旋轉光軸直線驅動裝置的設計和應用

何賢紅

摘 要：針對現有技術實現此傳動功能的裝置，如螺桿螺母傳動裝置、齒輪齒條傳動裝置、凸輪頂桿裝置、曲柄滑塊裝置等在實際使用中的不足，創新設計了一種直接在光軸上將旋轉運動轉換成直線運動傳遞的裝置，該實用新型應用于各種驅動物體直線運動的驅動裝置的日常生產和生活設施中，如窗簾、門窗、移動門等物件的往返驅動等。

關鍵詞： 旋轉光軸 直線驅動 實用新型

中圖分類號：TH139 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）06（a）-0066-02

1 技術背景

眾所周知，目前驅動裝置常用的動力源是電動機，電動機的輸出動力方式又以轉動為主。其中以螺桿螺母傳動裝置使用最為廣泛，而螺桿螺母傳動裝置需要有帶螺紋的長螺桿來實現。但螺母與螺桿的螺紋之間運動時，存在有滑動摩擦阻力，雖然它們之間有潤滑油改善，但無法完全消除滑動摩擦損耗，因此傳輸效率并不高，最高效率不超過50%。同樣，用齒輪齒條傳動也因存在采用螺紋傳動，傳輸效率也不高。而采用凸輪頂桿裝置和曲柄滑塊裝置卻因其產生的直線運動行程短，大多只做短距離往復驅動，使用范圍有限。

2 裝置的設計

本設計所要解決的技術問題是解決現有技術上存在的上述缺陷，提供一種直接在光軸上將旋轉運動轉換成直線運動傳遞的裝置。該裝置采用剛性接觸傳動，既沒有摩擦輪，也沒有相對滑動部位；理論上沒有滑動摩擦損耗和機械摩損，節能，傳動效率高。

技術方案如下（見圖1至圖5）：一種直接在光軸上將旋轉運動轉換成直線運動傳遞的裝置，由移動座1、旋轉光滑軸2以及4個以上彼此間距地排列的驅動軸承3所組成，移動座1內對應驅動軸承3數量分別設有相應的軸承安裝槽4；所述驅動軸承3的外圈上套有橡膠圈5，分別安裝在對應的軸承安裝槽內4；驅動軸承3內圈的軸安裝面6是圓環面，驅動軸承3內圈的最小直徑要大于旋轉光滑軸2的外徑；所述的旋轉光滑軸2依次穿過上述4個以上的驅動軸承3的內圈；從豎向看，所述4個以上的驅動軸承3間的徑向平面在空間上相鄰，彼此不平行，但每兩個之間徑向平面的夾角相等；從水平垂直旋轉光滑軸2方向看，所述4個以上的驅動軸承的軸心均與旋轉光滑軸不同心，但每兩個之間的驅動軸承內圈呈一上一下交叉地接觸旋轉光滑軸的表面，且之間產生一定的接觸壓力。所述的移動座1是一個上、下兩半分開的座體組合。

3 裝置的優勢

與現有技術相比，本裝置的明顯優勢是：旋轉光滑軸與移動座之間無摩擦傳動，不用潤滑油，光滑軸上不容易沾附粉塵，環境中的粉塵對本裝置影響不大，表面干凈，不會像螺桿一樣澆注潤滑油污染環境，也不需要采用隔離罩等措施將旋轉光滑軸與外界隔離開；該裝置由于采用驅動軸承內圈的軸安裝面是圓環面的特殊結構，使驅動軸承內圈與旋轉光滑軸表面成剛性線接觸狀態，不產生相對滑動摩擦力，因此傳動效率高；該裝置光滑軸加工工藝較簡單，容易制造，各驅動軸承內圈與光滑軸表面之間是分別采用上下壓緊在光滑軸上的，各驅動軸承內圈的最小直徑只要大于旋轉光滑軸的外徑，不存在它們之間的配合問題。與相同外徑的螺桿相比，光滑軸的剛性壁螺桿高，光滑軸還可做成中空軸，減輕光滑軸的自重，節省材料。與螺桿相比，光滑軸可做得很長，因此本裝置可對物件比如窗簾、門窗、移動門等進行長距離來回傳動；本裝置的旋轉光滑軸與各驅動軸承內圈是依靠接觸壓力傳動的，壓緊力通過外圈上套橡膠圈可調，所有的運動是純滾動，且旋轉光滑軸不受其他徑向力影響，從而提高運動的穩定性和直線運動重復定位的精度。

4 裝置的實際運用

本裝置使用時，旋轉光軸作為主動件由電動機驅動旋轉，從而由驅動軸承內圈與光滑表面的接觸壓力帶動移動座內的各驅動軸承內圈自轉，旋轉力作用在呈不平行徑向平面的驅動軸承內圈上形成向光滑軸一端前進的分力，從而驅動移動座沿旋轉光滑軸向一端運動；當電動機反轉時，同樣，旋轉力作用在呈不平行徑向平面的驅動軸承內圈上形成向光滑軸相反一端前進的分力，從而驅動移動座沿旋轉光滑軸后運動。如本實用新型方式的窗簾自動開合器，將窗簾上端吊掛在移動座上，通過該裝置的移動座的往返直線運動，從而實現窗簾的自動開合。

參考文獻

[1] 楊可楨.機械設計基礎[M].高等教育出版社，1989.

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