專利名稱：萬(wàn)向十字軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于萬(wàn)向聯(lián)軸器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于重載及超重載領(lǐng)域的萬(wàn)向聯(lián)軸器內(nèi)的萬(wàn)向十字軸。
背景技術(shù)：
目前，廣泛應(yīng)用在熱連軋粗軋機(jī)、大型型鋼軋機(jī)、穿孔機(jī)、中寬厚板及爐卷軋機(jī)等重型機(jī)械的主傳動(dòng)裝置上的重載及超重載十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器的萬(wàn)向十字軸極易壞損:一方面是由于用在上述大型設(shè)備中的重載及超重載萬(wàn)向聯(lián)軸器的體積龐大，回轉(zhuǎn)直徑HO在Φ 650mm至1300mm之間，扭矩在2300KN.πι至19405KN.ι ，導(dǎo)致其在在運(yùn)行時(shí)受到的沖擊載荷和扭矩相應(yīng)很大；另一方面，其在作業(yè)過(guò)程中還要受到頻度很高的交變沖擊載荷。因此，重載及超重載十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器內(nèi)部的關(guān)鍵部件萬(wàn)向十字軸極易發(fā)生斷裂而導(dǎo)致報(bào)廢。造成上述斷裂的機(jī)理是:萬(wàn)向十字軸是重載及超重載十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器中的關(guān)鍵部件，也是薄弱部件，萬(wàn)向十字軸的軸頸根部的疲勞斷裂是其主要的失效形式。要解決該部件的強(qiáng)度問(wèn)題存在如下幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn):首先，受設(shè)備空間的制約，不能通過(guò)增加萬(wàn)向十字軸尺寸的方式來(lái)提高重載及超重載十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器整體的承載能力；其次，本裝置在運(yùn)行中存在應(yīng)力集中的問(wèn)題，應(yīng)力集中導(dǎo)致萬(wàn)向十字軸軸頸底部的疲勞斷裂；最后，現(xiàn)有技術(shù)中的萬(wàn)向十字軸主要采用鋼坯熱鍛成型，再以數(shù)控機(jī)床加工其軸頸，而萬(wàn)向十字軸的軸頸根部的過(guò)渡結(jié)構(gòu)大多采用單圓弧面平滑過(guò)渡或者臺(tái)階型過(guò)渡。采用單圓弧面過(guò)渡的萬(wàn)向十字軸由于過(guò)渡圓弧尺寸過(guò)大而受到十字軸結(jié)構(gòu)尺寸的限制，無(wú)法克服應(yīng)力集中的問(wèn)題，在這種過(guò)渡方式下的萬(wàn)向十字軸依然在軸頸根部產(chǎn)生應(yīng)力集中，在使用中仍舊容易發(fā)生斷裂，此外該結(jié)構(gòu)的機(jī)械加工難度較大，工藝性欠佳，影響生產(chǎn)效率的提高；采用臺(tái)階型過(guò)渡圓角進(jìn)行過(guò)渡的萬(wàn)向十字軸存在截面形狀的突然變化，在這些形狀突變處存在較大的應(yīng)力集中現(xiàn)象，故也無(wú)法有效解決易斷裂的問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有重載及超重載領(lǐng)域的萬(wàn)向聯(lián)軸器的萬(wàn)向十字軸由于應(yīng)力集中而極易反生疲勞斷裂的技術(shù)難題，本實(shí)用新型提供一種能夠減少萬(wàn)向十字軸的軸頭根部的應(yīng)力集中，提高零件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及工藝性的萬(wàn)向節(jié)十字軸。其具體結(jié)構(gòu)為:萬(wàn)向十字軸，由球體狀的基體I及自基體I的四個(gè)方向延伸出的與軸承相連的、形狀一致的軸頭組成，即由基體1、第一軸頭21、第二軸頭22、第三軸頭23和第四軸頭24組成，在每個(gè)軸頭的底部與基體I之間均設(shè)有一個(gè)呈近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)和一個(gè)錐角為90°的圓錐過(guò)渡臺(tái)，每個(gè)軸頭同與其相連接的呈近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)及圓錐過(guò)渡臺(tái)平滑過(guò)渡。即第一軸頭(21)的底部設(shè)有第一軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(211)，第一軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(211)的底部設(shè)有 第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(212)且第一軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(211)的側(cè)面和第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(212)的側(cè)面相切，第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(212)的底部與基體(I)相連接且第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(212)的側(cè)面與基體(I)相切；第二軸頭(22)的底部設(shè)有第二軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(221)，第二軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(221)的底部設(shè)有第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(222)且第二軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(221)的側(cè)面和第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(222)的側(cè)面相切，第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(222)的底部與基體(I)相連接且第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(222)的側(cè)面與基體(I)相切；第三軸頭(23)的底部設(shè)有第三軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(231)，第三軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(231)的底部設(shè)有第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(232)且第三軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(231)的側(cè)面和第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(232)的側(cè)面相切，第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(232)的底部與基體(I)相連接且第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(232)的側(cè)面與基體(I)相切；第四軸頭(24)的底部設(shè)有第四軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(241)，第四軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(241)的底部設(shè)有第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(242)且第四軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(241)的側(cè)面和第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(242)的側(cè)面相切，第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(242)的底部與基體(I)相連接且第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(242)的側(cè)面與基體(I)相切；上述四個(gè)近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)，即第一軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)211、第二軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)221、第三軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)231和第四軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)241的形狀與尺寸相同；在軸截面上，近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)母線3均為圓弧線；上述四個(gè)圓錐過(guò)渡臺(tái)，即第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)212、第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)222、第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)232和第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)242的形狀與尺寸相同；在軸截面上，圓錐過(guò)渡臺(tái)母線4均為直線?；剞D(zhuǎn)直徑HO的范圍在650mm至1300mm之間，回轉(zhuǎn)直徑HO、軸頭直徑D、軸頭長(zhǎng)度H1、近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高H2與圓錐過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高H3的尺寸關(guān)系為:回轉(zhuǎn)直徑H0-2X軸頭長(zhǎng)度Hl-軸頭直徑D=4X圓錐過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高H3+nX近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高H2，其中，η的取值為2.828，圓錐過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高Η3與近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高Η2的比值在0.1至0.4之間。有益的技術(shù)效果采用本結(jié)構(gòu)后的萬(wàn)向十字軸能有效降低十字軸根部的應(yīng)力，并改善應(yīng)力的分布情況，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)產(chǎn)品 抗疲勞斷裂的能力，此外，本結(jié)構(gòu)能提高十字軸的工藝性，能夠有效縮短工期，降低生產(chǎn)成本。

圖1是本發(fā)明的主視圖。圖2是圖1俯視圖。圖3是圖2的A-A剖視圖。圖4是圖3中E區(qū)的局部放大圖。圖5是圖3中F區(qū)的局部放大圖。圖6是圖3中G區(qū)的局部放大圖。圖7是圖3中H區(qū)的局部放大圖。圖8是圖1的立體圖。圖9是實(shí)施例1在五種扭矩條件下的檢測(cè)結(jié)果。圖10是實(shí)施例2在五種扭矩條件下的檢測(cè)結(jié)果。圖11是實(shí)施例3在五種扭矩條件下的檢測(cè)結(jié)果。圖中的序號(hào)為:基體1、第一軸頭21、第二軸頭22、第三軸頭23、第四軸頭24、第一軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)211、第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)212、第二軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)221、第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)222、第三軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)231、第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)232、第四軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)241、第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)242、近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)母線3、圓錐過(guò)渡臺(tái)母線4。具體的實(shí)施方法現(xiàn)結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)。實(shí)施例1參見(jiàn)圖1、圖2及圖3，萬(wàn)向十字軸，由球體狀的基體I及自基體I的四個(gè)方向延伸出的與軸承相連的、形狀一致的軸頭組成，即由基體1、第一軸頭21、第二軸頭22、第三軸頭23和第四軸頭24組成，在每個(gè)軸頭的底部與基體I之間均設(shè)有一個(gè)呈近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)和一個(gè)錐角為90°的圓錐過(guò)渡臺(tái)，每個(gè)軸頭同與其相連接的呈近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)及圓錐過(guò)渡臺(tái)平滑過(guò)渡，詳見(jiàn)圖3至圖7。即第一軸頭21的底部設(shè)有第一軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)211，第一軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)211的底部設(shè)有第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)212且第一軸頭圓錐狀過(guò)渡臺(tái)211的側(cè)面和第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)212的側(cè)面相切，第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)212的底部與基體I相連接且第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)212的側(cè)面與基體I相切，詳見(jiàn)圖3及圖4。第二軸頭22的底部設(shè)有第二軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)221，第二軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)221的底部設(shè)有第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)222且第二軸頭圓錐狀過(guò)渡臺(tái)221的側(cè)面和第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)222的側(cè)面相切，第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)222的底部與基體I相連接且第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)222的側(cè)面與基體I相切，詳見(jiàn)圖3及圖5。第三軸頭23的底部設(shè)有第三軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)231，第三軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)231的底部設(shè)有第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)232且第三軸頭圓錐狀過(guò)渡臺(tái)231的側(cè)面和第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)232的側(cè)面相切，第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)232的底部與基體I相連接且第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)232的側(cè)面與基體I相切，詳見(jiàn)圖3及圖6。第四軸頭24的底部設(shè)有第四軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)241，第四軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)241的底部設(shè)有第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)242且第四軸頭圓錐狀過(guò)渡臺(tái)241的側(cè)面和第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)242的側(cè)面相切，第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)242的底部與基體I相連接且第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)242的側(cè)面與基體I`相切，詳見(jiàn)圖3及圖7。上述四個(gè)近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)，即第一軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)211、第二軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)221、第三軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)231和第四軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)241的形狀與尺寸相同；在軸截面上，近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)母線3均為圓弧線，詳見(jiàn)圖4至圖7。上述四個(gè)圓錐過(guò)渡臺(tái)，即第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)212、第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)222、第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)232和第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)242的形狀與尺寸相同；在軸截面上，圓錐過(guò)渡臺(tái)母線4均為直線，詳見(jiàn)圖4至圖7?；剞D(zhuǎn)直徑HO的范圍在650mm至1300mm之間，回轉(zhuǎn)直徑HO、軸頭直徑D、軸頭長(zhǎng)度H1、近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高H2與圓錐過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高H3的尺寸關(guān)系符合等式:回轉(zhuǎn)直徑H0-2X軸頭長(zhǎng)度Hl-軸頭直徑D=4X圓錐過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高H3+nX近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高H2，其中，η的取值為2.828，圓錐過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高Η3與近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高Η2的比值在0.1至
0.4之間。參見(jiàn)圖4，第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)212的底邊與第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)222的底邊相切于點(diǎn)Α，參見(jiàn)圖5和圖8，第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)222的底邊與第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)232的底邊相切于點(diǎn)B，參見(jiàn)圖6，第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)232的底邊與第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)242的相切于點(diǎn)C，參見(jiàn)圖7，第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)242的底邊與第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)212的相切于點(diǎn)D ;所述點(diǎn)A、點(diǎn)B、點(diǎn)C和點(diǎn)D共面，參見(jiàn)圖3。參見(jiàn)圖1、圖3和圖8，在實(shí)施例1中的軸頭直徑D均為361mm，軸頭長(zhǎng)度Hl為300mm,回轉(zhuǎn)直徑HO為1300mm，圓錐過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高H3與近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高H2的比值為
0.257。圖9是對(duì)實(shí)施例1所述尺寸的樣品施加扭矩3900KNm至11153KNm的載荷的檢測(cè)結(jié)果，經(jīng)檢測(cè)采用本結(jié)構(gòu)后應(yīng)力平均減少6.2%。實(shí)施例2 參見(jiàn)圖1和圖3，由球體狀的基體I及自基體I的四個(gè)方向延伸出的與軸承相連的、形狀一致的軸頭組成，即由基體1、第一軸頭21、第二軸頭22、第三軸頭23和第四軸頭24組成，在每個(gè)軸頭的底部與基體I之間均設(shè)有一個(gè)呈近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)和一個(gè)錐角為90°的圓錐過(guò)渡臺(tái)，每個(gè)軸頭同與其相連接的呈近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)及圓錐過(guò)渡臺(tái)平滑過(guò)渡，詳見(jiàn)圖3至圖7。即第一軸頭21的底部設(shè)有第一軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)211，第一軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)211的底部設(shè)有第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)212且第一軸頭圓錐狀過(guò)渡臺(tái)211的側(cè)面和第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)212的側(cè)面相切，第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)212的底部與基體I相連接且第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)212的側(cè)面與基體I相切，詳見(jiàn)圖3及圖4。第二軸頭22的底部設(shè)有第二軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)221，第二軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)221的底部設(shè)有第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)222且第二軸頭圓錐狀過(guò)渡臺(tái)221的側(cè)面和第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)222的側(cè)面相切，第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)222的底部與基體I相連接且第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)222的側(cè)面與基體I相切，詳見(jiàn)圖3及圖5。第三軸頭23的底部設(shè)有第三軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)231，第三軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)231的底部設(shè)有第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)232且第三軸頭圓錐狀過(guò)渡臺(tái)231的側(cè)面和第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)232的側(cè)面相切，第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)232的底部與基體I相連接且第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)232的側(cè)面與基體I相切，詳見(jiàn)圖3及圖6。第四軸頭24的底部設(shè)有第四軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)241，第四軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)241的底部設(shè)有第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)242且第四軸頭圓錐狀過(guò)渡臺(tái)241的側(cè)面和第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)242的側(cè)面相切，第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)242的底部與基體I相連接且第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)242的側(cè)面與基體I相切，詳見(jiàn)圖3及圖7。上述四個(gè)近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)，即第一軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)211、第二軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)221、第三軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)231和第四軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)241的形狀與尺寸相同；在軸截面上，近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)母線3均為圓弧線，詳見(jiàn)圖4至圖7。上述四個(gè)圓錐過(guò)渡臺(tái)，即第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)212、第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)222、第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)232和第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)242的形狀與尺寸相同；在軸截面上，圓錐過(guò)渡臺(tái)母線4均為直線，詳見(jiàn)圖4至圖7。參見(jiàn)圖3及圖10，實(shí)施例2中的軸頭直徑D均為328mm，軸頭長(zhǎng)度Hl為225mm，回轉(zhuǎn)直徑HO為975mm，圓錐過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高H3與近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高H2的比值為0.20。圖9是對(duì)實(shí)施例1所述尺寸的樣品施加扭矩3900KNm至11153KNm的載荷的檢測(cè)結(jié)果，經(jīng)檢測(cè)采用本結(jié)構(gòu)后應(yīng)力平均減少5.2%。實(shí)施例3參見(jiàn)圖1、圖3和圖8，由球體狀的基體I及自基體I的四個(gè)方向延伸出的與軸承相連的、形狀一致的軸頭組成，即由基體1、第一軸頭21、第二軸頭22、第三軸頭23和第四軸頭24組成，在每個(gè)軸頭的底部與基體I之間均設(shè)有一個(gè)呈近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)和一個(gè)錐角為90°的圓錐過(guò)渡臺(tái)，每個(gè)軸頭同與其相連接的呈近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)及圓錐過(guò)渡臺(tái)平滑過(guò)渡，詳見(jiàn)圖3至圖7。即第一軸頭21的底部設(shè)有第一軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)211，第一軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)211的底部設(shè)有第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)212且第一軸頭圓錐狀過(guò)渡臺(tái)211的側(cè)面和第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)212的側(cè)面相切，第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)212的底部與基體I相連接且第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)212的側(cè)面與基體I相切，詳見(jiàn)圖3及圖4。第二軸頭22的底部設(shè)有第二軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)221，第二軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)221的底部設(shè)有第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)222且第二軸頭圓錐狀過(guò)渡臺(tái)221的側(cè)面和第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)222的側(cè)面相切，第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)222的底部與基體I相連接且第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)212的側(cè)面與基體I相切，詳見(jiàn)圖3及圖5。第三軸頭23的底部設(shè)有第三軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)231，第三軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)231的底部設(shè)有第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)232且第三軸頭圓錐狀過(guò)渡臺(tái)231的側(cè)面和第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)232的側(cè)面相切，第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)232的底部與基體I相連接且第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)232的側(cè)面與基體I相切，詳見(jiàn)圖3及圖6。第四軸頭24的底部設(shè)有第四軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)241，第四軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)241的底部設(shè)有第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)242且第四軸頭圓錐狀過(guò)渡臺(tái)241的側(cè)面和第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)242的側(cè)面相切，第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)242的底部與基體I相連接且第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)242的側(cè)面與基體I相切，詳見(jiàn)圖3及圖7。上述四個(gè)近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)，即第一軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)211、第二軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)221、第三軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)231和第四軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)241的形狀與尺寸相同；在軸截面上，近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)母線3均為圓弧線，詳見(jiàn)圖4至圖7。上述四個(gè)圓錐過(guò)渡臺(tái)，即第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)212、第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)222、第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)232和第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)242的形狀與尺寸相同；在軸截面上，圓錐過(guò)渡臺(tái)母線4均為直線，詳見(jiàn)圖4至圖7。參見(jiàn)圖1、圖3及圖11，實(shí)施例3中的軸頭直徑D均為170mm，軸頭長(zhǎng)度Hl為146mm，回轉(zhuǎn)直徑HO為650mm，圓錐過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高H3與近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高H2的比值為0.147。圖11是對(duì)實(shí)施例3所述尺寸的樣品施加扭矩180KNm至2878KNm的載荷的檢測(cè)結(jié)果，經(jīng)檢測(cè)采用本結(jié)構(gòu)后應(yīng)力平均減少8.05%。下表是采用本結(jié)構(gòu)的實(shí) 施例1、實(shí)施例2及實(shí)施例3與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)萬(wàn)向十字軸的性能比較。其中，原設(shè)計(jì)應(yīng)力是指采用傳統(tǒng)單一圓弧結(jié)構(gòu)或臺(tái)階結(jié)構(gòu)的萬(wàn)向十字軸應(yīng)力數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.萬(wàn)向十字軸，由球體狀的基體(I)及自基體(I)的四個(gè)方向延伸出的與軸承相連的、形狀一致的軸頭組成，即由基體(I)、第一軸頭(21)、第二軸頭(22)、第三軸頭(23)和第四軸頭(24)組成，其特征在于，在每個(gè)軸頭的底部與基體(I)之間均設(shè)有一個(gè)呈近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)和一個(gè)錐角為90°的圓錐過(guò)渡臺(tái)，每個(gè)軸頭同與其相連接的呈近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)及圓錐過(guò)渡臺(tái)平滑過(guò)渡；即第一軸頭(21)的底部設(shè)有第一軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(211)，第一軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(211)的底部設(shè)有第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(212)且第一軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(211)的側(cè)面和第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(212)的側(cè)面相切，第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(212)的底部與基體(I)相連接且第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(212)的側(cè)面與基體(I)相切；第二軸頭(22)的底部設(shè)有第二軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(221)，第二軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(221)的底部設(shè)有第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(222)且第二軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(221)的側(cè)面和第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(222)的側(cè)面相切，第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(222)的底部與基體(I)相連接且第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(222)的側(cè)面與基體(I)相切；第三軸頭(23)的底部設(shè)有第三軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(231)，第三軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(231)的底部設(shè)有第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(232)且第三軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(231)的側(cè)面和第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(232)的側(cè)面相切，第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(232)的底部與基體(I)相連接且第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(232)的側(cè)面與基體(I)相切；第四軸頭(24)的底部設(shè)有第四軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(241)，第四軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(241)的底部設(shè)有第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(242)且第四軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(241)的側(cè)面和第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(242)的側(cè)面相切，第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(242)的底部與基體(I)相連接且第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(242)的側(cè)面與基體(I)相切； 第一軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(211)、第二軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(221)、第三軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(231)和第四軸頭近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)(241)的形狀與尺寸相同；在軸截面上，近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)母線3均為圓弧線； 第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(212)、第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(222)、第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(232)和第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(242)的形狀與尺寸相同；在軸截面上，圓錐過(guò)渡臺(tái)母線(4)均為直線。
2.如權(quán)利要求1所述的萬(wàn)向十字軸，其特征在于，回轉(zhuǎn)直徑HO的范圍在650mm至1300mm之間，回轉(zhuǎn)直徑HO、軸頭直徑D、軸頭長(zhǎng)度H1、近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高H2與圓錐過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高H3的尺寸關(guān)系為:回轉(zhuǎn)直徑H0-2X軸頭長(zhǎng)度Hl-軸頭直徑D=4X圓錐過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高H3+nX近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高H2，其中，η的取值為2.828，圓錐過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高Η3與近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)臺(tái)高Η2的比值在0.1至0.4之間。
3.如權(quán)利要求1所述的萬(wàn)向十字軸，其特征在于，第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(212)的底邊與第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(222)的底邊相切于點(diǎn)Α，第二軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(222)的底邊與第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(232)的底 邊相切于點(diǎn)B，第三軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(232)的底邊與第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(242)的相切于點(diǎn)C，第四軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(242)的底邊與第一軸頭圓錐過(guò)渡臺(tái)(212)的相切于點(diǎn)D ;所述點(diǎn)Α、點(diǎn)B、點(diǎn)C和點(diǎn)D共面。
專利摘要針對(duì)現(xiàn)有重載及超重載領(lǐng)域的萬(wàn)向聯(lián)軸器的萬(wàn)向十字軸由于應(yīng)力集中而極易發(fā)生疲勞斷裂的技術(shù)難題，本實(shí)用新型提供一種能夠減少萬(wàn)向十字軸軸頭根部的應(yīng)力集中，提高零件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的萬(wàn)向節(jié)十字軸，由球體狀的基體及自基體的四個(gè)方向延伸出的與軸承相連的、形狀一致的軸頭組成，在每個(gè)軸頭的底部與基體之間均設(shè)有一個(gè)呈近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)和一個(gè)錐角為90°的圓錐過(guò)渡臺(tái)，在軸截面上，近似圓錐狀過(guò)渡臺(tái)母線均為圓弧線，圓錐過(guò)渡臺(tái)母線均為直線。本實(shí)用新型的有益的技術(shù)效果是采用本結(jié)構(gòu)后的萬(wàn)向十字軸能有效降低十字軸根部的應(yīng)力，并改善應(yīng)力的分布情況，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)產(chǎn)品抗疲勞斷裂的能力，本結(jié)構(gòu)能提高十字軸的工藝性，有效縮短工期，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)F16D3/16GK203146634SQ20132014711
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者趙韓, 陳科, 殷磊, 朱長(zhǎng)江, 賈敬平, 孟冠軍, 張祖芳, 陳振華 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)(馬鞍山)高新技術(shù)研究院, 合肥工業(yè)大學(xué), 安徽泰爾重工股份有限公司