柱销球笼式同步万向联轴器制造技术

柱销球笼式万向联轴器由外环１、球笼２、内环４和若干柱销３构成。外、内环相结合的面上分别有若干柱销滚道直槽６和７。球笼上有若干对齿５及三个互成１２０°的拉杆８。柱销３与齿５相配合置于外环直槽６中，柱销另一半置于内环直槽７中，实现两环联接。球笼拉杆８位于外环拉杆槽９内，使球笼不在内、外环之间。球笼控制柱销使主、从轴转速同步。由于采用柱销及新型球笼，使加工简单，受力状况改善，承载能力大为提高，使用寿命延长。（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及到一种机械传动部件，特别是一种万向联轴器。目前较先进的万向联轴器是球笼式同步万向联轴器。它具有转速同步、传动平稳、转角大、效率高，适于高速传动等优点，但是其加工制造精度要求很高，在国内难于推广使用。附图说明图1是球笼式万向联轴器中的直槽型球笼式万向联轴器的结构简图，图2为这种联轴器的局部剖视图(两图中另件标号相同)。图中可以看出，联轴器由外环1、球笼2、若干钢球3、内环4构成。外环1的内圆柱面和内环4的外球面加工有相同数量的椭圆形截面的钢球滚道直槽，球笼2位于内、外环之间，三者之间要求有较精确的滑动配合，球笼外、内球面要求有相等的偏心距X、Y，使球笼与内环之间能产生相对运动。钢球3置于内、外环的滚道直槽内，同时也在球笼之中。从两图中可以得知1、球笼的形状比较复杂，内、外球面均为配合面，精度要求高，且厚度较薄，因此其加工，制造及热处理难度较大。2、由于球笼厚度占去了传力钢球约30％的接触面积，使内、外环的滚道槽分别作用于钢球的上、下球冠，使钢球受一力偶矩作用，内、外环均承受较大径向力，使整个结构受力状况不佳，造成容易磨损失效。3、内、外环滚道槽设计为椭圆形截面，目的是为了使椭圆道槽与钢球能成45°交角的四个接触点，但椭圆形截面的道槽加工精度很难达到。如果未达到应有的精度，各个传力钢球受力不均，是加快磨损的重要原因。4、用钢球作传力件有传动效率高等优点，但它对接触间隙，尤其与椭圆形的圆筒槽接触间隙很敏感，过大的接触应力容易造成接触面的疲劳点触，因此限制了承载能力的提高。本技术的目的就是要提供一种对目前直槽型球笼式同步万向联轴器的结构加以改进的，能克服上述不足之处的柱销球笼式同步万向联轴器，使之加工制造简单容易，受力状况得到改善，承载能力增大，使用寿命增长。本技术的实施方案是将传力钢球改为两头为球冠的圆柱销，内、外环滚道槽截面相应地改为槽底为圆弧，两则为直线的截面；球笼不内、外环之间，而将其改为有若干成对的齿，柱销与两齿配合，一起放置在外环道槽中，同时与内环配合，控制柱销在运转中作有序运动。使主、从动轴转速同步。技术的具体结构由图3、图4、图5、图6给出。图3为本技术提出的柱销球笼式同步万向联轴器的轴向剖面图，其轴间角为α。图4为图3中I-I向横向截面剖视图。图5为图3中II-II向局部剖视图。图6为柱销形状图。四图中另件及部位标号均相同。从上述图中可知该结构包括一个圆筒形的外环1，外环1的内圆柱面上有若干柱销滚道直槽6，其截面的两侧为直线，底部为圆弧，同时加工有三个互成120°的拉杆直槽9。一个球形内环4，内环4的球面上有若干与滚道直槽6相对应的内环滚道直槽7。若干柱销3，柱销3的形状如图6所示两头为球冠，中间为圆柱，柱销置于内、外环相组合的滚道槽内，作为内、外环之间的传力件。一个球笼2，球笼2为外球面直径D，内球面直径d的球形壳体，球笼上有若干两两相对的齿5，两齿5与柱销3相配合，置于外环1的滚道直槽6内，球笼上同时有三个互成120°的拉杆8，拉杆相应地置于外环上的三个拉杆直槽9内。一个胶囊10和一个透盖11用于润滑密封。外环1与内环4，球笼2的内球面与内环4的外球面，柱销3与外环直槽6、内环直槽7的两侧及底部，柱销3与球笼上的齿，均为滑动配合。图7为该结构的运动分析图，图中标号与前相同。当外环中心轴线AA与内环中心轴线BB轴间角为α时，作CC⊥AA，DD⊥BB，则∠AOB＝∠COD＝α，外环道槽6的两边EE，E′E′与内环道槽7的两边FF，F′F′相交成为一菱形，位于两槽之内的柱销3的圆柱面与菱形相切于G、H、M、N，连接圆柱面中心O1与切点G，H，并分别延长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O1O是∠AOB，∠COD的角平分线。设外环为主动轴，其角速度为ω1，内环为从动轴，其角速度为ω2，由于柱销3在O点只有一个线速度V，对于主动轴 V＝O1Kω1；对于从动轴 V＝O1Pω2；由于O1K＝O1P 因此ω1＝ω2。即该结构运转时，主、从运轴的转速相等，同步。不会因为从动轴速度波动而生产惯性力，带来不良动负荷影响。当内、外环对应道槽处于由中心轴线AA、BB所形成的平面上时(如图3所示)，两道槽会重合而不能相交成菱形，柱销由于球笼的控制，仍处于∠COD的平分面上。当轴间角α＝0时，所有柱销处于与内、外环轴线垂直的，阻力最小的圆面内。设内环直径为d，柱销直径为d1，最大轴间角为α，联轴器的伸缩量为δ，内环轴直径为d2，该结构为满足柱销及球笼均转过α/2，有如下相关尺寸外环滚道直槽长b＝d+dSinα/2+δ球笼齿槽长b1≥b+dSinα/2＝d1+2dSinα/2+δ球笼齿及拉杆宽m≤d1-2(b1/2+dSinα/2-d1/2)Sinα/2＝d1-(3dSinα/2+δ)Sinα/2安装尺寸必须满足球笼端部外径a≤d，球笼端部内径C≥d-d1/2，C≥d2+dSinα/2，从上述结构及分析可知，本技术联轴器具有如下技术特征1、仍具有现有直槽型球笼式同步万向联轴器的技术特性，即转速同步，传动平稳，轴间角大，效率高，且具有伸缩性等优点。2、加工制造简单容易，由于球笼的改变及传力件采用柱销，使加工制造大为简单。球笼只有与内环一个配合面，且没有内、外之间的偏心距，精度容易达到。内、外环上的滚道直槽截面的底部为圆弧，两侧为直线，而不是椭圆形，加上方便，精度容易达到。3、改善了受力状况，增加了承载能力，延长了使用寿命。(1).由于加工精度容易达到，所有柱销，内、外环道槽受力均衡。(2).球笼不放置在内、外环之间，同时将钢球改为柱销在内、外环之间承受纯剪切作用，受力状况得到很大改善。(3).现有直槽型球笼式联轴器的钢球与圆筒形直槽接触、受力面为一椭圆，其最大接触应力为 其中α接R2-R1/R2值查表。本技术联轴器的柱销与矩形状的直槽接触，其受力面为一矩形，最大接触应为 式中R1R2为钢球与圆筒槽的半径，P为载荷，E为材料的弹性模量，L为柱销的圆柱长，R为柱销半径。从上两式可以看出钢球与圆筒形槽的接触应力与R2-R1，即两者之间的间隙有关，而且相当敏感，当间隙较大时，应力值会成倍增加，因而会造成迅速磨损失效。而柱销与矩形槽平面的接触应力却与两者之间的间隙关系很小，柱销R的磨损不会造成应力值有很大变化。(4).从所周知滚动轴承中，圆柱滚子轴承比球轴承承载能力大，重载轴承均用圆柱体作滚动体。相同体积的圆柱滚子轴承的额定动负荷是球轴承额定动负荷的两倍以上。联轴器中的柱销与钢球也有相似的受力状况。如果按滚动轴承的寿命计算方法，可近似地比较一下用柱销和钢球作传力件的寿命比值。滚动轴承的寿命计算公式为L＝(C/P)ε式中L为额定寿命，C为额定动负荷，P为当量负荷，对球轴承ε＝3，滚子轴承ε＝10/3。设相同直径的柱销和钢球承受的当量负荷P相等，而柱销的额定动负荷最小是钢球的2倍，按上述公式计算，柱销的L值是钢球L值的10倍。因此承载能力与使用寿命都得到极大的提高。4、本结构同样可采用钢球作传力件，只需将内、外环滚道槽截面改为圆形即可，其余结构都相同。参考资料机械设计手册节第4卷本文档来自技高网...

【技术保护点】
柱销球笼式同步万向联轴器由外环１、球笼２、内环４、若干柱销３构成，其特征在于：圆筒形的外环１的内圆柱面上有若干柱销滚道直槽６和三个互成１２０°的拉杆直槽９，球壳状的球笼２上有若干两两相对的齿５和三个互成１２０°的拉杆８，若干个柱销３与齿５相配合，置于外环滚道直槽６中，拉杆８相应地置于拉杆直槽９中，球形状的内环４上有若干滚道直槽７，柱销３的另一半置于此直槽中，实现两环之间的联接，由于球笼的使用，所有柱销在运转中处于１／２轴间角的平面上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李振怀，邓林秀，李可心，
申请(专利权)人：李振怀，邓林秀，李可心，
类型：实用新型
国别省市：51[中国|四川]