消除固定端万向节圆周及轴向配合间隙的半轴总成设计制造技术

本发明专利技术是一种半轴总成结构设计，特别涉及一种消除固定端万向节圆周及轴向配合间隙的半轴总成设计。按以下步骤进行：结构分析→外星轮的设计→实轴的设计→球笼的设计→顶杆的设计→弹簧帽的设计→圆线螺旋弹簧的设计→固定端万向节的装配→装配。消除固定端万向节圆周及轴向配合间隙的半轴总成设计，工艺科学合理，大大提升产品性能，为下游使用提供保障。

Design of Half-Axis Assembly for Eliminating Circumferential and Axial Fitting Clearance of Fixed-End Universal Joint

The invention relates to the structural design of a half-shaft assembly, in particular to a half-shaft assembly design for eliminating the circumference and the axial mating clearance of a universal joint at a fixed end. According to the following steps: structure analysis design of outer star wheel design of solid shaft design of ball cage design of top rod design of spring cap design of circular helical spring assembly of fixed end universal joint assembly. The design of semi-axle assembly eliminating circumferential and axial mating clearance of fixed end universal joint is scientific and reasonable, which greatly improves product performance and provides guarantee for downstream use.

【技术实现步骤摘要】
消除固定端万向节圆周及轴向配合间隙的半轴总成设计
本专利技术是一种半轴总成结构设计，特别涉及一种消除固定端万向节圆周及轴向配合间隙的半轴总成设计。
技术介绍
目前，汽车用半轴通常采用高速万向节以及中间轴结构组成，并在万向节外端增加轮速齿圈。对于上述结构的半轴，轮速齿圈处于外露状态，在半轴运转时，轮速传感器随着轮速齿圈转动识别相关信号。上述齿圈结构在使用过程中，尤其针对越野车泥泞、砂石路面行驶时，车轮高速旋转带动的泥水、小砂石容易打在齿圈上，造成齿圈断齿等；齿圈开口之间容易夹杂泥土、小石子等杂物，较大的杂物旋转磕碰轮速传感器，造成轮速传感器破坏。若出现上述情况，轮速传感器容易出现信号中断、甚至失效的情况，导致其他相关设备的无法正常工作，严重时将对行车安全造成影响。中国专利201610659631.3，公开一种汽车半轴总成装配工艺，其特征是顺序经过如下工艺步骤：(1).清洗、吹干：先将待装配各零件上的油污、锈迹清除干净，再用压缩空气吹干；(2).安装油封：使用专用工具将半轴油封压入轴承壳内；(3).压装轴承外圈：使用专用工具在液压机上将轴承外圈压入轴承壳内；(4).安装制动器总成：将已安装油封、轴承外圈的轴承壳装入半轴和制动器总成内；(5).压装轮胎螺栓：使用专用工具在液压机上将轮胎螺栓压入轴承壳内；(6).压装轴承内圈：使用专用工具在液压机上将轴承内圈压入半轴上；(7).压装轴承护圈：使用专用工具在液压机上将轴承护圈压入半轴上；(8).安装弹簧卡环：使用专用工具将弹簧卡环装入轴承护圈上方；(9).压装转子：使用专用工具将ABS转子压入半轴上。此工艺，还是存在装配精度低，操作繁琐，劳动强度大，生产效率低、成本高。
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，消除配合间隙，进一步提高产品性能的消除固定端万向节圆周及轴向配合间隙的半轴总成设计法。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：一种消除固定端万向节圆周及轴向配合间隙的半轴总成设计，按以下步骤进行：(一)、结构分析：包括外星轮，外星轮的上部中设有嵌入式的内星轮，内星轮与外星轮间通过钢球滚动连接，钢球通过球笼进行定位，内星轮中设有向上延伸的实轴，实轴中设有弹簧帽，外星轮中设有与弹簧帽的底部相抵接的顶杆，顶杆的底部嵌入至外星轮中，弹簧帽通过圆线螺旋弹簧与实轴弹性连接，实轴的底端与内星轮通过圆形卡簧定位；(二)、外星轮的设计：球道采用“角接触球形子午线”结构设计，生成半径偏移量与万向节回转中心对称，压力角α＝39±3°，椭圆形断面的相似度ψ＝1.02～1.06，它们的运行轨道平行于主动元件和从动元件的轴线，钢球在球道中的滚动比例得到提高，降低发热和磨损，提高耐久性；内球面直径在中心16°以外两端采用0～-0.014mm的曲率设计，减小与球笼外球面的配合间隙，降低轴向配合间隙，提高球笼对6颗钢球的运动轨迹控制；(三)、实轴的设计：实轴外花键采用螺旋花键，并根据不同的配合长度指定合适的实轴外花键螺旋角，确保内星轮内花键与实轴外花键为过盈配合，压入力2000N～12000N，消除花键配合导致的圆周间隙和轴向间隙；实轴加工出弹簧孔，用于安装圆线螺旋弹簧和弹簧帽，并且孔的端口部分加工出92±2°的开放型倒角，确保实轴在万向节达到设计最大摆角时不与顶杆干涉；(四)、内星轮的设计：球道采用“角接触球形子午线”结构设计，生成半径偏移量与万向节回转中心对称，压力角α＝42±3°，椭圆形断面的相似度ψ＝1.02～1.06，它们的运行轨道平行于主动元件和从动元件的轴线，钢球在球道中的滚动比例得到提高，降低发热和磨损，提高耐久性；外球面直径在中心16°以外两端采用0～-0.014mm的曲率设计，减小与球笼外球面的配合间隙，降低轴向配合间隙，提高球笼对6颗钢球的运动轨迹控制；(五)、球笼的设计：内、外球面直径在中心16°以外两端采用0～-0.014mm的曲率设计，减小与外星轮的内球面和内星轮的外球面配合间隙，降低轴向配合间隙，提高球笼对6颗钢球的运动轨迹控制；窗孔宽采用钢球手压按入的过盈配合，最大过盈为0.02mm，最小过盈为0.005mm，窗孔的边缘进行仔细的研磨去除尖角毛刺，确保摆动时不致于破坏外星轮和内星轮零件表面的润滑脂油膜；球笼能够保持6颗钢球在外星轮和内星轮的球道内，并控制6颗钢球跟随固定端万向节的摆动始终保持在外星轮和内星轮球道中心的对称平面；(六)、顶杆的设计：顶杆前端采用光滑的球头设计，并选用低碳合金钢20CrMnTi材料+整体碳氮共渗热处理工艺，满足强度要求、确保热处理品质，避免出现较小的形变和裂纹的同时尽可能地缩小顶杆的外形尺寸，确保万向节最大摆角时不会与实轴产生干涉；(七)、弹簧帽的设计：弹簧帽选用低碳合金钢20CrMnTi材料+整体渗碳淬回火热处理工艺，并且与顶杆球头接触的平面进行光滑处理，提高弹簧帽耐磨性能的同时降低摩擦阻力，使万向节拥用更好的摇摆顺畅性能；(八)、圆线螺旋弹簧的设计：圆线螺旋弹簧内径与弹簧帽杆部为间隙配合，间隙配合区间为0.1-0.3mm；圆线螺旋弹簧外径与实轴弹簧孔直径为间隙配合，间隙配合区间为0.5-1.5mm，根据万向节规格大小和万向节摇摆力矩要求计算得出刚度要求，然后按刚度要求选择合适的钢丝直径和螺距；(九)、固定端万向节的装配：首先，把内星轮与球笼成90°装入球笼窗口中，然后将内星轮顺时针方向旋转90°使内星轮与球笼平齐并且内星轮球道与球笼窗口对齐，将外星轮内腔朝向夹持在工作台上，然后将上一步完成的内星轮与球笼组合体与外星轮成90°装入外星轮中，顺时针方向旋转90°，确保内星轮球道、球笼窗口、外星轮球道对齐；最后，在内星轮内花键孔中插入摇摆芯棒向上摆到最大角度装入第1颗钢球回后正摇摆芯棒并向左下角摆到最大角度装入第2颗钢球后回正摇棒并向右下角摆到最大角度装入第3颗钢球，最后依次向下、向左上角、右上角将摇摆芯棒摆至最大摆角完成剩余3颗钢球的装配，确保每个固定端万向节内均有6颗钢球；(十)、装配：a、领料：1、对照总成BOM表确认附件型号准确；2、清点数量准确；3、确认零件、附件是否有批量明显缺陷；b、固定端万向节顺畅度检测：1、首先100％摇摆和对打顺畅无卡滞，然后确认6颗钢球无缺失；2、内腔朝上整齐和在工作台上；c、固定万向节装配顶杆：1、顶杆细端朝上放入腔底孔内；2、100％目测确认无漏装或明显高出现象；d、固定节内腔注脂：1、100％目测确认腔底有装顶杆后再注脂；2、按图纸要求加注指定牌号的润滑脂和重量；e、实轴装圆形卡簧：1、首先100％确认轴头内花键齿形完整无破齿、毛刺、铁屑残留等不良；2、100％确认轴头弹簧孔中无铁屑相关杂物，进行反向敲击振动；3、卡簧入槽，无明显变形、无漏装；f、将圆线螺旋弹簧装入实轴弹簧孔中：弹簧无漏装、无明显高出弹簧孔现象；g、将弹簧帽装入圆线螺旋弹簧内孔中：弹簧帽无漏装、无明显高出弹簧孔现象；h、压装：1、先将内、外花键对齿并目测确认圆形卡簧在内星轮口部大倒角内，然后上设备启动自动压装；2、压装过程中的所有报警件先隔离，然后按不合格品走处理流程，严禁私自返工处理；3、压入力曲线100％目测检查：曲线末端须是直线上升状态，防止跨棒距大导致的压入力合格，但是却没本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消除固定端万向节圆周及轴向配合间隙的半轴总成设计，其特征在于按以下步骤进行：(一)、结构分析：包括外星轮(1)，外星轮(1)的上部中设有嵌入式的内星轮(2)，内星轮(2)与外星轮(1)间通过钢球(3)滚动连接，钢球(3)通过球笼(4)进行定位，内星轮(2)中设有向上延伸的实轴(5)，实轴(5)中设有弹簧帽(6)，外星轮(1)中设有与弹簧帽(6)的底部相抵接的顶杆(7)，顶杆(7)的底部嵌入至外星轮(1)中，弹簧帽(6)通过圆线螺旋弹簧(8)与实轴(5)弹性连接，实轴(5)的底端与内星轮(2)通过圆形卡簧(9)定位；(二)、外星轮的设计：球道采用“角接触球形子午线”结构设计，生成半径偏移量与万向节回转中心对称，压力角α＝39±3°，椭圆形断面的相似度ψ＝1.02～1.06，它们的运行轨道平行于主动元件和从动元件的轴线，钢球在球道中的滚动比例得到提高，降低发热和磨损，提高耐久性；内球面直径在中心16°以外两端采用0～‑0.014mm的曲率设计，减小与球笼外球面的配合间隙，降低轴向配合间隙，提高球笼对6颗钢球的运动轨迹控制；(三)、实轴的设计：实轴外花键采用螺旋花键，并根据不同的配合长度指定合适的实轴外花键螺旋角，确保内星轮内花键与实轴外花键为过盈配合，压入力2000N～12000N，消除花键配合导致的圆周间隙和轴向间隙；实轴加工出弹簧孔，用于安装圆线螺旋弹簧和弹簧帽，并且孔的端口部分加工出92±2°的开放型倒角，确保实轴在万向节达到设计最大摆角时不与顶杆干涉；(四)、内星轮的设计：球道采用“角接触球形子午线”结构设计，生成半径偏移量与万向节回转中心对称，压力角α＝42±3°，椭圆形断面的相似度ψ＝1.02～1.06，它们的运行轨道平行于主动元件和从动元件的轴线，钢球在球道中的滚动比例得到提高，降低发热和磨损，提高耐久性；外球面直径在中心16°以外两端采用0～‑0.014mm的曲率设计，减小与球笼外球面的配合间隙，降低轴向配合间隙，提高球笼对6颗钢球的运动轨迹控制；(五)、球笼的设计：内、外球面直径在中心16°以外两端采用0～‑0.014mm的曲率设计，减小与外星轮的内球面和内星轮的外球面配合间隙，降低轴向配合间隙，提高球笼对6颗钢球的运动轨迹控制；窗孔宽采用钢球手压按入的过盈配合，最大过盈为0.02mm，最小过盈为0.005mm，窗孔的边缘进行仔细的研磨去除尖角毛刺，确保摆动时不致于破坏外星轮和内星轮零件表面的润滑脂油膜；球笼能够保持6颗钢球在外星轮和内星轮的球道内，并控制6颗钢球跟随固定端万向节的摆动始终保持在外星轮和内星轮球道中心的对称平面；(六)、顶杆的设计：顶杆前端采用光滑的球头设计，并选用低碳合金钢20CrMnTi材料+整体碳氮共渗热处理工艺，满足强度要求、确保热处理品质，避免出现较小的形变和裂纹的同时尽可能地缩小顶杆的外形尺寸，确保万向节最大摆角时不会与实轴产生干涉；(七)、弹簧帽的设计：弹簧帽选用低碳合金钢20CrMnTi材料+整体渗碳淬回火热处理工艺，并且与顶杆球头接触的平面进行光滑处理，提高弹簧帽耐磨性能的同时降低摩擦阻力，使万向节拥用更好的摇摆顺畅性能；(八)、圆线螺旋弹簧的设计：圆线螺旋弹簧内径与弹簧帽杆部为间隙配合，间隙配合区间为0.1‑0.3mm；圆线螺旋弹簧外径与实轴弹簧孔直径为间隙配合，间隙配合区间为0.5‑1.5mm，根据万向节规格大小和万向节摇摆力矩要求计算得出刚度要求，然后按刚度要求选择合适的钢丝直径和螺距；(九)、固定端万向节的装配：首先，把内星轮与球笼成90°装入球笼窗口中，然后将内星轮顺时针方向旋转90°使内星轮与球笼平齐并且内星轮球道与球笼窗口对齐，将外星轮内腔朝向夹持在工作台上，然后将上一步完成的内星轮与球笼组合体与外星轮成90°装入外星轮中，顺时针方向旋转90°，确保内星轮球道、球笼窗口、外星轮球道对齐；最后，在内星轮内花键孔中插入摇摆芯棒向上摆到最大角度装入第1颗钢球回后正摇摆芯棒并向左下角摆到最大角度装入第2颗钢球后回正摇棒并向右下角摆到最大角度装入第3颗钢球，最后依次向下、向左上角、右上角将摇摆芯棒摆至最大摆角完成剩余3颗钢球的装配，确保每个固定端万向节内均有6颗钢球；(十)、装配：a、领料：1、对照总成BOM表确认附件型号准确；2、清点数量准确；3、确认零件、附件是否有批量明显缺陷；b、固定端万向节顺畅度检测：1、首先100％摇摆和对打顺畅无卡滞，然后确认6颗钢球无缺失；2、内腔朝上整齐和在工作台上；c、固定万向节装配顶杆：1、顶杆细端朝上放入腔底孔内；2、100％目测确认无漏装或明显高出现象；d、固定节内腔注脂：1、100％目测确认腔底有装顶杆后再注脂；2、按图纸要求加注指定牌号的润滑脂和重量；e、实轴装圆形卡簧：1、首先100％确认轴头内花键齿形完整无破齿、毛刺、...

【技术特征摘要】
1.一种消除固定端万向节圆周及轴向配合间隙的半轴总成设计，其特征在于按以下步骤进行：(一)、结构分析：包括外星轮(1)，外星轮(1)的上部中设有嵌入式的内星轮(2)，内星轮(2)与外星轮(1)间通过钢球(3)滚动连接，钢球(3)通过球笼(4)进行定位，内星轮(2)中设有向上延伸的实轴(5)，实轴(5)中设有弹簧帽(6)，外星轮(1)中设有与弹簧帽(6)的底部相抵接的顶杆(7)，顶杆(7)的底部嵌入至外星轮(1)中，弹簧帽(6)通过圆线螺旋弹簧(8)与实轴(5)弹性连接，实轴(5)的底端与内星轮(2)通过圆形卡簧(9)定位；(二)、外星轮的设计：球道采用“角接触球形子午线”结构设计，生成半径偏移量与万向节回转中心对称，压力角α＝39±3°，椭圆形断面的相似度ψ＝1.02～1.06，它们的运行轨道平行于主动元件和从动元件的轴线，钢球在球道中的滚动比例得到提高，降低发热和磨损，提高耐久性；内球面直径在中心16°以外两端采用0～-0.014mm的曲率设计，减小与球笼外球面的配合间隙，降低轴向配合间隙，提高球笼对6颗钢球的运动轨迹控制；(三)、实轴的设计：实轴外花键采用螺旋花键，并根据不同的配合长度指定合适的实轴外花键螺旋角，确保内星轮内花键与实轴外花键为过盈配合，压入力2000N～12000N，消除花键配合导致的圆周间隙和轴向间隙；实轴加工出弹簧孔，用于安装圆线螺旋弹簧和弹簧帽，并且孔的端口部分加工出92±2°的开放型倒角，确保实轴在万向节达到设计最大摆角时不与顶杆干涉；(四)、内星轮的设计：球道采用“角接触球形子午线”结构设计，生成半径偏移量与万向节回转中心对称，压力角α＝42±3°，椭圆形断面的相似度ψ＝1.02～1.06，它们的运行轨道平行于主动元件和从动元件的轴线，钢球在球道中的滚动比例得到提高，降低发热和磨损，提高耐久性；外球面直径在中心16°以外两端采用0～-0.014mm的曲率设计，减小与球笼外球面的配合间隙，降低轴向配合间隙，提高球笼对6颗钢球的运动轨迹控制；(五)、球笼的设计：内、外球面直径在中心16°以外两端采用0～-0.014mm的曲率设计，减小与外星轮的内球面和内星轮的外球面配合间隙，降低轴向配合间隙，提高球笼对6颗钢球的运动轨迹控制；窗孔宽采用钢球手压按入的过盈配合，最大过盈为0.02mm，最小过盈为0.005mm，窗孔的边缘进行仔细的研磨去除尖角毛刺，确保摆动时不致于破坏外星轮和内星轮零件表面的润滑脂油膜；球笼能够保持6颗钢球在外星轮和内星轮的球道内，并控制6颗钢球跟随固定端万向节的摆动始终保持在外星轮和内星轮球道中心的对称平面；(六)、顶杆的设计：顶杆前端采用光滑的球头设计，并选用低碳合金钢20CrMnTi材料+整体碳氮共渗热处理工艺，满足强度要求、确保热处理品质，避免出现较小的形...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅小青，李伟，周斌，蒋星阳，卢小明，
申请(专利权)人：杭州通绿机械有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33