旋转光轴直线驱动装置的设计和应用

何贤红

摘 要：针对现有技术实现此传动功能的装置，如螺杆螺母传动装置、齿轮齿条传动装置、凸轮顶杆装置、曲柄滑块装置等在实际使用中的不足，创新设计了一种直接在光轴上将旋转运动转换成直线运动传递的装置，该实用新型应用于各种驱动物体直线运动的驱动装置的日常生产和生活设施中，如窗帘、门窗、移动门等物件的往返驱动等。

关键词： 旋转光轴 直线驱动 实用新型

中图分类号：TH139 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）06（a）-0066-02

1 技术背景

众所周知，目前驱动装置常用的动力源是电动机，电动机的输出动力方式又以转动为主。其中以螺杆螺母传动装置使用最为广泛，而螺杆螺母传动装置需要有带螺纹的长螺杆来实现。但螺母与螺杆的螺纹之间运动时，存在有滑动摩擦阻力，虽然它们之间有润滑油改善，但无法完全消除滑动摩擦损耗，因此传输效率并不高，最高效率不超过50%。同样，用齿轮齿条传动也因存在采用螺纹传动，传输效率也不高。而采用凸轮顶杆装置和曲柄滑块装置却因其产生的直线运动行程短，大多只做短距离往复驱动，使用范围有限。

2 装置的设计

本设计所要解决的技术问题是解决现有技术上存在的上述缺陷，提供一种直接在光轴上将旋转运动转换成直线运动传递的装置。该装置采用刚性接触传动，既没有摩擦轮，也没有相对滑动部位；理论上没有滑动摩擦损耗和机械摩损，节能，传动效率高。

技术方案如下（见图1至图5）：一种直接在光轴上将旋转运动转换成直线运动传递的装置，由移动座1、旋转光滑轴2以及4个以上彼此间距地排列的驱动轴承3所组成，移动座1内对应驱动轴承3数量分别设有相应的轴承安装槽4；所述驱动轴承3的外圈上套有橡胶圈5，分別安装在对应的轴承安装槽内4；驱动轴承3内圈的轴安装面6是圆环面，驱动轴承3内圈的最小直径要大于旋转光滑轴2的外径；所述的旋转光滑轴2依次穿过上述4个以上的驱动轴承3的内圈；从竖向看，所述4个以上的驱动轴承3间的径向平面在空间上相邻，彼此不平行，但每两个之间径向平面的夹角相等；从水平垂直旋转光滑轴2方向看，所述4个以上的驱动轴承的轴心均与旋转光滑轴不同心，但每两个之间的驱动轴承内圈呈一上一下交叉地接触旋转光滑轴的表面，且之间产生一定的接触压力。所述的移动座1是一个上、下两半分开的座体组合。

3 装置的优势

与现有技术相比，本装置的明显优势是：旋转光滑轴与移动座之间无摩擦传动，不用润滑油，光滑轴上不容易沾附粉尘，环境中的粉尘对本装置影响不大，表面干净，不会像螺杆一样浇注润滑油污染环境，也不需要采用隔离罩等措施将旋转光滑轴与外界隔离开；该装置由于采用驱动轴承内圈的轴安装面是圆环面的特殊结构，使驱动轴承内圈与旋转光滑轴表面成刚性线接触状态，不产生相对滑动摩擦力，因此传动效率高；该装置光滑轴加工工艺较简单，容易制造，各驱动轴承内圈与光滑轴表面之间是分别采用上下压紧在光滑轴上的，各驱动轴承内圈的最小直径只要大于旋转光滑轴的外径，不存在它们之间的配合问题。与相同外径的螺杆相比，光滑轴的刚性壁螺杆高，光滑轴还可做成中空轴，减轻光滑轴的自重，节省材料。与螺杆相比，光滑轴可做得很长，因此本装置可对物件比如窗帘、门窗、移动门等进行长距离来回传动；本装置的旋转光滑轴与各驱动轴承内圈是依靠接触压力传动的，压紧力通过外圈上套橡胶圈可调，所有的运动是纯滚动，且旋转光滑轴不受其他径向力影响，从而提高运动的稳定性和直线运动重复定位的精度。

4 装置的实际运用

本装置使用时，旋转光轴作为主动件由电动机驱动旋转，从而由驱动轴承内圈与光滑表面的接触压力带动移动座内的各驱动轴承内圈自转，旋转力作用在呈不平行径向平面的驱动轴承内圈上形成向光滑轴一端前进的分力，从而驱动移动座沿旋转光滑轴向一端运动；当电动机反转时，同样，旋转力作用在呈不平行径向平面的驱动轴承内圈上形成向光滑轴相反一端前进的分力，从而驱动移动座沿旋转光滑轴后运动。如本实用新型方式的窗帘自动开合器，将窗帘上端吊挂在移动座上，通过该装置的移动座的往返直线运动，从而实现窗帘的自动开合。

参考文献

[1] 杨可桢.机械设计基础[M].高等教育出版社，1989.

[2] 杨文.金属切削机床概论[M].合肥工业大学出版社，2003.

[3] 机械设计手册编委会.机械设计手册[M].机械工业出版社，2004.