導軌副，12、13、14-軸承，15-螺釘。

具體實施方式

下面結合附圖實施例對本發明作進一步詳細說明。

圖1、圖2示出了本發明減速機構采用L形扇形齒輪和齒條的一個實施例。它以殼體6為支撐件，滾珠絲杠1由軸承7和軸承12固定在下殼體上，并能圍繞自身軸線回轉。齒條3為L形結構，其內側與絲杠螺母2外側相配合，并通過螺釘12與絲杠螺母2固連。扇形齒輪4與齒條3相互嚙合。輸出軸5通過鍵10與扇形齒輪4相連。直線導軌副11的底座兩端通過螺釘9與殼體固連，滑動體與齒條外側面配合。

本實施例的工作過程如下：動力元件驅動滾珠絲杠1轉動。滾珠絲杠1轉動時，帶動絲杠螺母2直線往復運動，將旋轉運動轉換為直線運動；絲杠螺母2帶動齒條3直線往復運動；齒條3通過嚙合齒帶動扇形齒輪4擺動，將直線運動在轉換為旋轉運動；扇形齒輪的擺動帶動輸出軸轉動，實現減速器的角度輸出。直線導軌副11用于平衡運動過程中產生的絲杠軸向的多余扭矩。