專利名稱：半球籠式同步萬向聯(lián)軸器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種機(jī)械傳動(dòng)部件，特別是一種萬向聯(lián)軸器。
目前較先進(jìn)的萬向聯(lián)軸器是球籠式同步萬向聯(lián)軸器。它具有轉(zhuǎn)速同步、傳動(dòng)平穩(wěn)、轉(zhuǎn)角大、效率高，適于高速傳動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，但是其加工制造精度要求很高，在國內(nèi)難于推廣使用。


圖1是球籠式萬向聯(lián)軸器中的直槽型球籠式萬向聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡圖，圖2為這種聯(lián)軸器的局部剖視圖(兩圖中另件標(biāo)號相同)。圖中可以看出，聯(lián)軸器由外環(huán)1、內(nèi)環(huán)2、若干鋼球3、球籠4構(gòu)成。外環(huán)1的內(nèi)圓柱面和內(nèi)環(huán)2的外球面加工有相同數(shù)量的橢圓形截面的鋼球滾道直槽，整體式球籠4位于內(nèi)、外環(huán)之間，三者之間要求有較精確的滑動(dòng)配合，球籠外、內(nèi)球面要求有相等的偏心距X、Y，使球籠與內(nèi)環(huán)之間能產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)。鋼球3置于內(nèi)、外環(huán)的滾道直槽內(nèi)，同時(shí)也在球籠之中。從兩圖中可以得知1、整體式球籠的形狀比較復(fù)雜，內(nèi)、外球面均為配合面，精度要求高，且厚度較薄，因此其加工，制造及熱處理難度較大，同時(shí)也給裝配帶來困難。
2、由于球籠厚度占去了傳力鋼球約30％的接觸面積，使內(nèi)、外環(huán)的滾道槽分別作用于鋼球的上、下球冠，使鋼球受一力偶矩作用，內(nèi)、外環(huán)均承受較大徑向力，使整個(gè)結(jié)構(gòu)受力狀況不佳，造成容易磨損失效，也限制了承載能力的提高。
3、內(nèi)、外環(huán)滾道槽設(shè)計(jì)為橢圓形截面，目的是為了使橢圓道槽與鋼球能成45。交角的四個(gè)接觸點(diǎn)，但橢圓形截面的道槽加工精度很難達(dá)到。如果未達(dá)到應(yīng)有的精度，各個(gè)傳力鋼球受力不均，是加快磨損的重要原因。
本實(shí)用新型的目的是要就是提供一種對目前直槽型球籠式同步萬向聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)的，能克服上述不足之處的半球籠式同步萬向聯(lián)軸器，使之加工制造簡單容易，受力狀況得到改善，承載能力增大，使用壽命增長。
本實(shí)用新型的實(shí)施方案是將整體式球籠剖分為兩個(gè)半球籠，置于內(nèi)環(huán)的軸向兩側(cè)，用兩定心塊緊挨其固定在內(nèi)環(huán)軸上，使兩半球籠與內(nèi)環(huán)形成滑動(dòng)配合，兩半球籠與若干傳力鋼球接觸之處改為齒，鋼球放在兩半球籠齒之間，一起放置在外環(huán)道槽中，鋼球的另一半在內(nèi)環(huán)槽中。因此兩半球籠與若干鋼球，由于兩定心塊的約束，沿內(nèi)環(huán)球體圓周形成一個(gè)環(huán)形閉合的受力體系，控制鋼球在運(yùn)轉(zhuǎn)中作有序運(yùn)動(dòng)，使主、從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速同步。
實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由圖3、圖4、圖5、圖6給出。
圖3為本實(shí)用新型提出的半球籠式同步萬向聯(lián)軸器的軸向剖面圖，其軸間角為α。
圖4為本結(jié)構(gòu)軸間角α＝0時(shí)，鋼球所在位置的橫截面圖。
圖5為圖3中左邊半球籠4的左向視圖。
圖6為圖5A-A向視圖。
從上述圖中可知該結(jié)構(gòu)包括一個(gè)圓筒形的外環(huán)1，外環(huán)1的內(nèi)圓柱面上有若干截面為半圓形的滾道直槽5。一個(gè)球形內(nèi)環(huán)2，內(nèi)環(huán)2的球面上有若干與滾道直槽5相對應(yīng)的內(nèi)環(huán)滾道直槽6。一個(gè)內(nèi)環(huán)軸8，內(nèi)環(huán)軸8用鍵固定在內(nèi)環(huán)軸孔內(nèi)。內(nèi)環(huán)2的外球面與外環(huán)1的內(nèi)圓柱面相配合。若干傳力鋼球3，鋼球3置于內(nèi)、環(huán)相組合的滾道直槽內(nèi)，作為內(nèi)、外環(huán)之間的傳力件。兩個(gè)半球籠4，半球籠4如圖4、圖5所示形狀為外球面直徑為d3，內(nèi)球面直徑為d的球臺狀殼體，半球籠上有若干齒7，齒的端部向內(nèi)稍凸，凸出長度以與鋼球接觸超過球心為準(zhǔn)，兩半球籠分別位于緊挨內(nèi)環(huán)軸向兩側(cè)，其內(nèi)球面分別與內(nèi)環(huán)的外球面相配合，一個(gè)位于軸8右端直徑為d3處，一個(gè)位于軸8左徑的小徑13處，而鋼球則位于兩半球籠的齒之間，在外環(huán)道槽中接觸。一個(gè)右定心塊9，右定心塊9的內(nèi)球面與右半球籠的外球面d3配合，位于軸8的d3直徑處。若干調(diào)整墊片10，剖分圓墊片10在軸8軸肩與右定心塊9之間，用以調(diào)整內(nèi)環(huán)與半球籠之間適當(dāng)?shù)膭?dòng)配合間隙，然后再用螺釘固定右定心塊9在軸8上。一個(gè)左定心塊11，左定心塊11的內(nèi)球面與左半球籠外球面d3相配合，位于軸8小徑13處。若干調(diào)整墊片12，墊片12在左定心塊11與軸8小徑13處的軸肩之間，同樣用以調(diào)整左半球籠11與內(nèi)環(huán)之間的動(dòng)配合間隙。一個(gè)鎖緊螺母14，用于固定左定心塊11。一個(gè)密封套15及一個(gè)膠囊16，用于潤滑密封。
外環(huán)1的內(nèi)圓柱面與內(nèi)環(huán)2的外球面，兩半球籠4的內(nèi)、外球面分別與內(nèi)環(huán)2、左定心塊11、左定心塊9的外、內(nèi)球面，鋼球3與外環(huán)直槽5、內(nèi)環(huán)直槽6、兩半球籠齒7均為滑動(dòng)配合。
從以上結(jié)構(gòu)可以看出兩個(gè)半球籠4與若干傳力鋼球3，由于右定心塊9，左定心塊11的約束作用，沿內(nèi)環(huán)2的球體圓周可作往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，形成一個(gè)環(huán)形閉合受力體系，使鋼球在運(yùn)轉(zhuǎn)中，始終處在同一平面內(nèi)，作有序運(yùn)動(dòng)。同時(shí)也可以看出兩半球籠的齒處在外環(huán)1的滾道直槽5內(nèi)，齒的端部向內(nèi)稍凸部分在內(nèi)環(huán)直槽6內(nèi)，因此球籠不占鋼球與內(nèi)、外環(huán)的接觸面積。
圖7為該結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析圖，圖中標(biāo)號與前相同。
當(dāng)外環(huán)中心軸線AA與內(nèi)環(huán)中心軸線BB軸間角為α?xí)r，作CC⊥AA，DD⊥BB，則∠AOB＝∠COD＝α，外環(huán)道槽5的兩邊EE，E′E′與內(nèi)環(huán)道槽6的兩邊FF，F(xiàn)′F′相交成為一菱形，位于兩槽之間的鋼球3與菱形相切于G、H、M、N，連接鋼球中心O1與切點(diǎn)G，H，并分別延長AA、BB相交于K、P，由于AA∥EE∥E′E′，BB∥FF∥F′F′，因此O1K⊥AA，O1P⊥BB，且O1K＝O1P。所以O(shè)1O是∠AOB，∠COD的角平分線。
設(shè)外環(huán)為主動(dòng)軸，其角速度為ω1，內(nèi)環(huán)為從動(dòng)軸，其角速度為ω2，由于鋼球3在O點(diǎn)只有一個(gè)線速度V，對于主動(dòng)軸 V＝O1Kω1；對于從動(dòng)軸 V＝O1Pω2；由于O1K＝O1P， 因此ω1＝ω2。即該結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主、從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速相等，同步。不會(huì)因?yàn)閺膭?dòng)軸速度波動(dòng)而生產(chǎn)慣性力，帶來不良動(dòng)負(fù)荷影響。
當(dāng)內(nèi)、外環(huán)對應(yīng)道槽處于由中心軸線AA、BB所形成的平面上時(shí)(如圖3所示)，兩道槽會(huì)重合而不能相交成菱形，鋼球由于球籠的控制，仍處于∠COD的平分面上。
當(dāng)軸間角α＝O時(shí)，所有鋼球處于與內(nèi)、外環(huán)軸線垂直的，阻力最小的圓面內(nèi)。設(shè)內(nèi)環(huán)直徑為d，鋼球直徑為d1，最大軸間角為α，聯(lián)軸器的伸縮量為σ，內(nèi)環(huán)軸大端直徑為d2，該結(jié)構(gòu)為滿足鋼球及兩半球籠均轉(zhuǎn)過α/2，有如下相關(guān)尺寸外環(huán)滾道直槽長b＝d1+dSinα/2+σ球籠齒槽長b1≥dSinα/2半球籠齒寬m≤d1-btgα/2半球籠孔直徑d4≥d2+dSinα/2本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)也可用圓柱銷代替鋼球作傳力件。圖8為該圓柱銷的形狀圖銷的兩端為球冠，直徑為SΦd1，中間為圓柱，直徑為Φd5。相應(yīng)的內(nèi)、外環(huán)滾道直槽兩側(cè)為平面，槽底為圓弧，其余結(jié)構(gòu)完全相同。由于銷的兩端為球冠，仍具有鋼球運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，中間為圓柱，使柱銷與平面接觸，改善了應(yīng)力狀況。這種聯(lián)軸器可應(yīng)用于中，低速重載從上述結(jié)構(gòu)及分析可知，本實(shí)用新型聯(lián)軸器具有如下技術(shù)特征1、仍具有現(xiàn)有直槽型球籠式同步萬向聯(lián)軸器的技術(shù)特性，即轉(zhuǎn)速同步，傳動(dòng)平穩(wěn)，軸間角大(可達(dá)25°)，效率高，且具有伸縮性等優(yōu)點(diǎn)。
2、加工制造簡單容易。由于球籠剖分為兩半，使加工制造大為簡單。半球籠與外環(huán)沒有配合面，且沒有內(nèi)、外之間的偏心距，精度容易達(dá)到。內(nèi)、外環(huán)上的滾道直槽截面為半圓形，而不是橢圓形，加工方便，精度容易達(dá)到。
3、提高了承載能力。球籠不放置在內(nèi)、外環(huán)之間，鋼球在內(nèi)、外環(huán)之間承受純剪切作用，受力狀況得到很大改善，承載能力得到極大提高，可應(yīng)用于沖擊震動(dòng)強(qiáng)烈的重工行業(yè)。
4、裝配極其簡單方便。由于沒有偏心距、球籠為剖分式半球籠，又有墊片可調(diào)整，裝配精度很容易達(dá)到。
權(quán)利要求1.半球籠式同步萬向聯(lián)軸器，由外環(huán)1、內(nèi)環(huán)2、若干鋼球3、兩個(gè)半球籠4及右定心塊9，左定心塊11等構(gòu)成，其特征在于圓筒形的外環(huán)1的內(nèi)圓柱面有若干鋼球滾道直槽5，球形狀的內(nèi)環(huán)2上有若干滾道直槽6，若干鋼球3置于內(nèi)、外環(huán)相組合的滾道直槽內(nèi)，作為內(nèi)、外環(huán)之間的傳力件，兩個(gè)半球籠4緊挨內(nèi)環(huán)2的軸向兩側(cè)，其內(nèi)球面與內(nèi)環(huán)相配合，兩半球籠上的齒7在外環(huán)槽中與鋼球兩側(cè)接觸，右定心塊9，左定心塊11分別位于兩半球籠4兩側(cè)，與其外球面相配合，并用調(diào)整墊片10、12調(diào)整兩半球籠與內(nèi)環(huán)之間的動(dòng)配合間隙，然后將兩定心塊固定在內(nèi)環(huán)軸8上，使兩個(gè)半球籠與若干鋼球，沿內(nèi)環(huán)球體圓周可作往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，形成一個(gè)環(huán)形閉合受力體系，使鋼球在運(yùn)轉(zhuǎn)中處于同一平面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)軸器，其特征在于外環(huán)1的內(nèi)圓柱面與內(nèi)環(huán)2的外球面直接接觸，形成滑動(dòng)配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)軸器，其特征在于外環(huán)1的內(nèi)圓柱面上的滾道直槽5和內(nèi)環(huán)外球面的滾道直槽6的截面是半圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)軸器，其特征在于半球籠4是一種具有內(nèi)、外球面，一端具有直徑為d4的孔徑，另一端圓周具有若干齒7的球臺狀殼體另件。
專利摘要半球籠式同步萬向聯(lián)軸器由外環(huán)1、內(nèi)環(huán)2、若干鋼球3、兩個(gè)半球籠4及左右定心塊11、9等構(gòu)成。內(nèi)、外環(huán)相結(jié)合的面上分別有若干鋼球滾道直槽6和5,若干鋼球3置于直槽5和6組合的槽中作傳力件。兩半球籠4的齒在外環(huán)槽中與鋼球兩側(cè)接觸。左、右定心塊11、9固定在軸8兩側(cè),使兩半球籠和若干鋼球可沿內(nèi)環(huán)圓周作往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng),控制鋼球在同一平面內(nèi),使轉(zhuǎn)速同步。由于采用不占鋼球接觸面的半球籠,因而制造簡單,承載能力大,使用壽命長。
文檔編號F16D3/20GK2396230SQ9924173
公開日2000年9月13日 申請日期1999年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月6日
發(fā)明者李振懷 申請人:李振懷