双偏置式等速万向节及其设计方法技术

本发明专利技术是一种等速万向节，特别涉及一种双偏置式等速万向节及其设计方法。包括外套和传动轴，所述的外套中设有星形齿，所述的星形齿的外端设有偏心保持架，所述的星形齿与偏心保持架间设有6个钢球。双偏置式等速万向节及其设计方法结构紧凑，提高使用性能，提升传动效果。

Double offset type constant velocity universal joint and design method thereof

The invention relates to a constant velocity universal joint, in particular to a double offset constant velocity universal joint and a design method thereof. The utility model comprises an outer sleeve and a transmission shaft, wherein the outer sleeve is provided with a star shaped tooth, and the outer end of the star shaped tooth is provided with an eccentric retainer. Double offset constant velocity universal joint and its design method are compact, improve the performance and improve the transmission effect.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种等速万向节，特别涉及一种双偏置式等速万向节及其设计方法。
技术介绍
现有技术中的等速万向节密封性能相对不出色，同时使用性能相对较弱。中国专利200410070385.5，公开一个目标在于提供一种等速万向节,在超过耐用寿命后能将所产生的诱发推力和滑动阻力稳定在低水平上,并表现出良好的NVH特征。本专利技术的等速万向节包括:一个外组件,其内圆周表面上沿轴向延伸有三个滚道；一个形成于各个滚道的每一侧上轴向延伸的滚动体导向面；一个具有径向方向延伸的三个耳轴的三脚形组件,和一个安装于每一个三脚形组件上的滚动体机构,滚动体机构能够相对于耳轴自由地摆动和振动,滚动体机构具有在平行于外组件的轴线方向上沿滚动体导向面被引导的滚动体。等速万向节的特征在于:滚动体的外圆周表面的粗糙度为0.35Ra或更小。此结构适配性相对不强。
技术实现思路
本专利技术主要是解决现有技术中存在的不足，结构紧凑，提供更加出色的密封性能和使用性能的双偏置式等速万向节及其设计方法。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种双偏置式等速万向节，包括外套和传动轴，所述的外套中设有星形齿，所述的星形齿的外端设有偏心保持架，所述的星形齿与偏心保持架间设有6个钢球；所述的外套在内圆柱面上周向等分地开有6个与轴线平行且截面形状为关于钢球中心对称的双偏心圆弧内沟道，所述的星形齿在外球面上亦周向等分地开有6个与轴线平行且截面形状为关于钢球中心对称的双偏心圆弧外沟道；偏心保持架的内、外球面中心分别置于钢球中心的两侧且偏心距相等,偏心保持架设有6个周向窗孔,偏心保持架的内球面与星形套外球面配合。作为优选，所述的偏心保持架中设有与传动轴相挡接的挡块，所述的外套外设有与传动轴相触接的防尘障。一种双偏置式等速万向节的设计方法，按以下步骤进行：(一)、主要零件设计：(1)、外套设计：外套的沟道素线均与轴线平行,沟道截面形状为双偏心圆弧形；由于保持架偏心的原因,该沟道的接触角设计成36度；由于保持架在筒形壳圆柱面上既有滚动又有滑动,圆柱面与保持架外球面间要有足够的间隙,在外套内口处设计了一内圆台阶；(2)、星形齿设计：双偏置式等速万向节的星形齿，其结构设计,一是使外球面上的六等分沟道和外套均与轴线平行；沟道截面形状与外套相同,接触角设计成36度；(3)、保持架设计：双偏置式等速万向节偏心保持架的结构设计应使6个窗孔中心线与保持架中心线重合；内、外球面中心距窗孔中心距离相等,确保该万向节转角时,主、从动轴始终同步；根据该万向节的等速原理,偏心保持架的外部轮廓应为纯球面；由于外球面中心至内球面中心距离等于偏心距的2倍,在与内球面相交的端面附近壁厚就变得很薄,热处理工艺性较差,特别是使用中,此区域易先磨损甚至破碎；所以,在此端通常设计成15度的锥面并与外球面相切,缓解了两端壁厚的差异,又不影响转角，极限转角可达2×15度＝30度；为装配星形齿,在偏心保持架外球面中心一侧的端面处开出一制口,并在该制口与内球面相交处设计一较短的圆柱面；(二)、结构主参数的设计计算：(1)、钢球直径：钢球直径Dw可按下式计算：Dw＝0.22Dk(1)计算所得应选取最接近的标准值；(2)、球组节圆直径：球组节圆直径Dpw可按下式计算Dpw＝K(Dei+Dk)(2)K＝0.51～0.53；(3)、外套沟道截面参数：外套沟道截面形状是关于钢球对称的双偏心圆弧形,其主参数设计计算如下：外套沟道截面圆弧半径：Rk为Rk＝fkDw(3)式中:fk＝0.515～0.525,一般取fk＝0.52；沟道接触球βk,根据前述分析,βk＝36；由几何关系可得沟道截面圆弧与钢球两中心距的水平距离hk和沟底间隙εk分别为：(4)、星形齿沟道截面参数：同外套一样,星形齿的沟道截面形状是关于钢球中心对称的双偏心圆弧形结构,其主要参数的设计计算如下：星形齿沟道截面圆弧半径Rx为Rx＝fxDw(6)式中:fx＝0.515～0.525,fx＝0.52；星形齿沟道接触角βx同外套一样,βx＝36；由几何关系,可得星形齿沟道截面圆弧曲率中心与钢球中心距的水平距离hx和星形齿沟道底部与钢球的间隙βx分别为：(5)、外套沟道底部直径由几何关系,可得外套沟道底部直径Dg为或，Dg＝D+Dw+2βk(10)(6)、星形齿沟道底部直径由几何关系,可得星形齿沟道底部直径dg为：或，dg＝D-Dw-2βx(12)(7)、外套沟道长度考虑到台阶和转角对外套沟道长度的影响,为确保在极转角、极限伸缩的不利工况下,钢球仍可在沟道内,使万向节正常工作,拟应有一沟道长度余量ε；由此,外套沟道长度Lg为：ε＝10-15mm(8)、星形齿宽度Bx可按下式计算：(9)、星形齿外球面曲率中心至端面的距离；双偏置式等速万向节的星形齿是对称结构,所以外球面曲率中心至端面的距离Lx为：(10)、偏心保持架内球面理论轴向宽度：偏心保持架内球面理论轴向宽度一般等于星形齿宽度,所以有：Bi＝Bx(16)(11)、偏心保持架制口深度：偏心保持架制口深度B2可按下式确定：B2＝2e(17)(12)、偏心保持架宽度，由几何关系,可得偏心保持架宽度Bj为：Bj＝Bi+B2(18)将(16)式和(17)式分别代入(18)式得：Bj＝Bx+2e(19)(13)、偏心保持架窗孔中心至端面的距离B1为：(14)、外套内腔长度,外套沟道长度一般要小于内腔长度,这是因为传动轴压缩到极端时,偏心保持架先接触到内腔底部,所以外套内腔长度Lk可按下式计算：(15)、偏心保持架的偏心距：偏心保持架内、外球面曲率中心分别位于窗孔中心的两侧,且内、外球面曲率中心至窗孔中心的距离(偏心距)相等，其值e可按下式计算：θ＝16°～18°(16)、偏心保持架内球面径：双偏置式等速万向节6个钢球始终与保持架窗孔相切，为使两轴夹角为最大值时仍能很好的接触,而当轴间角为0时,钢球轴向中心线应位于窗孔厚度的中点，经研究,偏心保持架窗孔厚度S＝K1Dw(K1＝0.21～0.22)时,可满足上述要求,由此可进行偏心保持架内、外球面径的设计计算；O为窗孔中心；O1为内球面曲率中心；O2为外球面曲率中心；BE为内球面中心一侧的窗孔；C为BE的中点；显然,C点为轴间角为0°时,钢球与窗孔的切点；内、外球面径的求解，由于AC-AB＝BC而所以得整理得偏心保持架内球面径Di为:经式中:K1＝0.21～0.23；(17)、星形齿外球面径：由于星形齿外球面与偏心保持架内球面配合,所以,星形齿外球面径Dx与偏心保持架内球面径Di的公称值相等,即：(24)式中:K1＝0.21～0.23；(18)、偏心保持架外球面径：F是与轴线夹角为15°的圆锥面与外球面的切点,显然有O2F⊥FE；在RtΔO2AE中而所以有由于∠所以,在RtΔO2FE中由上述推导可得偏心保持架外球面径De为：式中:K1＝0.21～0.23；(19)、外套内圆柱面径：由于外套内圆柱面与偏心保持架外球面配合,所以,外套内圆柱面径D1与偏心保持架外球面径De的公称值相等,即：(20)、偏心保持架制口径：双偏置式等速万向节装配时,星形齿是通过偏心保持架制口装入的,所以,制口径要略大于星形齿外球面径(偏心保持架内球面径),若装配间隙为ε1,则偏心保持架制口径D2可由下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双偏置式等速万向节，其特征在于：包括外套(1)和传动轴(2)，所述的外套(1)中设有星形齿(3)，所述的星形齿(3)的外端设有偏心保持架(4)，所述的星形齿(3)与偏心保持架(4)间设有6个钢球(5)；所述的外套(1)在内圆柱面上周向等分地开有6个与轴线平行且截面形状为关于钢球中心对称的双偏心圆弧内沟道(8)，所述的星形齿(3)在外球面上亦周向等分地开有6个与轴线平行且截面形状为关于钢球中心对称的双偏心圆弧外沟道(9)；偏心保持架(4)的内、外球面中心分别置于钢球中心的两侧且偏心距相等,偏心保持架(4)设有6个周向窗孔,偏心保持架(6)的内球面与星形套外球面配合。

【技术特征摘要】
1.一种双偏置式等速万向节，其特征在于：包括外套(1)和传动轴(2)，所述的外套(1)中设有星形齿(3)，所述的星形齿(3)的外端设有偏心保持架(4)，所述的星形齿(3)与偏心保持架(4)间设有6个钢球(5)；所述的外套(1)在内圆柱面上周向等分地开有6个与轴线平行且截面形状为关于钢球中心对称的双偏心圆弧内沟道(8)，所述的星形齿(3)在外球面上亦周向等分地开有6个与轴线平行且截面形状为关于钢球中心对称的双偏心圆弧外沟道(9)；偏心保持架(4)的内、外球面中心分别置于钢球中心的两侧且偏心距相等,偏心保持架(4)设有6个周向窗孔,偏心保持架(6)的内球面与星形套外球面配合。2.根据权利要求1所述的双偏置式等速万向节，其特征在于：所述的偏心保持架(4)中设有与传动轴(2)相挡接的挡块(6)，所述的外套(1)外设有与传动轴(2)相触接的防尘罩(7)。3.一种根据权利要求1或2所述的双偏置式等速万向节的设计方法，其特征在于按以下步骤进行：(一)、主要零件设计：(1)、外套设计：外套的沟道素线均与轴线平行,沟道截面形状为双偏心圆弧形；由于保持架偏心的原因,该沟道的接触角设计成36度；由于保持架在筒形壳圆柱面上既有滚动又有滑动,圆柱面与保持架外球面间要有足够的间隙,在外套内口处设计了一内圆台阶；(2)、星形齿设计：双偏置式等速万向节的星形齿，其结构设计,一是使外球面上的六等分沟道和外套均与轴线平行；沟道截面形状与外套相同,接触角设计成36度；(3)、保持架设计：双偏置式等速万向节偏心保持架的结构设计应使6个窗孔中心线与保持架中心线重合；内、外球面中心距窗孔中心距离相等,确保该万向节转角时,主、从动轴始终同步；根据该万向节的等速原理,偏心保持架的外部轮廓应为纯球面；由于外球面中心至内球面中心距离等于偏心距的2倍,在与内球面相交的端面附近壁厚就变得很薄,热处理工艺性较差,特别是使用中,此区域易先磨损甚至破碎；所以,在此端通常设计成15度的锥面并与外球面相切,缓解了两端壁厚的差异,又不影响转角，极限转角可达2×15度＝30度；为装配星形齿,在偏心保持架外球面中心一侧的端面处开出一制口,并在该制口与内球面相交处设计一较短的圆柱面；(二)、结构主参数的设计计算：(1)、钢球直径：钢球直径Dw可按下式计算：Dw＝0.22Dk(1)计算所得应选取最接近的标准值；(2)、球组节圆直径：球组节圆直径Dpw可按下式计算Dpw＝K(Dei+Dk)(2)K＝0.51～0.53；(3)、外套沟道截面参数：外套沟道截面形状是关于钢球对称的双偏心圆弧形,其主参数设计计算如下：外套沟道截面圆弧半径：Rk为Rk＝fkDw(3)式中:fk＝0.515～0.525,一般取fk＝0.52；沟道接触球βk,根据前述分析,βk＝36；由几何关系可得沟道截面圆弧与钢球两中心距的水平距离hk和沟底间隙εk分别为：hk=(Rk-12Dw)sinβk---(4)]]>ϵk=R2k-h2k-kktanβk-Dw2---(5)]]>(4)、星形齿沟道截面参数：同外套一样,星形齿的沟道截面形状是关于钢球中心对称的双偏心圆弧形结构,其主要参数的设计计算如下：星形齿沟道截面圆弧半径Rx为Rx＝fxDw(6)式中:fx＝0.515～0.525,fx＝0.52；星形齿沟道接触角βx同外套一样,βx＝36；由几何关系,可得星形齿沟道截面圆弧曲率中心与钢球中心距的水平距离hx和星形齿沟道底部与钢球的间隙βx分别为：hx=(Rx-12Dw)sinβx---(7)]]>ϵx=R2x-h2x-hxtanβx-Dw2---(8)]]>(5)、外套沟道底部直径由几何关系,可得外套沟道底部直径Dg为Dg=D+2(Rk2-hk2-hktanβk)---(9)]]>或，Dg＝D+Dw+2βk(10)(6)、星形齿沟道底部直径由几何关系,可得星形齿沟道底部直径dg为：dg=D+2(Rx2-hx2-hxtanβx)---(11)]]>或，dg＝D-Dw-2βx(12)(7)、外套沟道长度考虑到台阶和转角对外套沟道长度的影响,为确保在极转角、极限伸缩的不利工况下,钢球仍可在沟道内,使万向节正常工作,拟应有一沟道长度余量ε；由此,外套沟道长度Lg为：ε＝10-15mm(8)、星...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国民，
申请(专利权)人：杭州鑫凯传动机械有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33