本发明涉及机械装配技术领域，公开了一种差动式行星滚柱丝杠副和装配工装及装配工艺，在丝杠与螺母之间安装有若干个滚柱，滚柱通过保持架均布在丝杠周围且与丝杠螺纹啮合，弹性挡圈卡在螺母两头，限制滚柱与保持架的轴向窜动；滚柱分为五段，螺母分为五段，丝杠、滚柱、螺母三者的螺纹螺距相等，丝杠与滚柱的最中间段螺纹啮合，螺母内部中间两段的螺纹与滚柱中间两段的螺纹啮合。丝杠的导程不同，则需在不同相位放置不同的滚柱，根据滚柱和丝杠啮合的中间段螺纹的起始点不同，滚柱有五种不同的放置相位，相邻两个滚柱的相位差为四分之一个导程。本发明实现了滚柱安装过程中的径向调整、所有滚柱的均匀分布，保证丝杠装配时旋合流畅。
1.一种差动式行星滚柱丝杠副，其特征是包括丝杠、滚柱、螺母、保持架、弹性挡圈，在丝杠与螺母之间安装有若干个滚柱，滚柱通过保持架均布在丝杠周围且与丝杠螺纹啮合，弹性挡圈卡在螺母两头，限制滚柱与保持架的轴向窜动；滚柱分为五段，中间三段为环形螺纹，且最中间段螺纹直径大于中间两段的螺纹直径，最外侧两段为没有螺纹的端头，与保持架相互配合；螺母分为五段，螺母内部最中间段内径最大，且为光孔，没有螺纹，与滚柱不接触，螺母内部中间两段内径比最中间段内径小，且有内螺纹，该内螺纹为环形槽，螺母最外侧两段设有弹性挡圈槽，且为光孔；丝杠、滚柱、螺母三者的螺纹螺距相等，丝杠与滚柱的最中间段螺纹啮合，螺母内部中间两段的螺纹与滚柱中间两段的螺纹啮合；
其中丝杠的数量是单头或者多头；而且由于丝杠的导程不同，导致滚柱有五种不同的放置相位，相位根据滚柱和丝杠啮合的中间段螺纹的起始点从左向右依次移动，相邻两个滚柱的相位差为四分之一个导程；
如果丝杠为单头数丝杠，滚柱通过保持架均布在丝杠周围且与丝杠螺纹啮合，在丝杠一个圆周内放置八个滚柱形成八个相位，依次为第一相位上的滚柱、第二相位上的滚柱、第三相位上的滚柱、第四相位上的滚柱、第五相位上的滚柱、第六相位上的滚柱、第七相位上的滚柱、第八相位上的滚柱，丝杠导程为一个螺距；其中，第八相位上的滚柱与第二相位上的滚柱、第七相位上的滚柱与第三相位上的滚柱、第六相位上的滚柱与第四相位上的滚柱，这三组滚柱两两之间的区别仅在于安装时需要上下翻转180度；
如果丝杠为双头丝杠，在丝杠一个圆周内放置八个滚柱形成八个相位，依次为第一相位上的滚柱、第二相位上的滚柱、第三相位上的滚柱、第四相位上的滚柱、第五相位上的滚柱、第六相位上的滚柱、第七相位上的滚柱、第八相位上的滚柱，丝杠导程为两倍螺距；其中，第四相位上的滚柱与第二相位上的滚柱、第五相位上的滚柱与第一相位上的滚柱、第七相位上的滚柱与第三相位上滚柱，这三组滚柱两两之间的区别仅在于安装时需要上下翻转
180度；第六相位上的滚柱与第二相位上的滚柱安装方向一致；第八相位上的滚柱与第四相位上的滚柱安装方向一致。
2.如权利要求1所述的一种差动式行星滚柱丝杠副，其特征是该差动式行星滚柱丝杠副的装配工艺是，
1）在螺母一端装入工装底座和工装保持架，并垂直放置到装配平台上；
2）按相位次序逐一将滚柱垂直放入螺母孔内；滚柱顺着工装保持架的导向槽推至与螺母的螺纹紧密贴合，在贴合过程中慢慢旋转滚柱，使滚柱与螺母的螺纹紧密贴合且滚柱底面与工装底座也紧密贴合；装入工装芯轴，使滚柱在径向上与螺母内螺纹紧密贴合，工装芯轴支撑滚柱不向螺母轴心方向倾倒；
3）装入螺母上端保持架并用孔用弹性挡圈固定保持架，完成上侧装配；
4）安装工装底座和螺母保持贴合状态，整体翻转180度；取下工装底座和工装保持架，装入螺母下端保持架和孔用弹性挡圈；
5）缓慢推出工装芯轴，将工装丝杠导向旋入螺母内孔中；在丝杠表面涂润滑脂，用工装丝杠导向慢慢旋转丝杠，使丝杠旋转进入螺母中，完成丝杠与螺母的装配。
3.如权利要求2所述的差动式行星滚柱丝杠副，其特征工装芯轴为聚四氟乙烯棒或软金属棒，其长度比螺母的轴向长度短。
4.如权利要求2所述的差动式行星滚柱丝杠副，其特征是工装保持架内部与滚柱配合的孔为半圆孔且有开口，且开口朝中心。
5.如权利要求2所述的差动式行星滚柱丝杠副，其特征是工装底座与螺母端面间隙配合。
6.如权利要求2所述的差动式行星滚柱丝杠副，其特征是工装丝杠导向为聚四氟乙烯棒或软金属棒，其长度大于丝杠的螺纹长度。
一种差动式行星滚柱丝杠副和装配工装及装配工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及机械装配技术领域，具体涉及一种行星滚柱丝杠副的装配已经装配工装。
背景技术
[0002] 行星滚柱丝杠副与普通滚珠丝杠副相比具有更高的承载能力及抗冲击能力的特性，广泛应用于航空、航天、武器装备、机器人等领域。行星滚柱丝杠副有标准式、反转式、循环式、差动式等多种结构形式。其中差动式行星滚柱丝杠副较标准式行星滚柱丝杠副可获得更小的导程，且由于结构上不需要安装内齿圈，滚柱两端不需要加工齿轮，结构更加紧凑，在性能上功率密度高，传动更加平稳。由于结构的特殊性，差动式行星滚柱丝杠副的装配必须对应有专用的工装,实现装配过程中滚柱的均匀布置以及和丝杠的流畅旋合。目前国内对于差动式行星滚柱丝杠副的应用并不多见，其装配工装研究仍处在理论设计阶段。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种差动式行星滚柱丝杠副和装配工装及装配工艺，实现了滚柱安装过程中的径向调整，实现所有滚柱与螺母的正确啮合，实现了所有滚柱的均匀分布，保证丝杠装配时旋合流畅。
[0004] 本发明的技术方案是，一种差动式行星滚柱丝杠副，其特征是，包括丝杠、滚柱、螺母、保持架、弹性挡圈，在丝杠与螺母之间安装有若干个滚柱，滚柱通过保持架均布在丝杠周围且与丝杠螺纹啮合，弹性挡圈卡在螺母两头，限制滚柱与保持架的轴向窜动；滚柱分为五段，中间三段为环形螺纹，且最中间段螺纹直径大于中间两段的螺纹直径，最外侧的两段为没有螺纹的端头，与保持架的相互配合；螺母分为五段，螺母内部最中间段内径大，且为光孔，没有螺纹，与滚柱不接触，螺母内部中间两段内径比最中间段内径小，且有内螺纹，该内螺纹为环形槽，螺母最外侧的两段设有弹性挡圈槽，且为光孔；丝杠、滚柱、螺母三者的螺纹螺距相等，丝杠与滚柱的最中间段螺纹啮合，螺母内部中间两段的螺纹与滚柱中间两段的螺纹啮合。
[0005] 进一步地，丝杠的导程不同，导致滚柱有五种不同的放置相位，相位根据滚柱和丝杠啮合的中间段螺纹的起始点从左向右依次移动，相邻两个滚柱的相位差为四分之一个导程。
[0006] 进一步地，丝杠的数量是单头或者多头。
[0007] 进一步地，丝杠为单头数丝杠，滚柱通过保持架均布在丝杠周围且与丝杠螺纹啮合，在丝杠一个圆周内放置八个滚柱形成八个相位，依次为第一相位上的滚柱、第二相位上的滚柱、第三相位上的滚柱、第四相位上的滚柱、第五相位上的滚柱、第六相位上的滚柱、第七相位上的滚柱、第八相位上的滚柱，丝杠导程为一个螺距；其中，第八相位上的滚柱与第二相位上的的滚柱、第七相位上的滚柱与第三相位上的滚柱、第六相位上的滚柱与第四相位上的滚柱，这三组滚柱两两之间的区别仅在于安装时需要上下翻转180度。
[0008] 进一步地，丝杠为双头丝杠，在丝杠一个圆周内放置八个滚柱形成八个相位，依次为第一相位上的滚柱、第二相位上的滚柱、第三相位上的滚柱、第四相位上的滚柱、第五相位上的滚柱、第六相位上的滚柱、第七相位上的滚柱、第八相位上的滚柱，丝杠导程为两倍螺距；其中，第四相位上的滚柱与第二相位上的滚柱、第五相位上的滚柱与第一相位上的滚柱、第七相位上的滚柱与第三相位上滚柱，这三组滚柱两两之间的区别仅在于安装时需要上下翻转180度；第六相位上的滚柱与第二相位上的滚柱安装方向一致；第八相位上的滚柱与第四相位上的滚柱安装方向一致。
[0009] 一种差动式行星滚柱丝杠副装配工艺，包括工装保持架、工装底座、工装芯轴，工装丝杠导向，其特征是
[0010] 1）在螺母一端装入工装底座和工装保持架，并垂直放置到装配平台上；
[0011] 2）按相位次序逐一将滚柱垂直放入螺母孔内；滚柱顺着工装保持架的导向槽推至与螺母的螺纹紧密贴合，在贴合过程中慢慢旋转滚柱，使滚柱与螺母的螺纹紧密贴合且滚柱底面与工装底座也紧密贴合；装入工装芯轴，使滚柱在径向上与螺母内螺纹及齿圈紧密贴合，工装芯轴支撑滚柱不向螺母轴心方向倾倒；
[0012] 3）装入螺母上端保持架并用孔用弹性挡圈固定保持架，完成上侧装配；
[0013] 4）安装工装底座和螺母保持贴合状态，整体翻转180度；取下工装底座和工装保持架，安装下端保持架和孔用弹性挡圈；
[0014] 5）缓慢推出工装芯轴，将工装丝杠导向旋入螺母内孔中；在丝杠表面涂润滑脂，用工装丝杠导向慢慢旋转丝杠，使丝杠旋转进入螺母中，完成丝杠与螺母的装配。
[0015] 进一步地，工装芯轴为聚四氟乙烯棒或软金属棒，其长度比螺母的轴向长度短。
[0016] 进一步地，工装保持架内部与滚柱配合的孔为半圆孔且有开口，且开口朝中心。
[0017] 进一步地，工装底座与螺母端面间隙配合。
[0018] 进一步地，工装丝杠导向为聚四氟乙烯棒或软金属棒，其长度大于丝杠的螺纹长度。
[0019] 本发明具有以下有益效果:
[0020] ①工装结构简单、操作方便；
[0021] ②工装成本低，可根据不同规格大小的丝杠副调整工装尺寸；
[0022] ③实现了滚柱安装过程中的径向调整；
[0023] ④可以快速实现所有滚柱与螺母的正确啮合；
[0024] ⑤实现了所有滚柱的均匀分布，保证丝杠装配时旋合流畅。
附图说明
[0025] 图1是差动式行星滚柱丝杠副结构剖面模型图；
[0026] 图2是工装底座示意图；
[0027] 图3是工装保持架示意图；
[0028] 图4是工装芯轴示意图；
[0029] 图5是工装丝杠导向示意图；
[0030] 图6是5种不同相位滚柱的对比图；
[0031] 图7是匹配单头丝杠的八滚柱位置图；
[0032] 图8是匹配双头丝杠的八滚柱位置图；
[0033] 图9是差动式行星滚柱丝杠副装配过程示意图之一；
[0034] 图10 是差动式行星滚柱丝杠副装配过程示意图之二；
[0035] 图11 是差动式行星滚柱丝杠副装配过程示意图之三；
[0036] 图12是差动式行星滚柱丝杠副装配过程示意图之四；
[0037] 图13 是差动式行星滚柱丝杠副装配过程示意图之五；
[0038] 图14 是差动式行星滚柱丝杠副装配过程示意图之六。
具体实施方式
[0039] 如图1所示，差动式行星滚柱丝杠副主要结构形式包括丝杠1、滚柱2、螺母3、保持架4、弹性挡圈5。在丝杠1与螺母3之间安装有若干个滚柱2，滚柱2通过保持架4均布在丝杠周围。弹性挡圈5卡在螺母两头，限制滚柱2与保持架4的轴向窜动。
[0040] 丝杠1可以做成单头螺纹或者多头螺纹形式，除旋合螺纹段外，可依据功能要求设计其他部分。该图只显示螺纹段部分。
[0041] 滚柱2分为五段，中间三段为环形螺纹，且最中间段螺纹直径大，两边的螺纹直径小。最外侧的两段设计为没有螺纹的端头，用于与保持架4的相互配合。
[0042] 螺母3分为五段，螺母3内部最中间段内径较大，且设计为光孔，没有螺纹，与滚柱2不接触，螺母3内部中间两段内径比最中间段较小，且设计有内螺纹，该螺纹为环形槽。螺母3最外侧的两段设计为光孔加弹性挡圈槽，用于安装保持架4、弹性挡圈5。
[0043] 丝杠1、滚柱2、螺母3三者的螺纹设计为螺距相等，丝杠1与滚柱2的最中间段螺纹啮合，螺母3内部中间两段的螺纹与滚柱2中间两段的螺纹啮合。
[0044] 如图2所示，工装底座6的结构设计应保证与螺母端面间隙配合。
[0045] 如图3所示，工装保持架7的结构设计为与保持架4形状相似，但内部与滚柱配合的孔与保持架4的不同，为半圆孔加开口结构，且开口朝中心，便于滚柱2的安装。
[0046] 如图4所示，工装芯轴8，设计为聚四氟乙烯棒或软金属棒，其长度设计应与螺母3的轴向长度基本相当且略短，外径大小设计应保证滚柱安装时放置的顺畅。
[0047] 如图5所示，工装丝杠导向9，设计为聚四氟乙烯棒或软金属棒，其长度设计要与丝杠1的螺纹长度相当，外径大小设计与工装芯轴8相同。
[0048] 如图6所示，滚柱均布放置在丝杠周围，且与丝杠螺纹啮合，丝杠的导程不同，则需在不同相位放置不同的滚柱，5种不同相位滚柱的主要区别在于和丝杠啮合的中间段螺纹的起始点不同，起始点从左向右依次移动，相邻两个滚柱的相位差为四分之一个导程。
[0049] 如图7所示，滚柱放置案例一：
[0050] 丝杠为单头数丝杠，一周内放置8个滚柱，依次为2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.4、2.3、2.2，丝杠导程设计为一个螺距。其中后面相位滚柱2.2与前面相位滚柱2.2的区别在于安装时需要上下颠倒。同理，滚柱2.3、滚柱2.4的安装做法和滚柱2.2的一样。
[0051] 如图8所示，滚柱放置案例二：
[0052] 丝杠为双头丝杠，一周内放置8个滚柱，依次为2.1、2.3、2.5、2.3、2.1、2.3、2.5、2.3，丝杠导程设计为两倍螺距。其中后面相位滚柱2.3与前面相位滚柱2.3的区别在于安装时需要上下颠倒。在本案例中，滚柱2.3需放置四个，其中第2个和第4个的上下朝向相同，第
1个和第3个的上下朝向相同。同理，滚柱2.1、滚柱2.5的安装做法和滚柱2.3的一样。
[0053] 如图9、图10、图11、图12、图13 和图14 所示，一种差动式行星滚柱丝杠副装配工艺，主要包括各装配工装零件的设计要求；装配工序以及各工装零件的使用方法；装配过程中的注意事项和要求。
[0054] 差动式滚柱丝杠副的装配工序如下：
[0055] 1）将检验合格的丝杠副的全部零件清洗干净并在滚柱、保持架配合表面涂上航空润滑脂。在螺母一端装入工装底座6和工装保持架7，并垂直放置到装配平台上，如图9所示。
[0056] 2）按相位次序逐一将滚柱垂直放入螺母孔内；滚柱顺着工装保持架的导向槽推至与螺母的螺纹紧密贴合，在贴合过程中慢慢旋转滚柱，使滚柱与螺母的螺纹紧密贴合且滚柱底面与工装底座6也紧密贴合。装入工装芯轴8，使滚柱在径向上与螺母内螺纹及齿圈紧密贴合，工装芯轴8支撑滚柱不向螺母轴心方向倾倒，如图10所示。
[0057] 3）装入螺母上端保持架4并用孔用弹性挡圈5固定保持架，完成上侧装配，如图11所示。
[0058] 4）将安装工装底座和螺母保持贴合状态，整体翻转180度；取下工装底座6和工装保持架7，安装下保持架和孔用弹性挡圈，如图12所示。
[0059] 5）缓慢推出工装芯轴8，将工装丝杠导向9旋入螺母内孔中；在丝杠表面涂润滑脂，用工装丝杠导向，慢慢旋转丝杠，使丝杠旋转进入螺母中，如图13所示。
[0060] 6）完成丝杠与螺母的装配，如图14所示。
[0061] 以上所述，仅仅是本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
