一种多层杆端球铰的整体设计方法技术

本发明专利技术涉及弹性橡胶件减震技术领域，具体涉及一种多层杆端球铰的整体设计方法，所述方法是分别通过对橡胶型面、隔套和外套的结构设计来提升球铰的整体性能，具体为通过对橡胶型面设计来提高球铰的使用寿命；通过对隔套的设计来提高球铰的使用寿命或降低球铰在硫化前的加工工艺难度；通过对外套的设计来降低球铰在硫化前的加工工艺难度或提高球铰的使用寿命。命。命。

【技术实现步骤摘要】
一种多层杆端球铰的整体设计方法


[0001]本专利技术涉及弹性橡胶件减震
，尤其涉及一种多层杆端球铰的整体设计方法。

技术介绍

[0002]杆端球铰是重要的减震连接元件，多用于火车、高铁、汽车、轮船或飞机上，当机体承受径向、扭转和偏转等复杂载荷工况时，通过杆端球铰的变形来承受偏扭转角度和径向载荷，防止机体在运行时侧翻。目前杆端球铰普遍采用纯金属关节形式或金属外套
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单层橡胶层
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金属内套的单层橡胶关节形式；纯金属关节形式环境适应性差，尤其在砂尘环境下易产生磨损，在实际应用过程中常出现大面积异响，无法从对金属关节的改进中改善异响问题，导致金属关节的使用寿命降低，且纯金属关节形式价格高昂；金属外套
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单层橡胶层
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金属内套的单层橡胶关节形式的杆端球铰径向刚度小，仅能承受较小的径向刚度，抗偏扭载荷能力较差，在使用过程中橡胶层容易褶皱断裂，导致球铰的使用寿命低。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本专利技术提供了一种多层杆端球铰的整体设计方法，通过对橡胶型面、隔套和外套的结构设计来提升球铰的整体性能，通过对橡胶型面设计来提高球铰的使用寿命；通过对隔套的设计来提高球铰的使用寿命或降低球铰在硫化前的加工工艺难度；通过对外套的设计来降低球铰在硫化前的加工工艺难度或提高球铰的使用寿命。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提出了如下技术方案：一种多层杆端球铰的整体设计方法，所述方法是分别通过对橡胶型面、隔套和外套的结构设计来提升球铰的整体性能，具体为通过对橡胶型面设计来提高球铰的使用寿命；通过对隔套的设计来提高球铰的使用寿命或降低球铰在硫化前的加工工艺难度；通过对外套的设计来降低球铰在硫化前的加工工艺难度或提高球铰的使用寿命。优选的，通过对橡胶型面的设计来提高球铰的使用寿命，是指将相邻隔套之间的橡胶型面与隔套相结合形成内凹的复合型面结构，复合型面结构包括凹底面、位于凹底面下侧且朝向球铰外侧的第一外侧面和位于凹底面上侧且朝向球铰外侧第二外侧面，通过将凹底面设置成多弧面段组合的橡胶型面结构来提高球铰橡胶层的抗拉伸性能，提高球铰的使用寿命。
[0005]优选的，将多弧面段组合的橡胶型面结构设置成弧顶朝向球铰内侧的弧面段和弧顶朝向球铰外侧的弧面段，将弧顶朝向球铰外侧的弧面段的弧线长度设置成不小于弧顶朝向球铰内侧的弧面段的弧线长度，将弧顶朝向球铰外侧的弧面段的弧线外凸弧度设置成大于弧顶朝向球铰内侧的弧面段的弧线内凹弧度。
[0006]优选的，通过对隔套的设计来降低球铰在硫化前的加工工艺难度，是指在隔套上设置隔套上侧面、隔套下侧面和隔套端面，将隔套端面的一端与隔套上侧面连接，隔套端面相对于隔套上侧面的另一端与隔套下侧面连接，在隔套端面与隔套上侧面之间形成尖部E，
通过隔套上侧面和隔套端面之间的尖部E与模具形成点接触，利用尖部E与模具进行点接触在硫化过程中对隔套进行轴向定位，降低对隔套公差的要求，增加隔套的容差性，以保证硫化效果。
[0007]优选的，通过对橡胶型面的设计来提高球铰的使用寿命，是指将相邻隔套间的橡胶型面设置成整体内凹的橡胶承载单元，橡胶承载单元为多直面段组合结构，所述多直面段组合结构由多个直面段组成，每个直面段间圆弧过渡；所述直面段包括斜直面段和垂直面段。
[0008]优选的，通过对隔套的设计来提高球铰的使用寿命，是指将隔套端部朝向外套凸出形成上凸缘，将隔套端部朝向芯轴凸出形成下凸缘，相邻隔套中上一隔套的下凸缘、下一隔套的上凸缘和橡胶承载单元共同形成半封闭结构，半封闭结构为橡胶承载单元在受压变形时提供橡胶型面的形变容积空间；且相邻隔套中上一隔套的下凸缘和下一隔套的上凸缘在受压时形成硬止挡，以降低橡胶应力，避免承受载荷时橡胶褶皱断裂，同时避免橡胶承载单元在受压时从半封闭结构中挤出，以提高球铰的使用寿命。
[0009]优选的，将相邻隔套中上一隔套的下凸缘和下一隔套的上凸缘相对对中设置，且将相邻隔套中下一隔套上凸缘的宽度设置成大于上一隔套中下凸缘的宽度，使相邻隔套中上一隔套的下凸缘和下一隔套的上凸缘在受压时上一隔套的下凸缘可压实在下一隔套的上凸缘中部上端形成硬止挡。
[0010]优选的，通过对外套的设计来降低球铰在硫化前的加工工艺难度，是指在杆端球铰外套端面的内侧设置切面，以使硫化前外层隔套可在切面处预装入外套内。
[0011]优选的，切面为弧形面的切面或锥形面的切面。
[0012]优选的，通过对外套的设计来提高球铰的使用寿命，是指在外套内周面内侧开设凹槽并在凹槽内硫化橡胶，通过增加外层隔套与外套之间在外套内周面上的橡胶应力释放范围来降低杆端球铰的偏扭转刚度，通过凹槽增加外层隔套与外套之间的橡胶层粘结面积以防止球铰在承受大偏扭载荷时外层橡胶从外套与外层隔套之间剥离，提高球铰的使用寿命。
[0013]本专利技术的有益效果是：1、通过将橡胶型面设置成多弧面段组合结构或多直面段组合结构，来避免橡胶型面断裂，提高橡胶层的使用寿命，进而提高球铰的使用寿命。
[0014]2、通过在隔套端部设置尖部E，在硫化前通过尖部E与模具进行点接触对隔套进行轴向定位，防止硫化时隔套在模具中窜动，保证硫化效果，降低加工工艺难度。
[0015]3、通过将隔套端部朝向外套凸出形成上凸缘，将隔套端部朝向芯轴凸出形成下凸缘，相邻隔套中上一隔套的下凸缘、下一隔套的上凸缘和橡胶承载单元共同形成半封闭结构，半封闭结构可为橡胶承载单元在受压变形时提供橡胶型面的形变容积空间；相邻隔套中上一隔套的下凸缘和下一隔套的上凸缘在受压时形成硬止挡，可以增加球铰的径向刚度，降低橡胶应力，避免承受载荷时橡胶褶皱断裂，同时避免橡胶承载单元在受压时从半封闭结构中挤出，提高橡胶层的使用寿命，进而提高球铰的使用寿命。
[0016]4、通过将在外套端面的内侧设置切面，以使硫化前外层隔套可在切面处预装入外套内，降低球铰在硫化前的加工工艺难度。
[0017]5、通过在外套内周面内侧开设凹槽并在凹槽内硫化橡胶，增加外层隔套与外套之
间在外套内周面上的橡胶应力释放范围来降低杆端球铰的偏扭转刚度，通过凹槽增加外层隔套与外套之间的橡胶层粘结面积以防止球铰在承受大偏扭载荷时外层橡胶从外套与外层隔套之间剥离，提高球铰的使用寿命。
附图说明
[0018]图1为实施例一中球铰的整体结构示意图。
[0019]图2为图1中A处的局部放大图。
[0020]图3为图2中B处的局部放大图。
[0021]图4为侧部橡胶的示意图。
[0022]图5为实施例一中球铰在模具中硫化前在模具中定位的局部示意图。
[0023]图6为图1的侧视图。
[0024]图7为实施例一中外套的立体结构示意图。
[0025]图8为实施例一中外套的主视图。
[0026]图9为图8中B
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B方向的剖视图。
[0027]图10为实施例二中隔套端部的结构示意图。
[0028]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层杆端球铰的整体设计方法，所述方法是分别通过对橡胶型面、隔套（4）和外套（1）的结构设计来提升球铰的整体性能，其特征在于，通过对橡胶型面设计来提高球铰的使用寿命；通过对隔套（4）的设计来提高球铰的使用寿命或降低球铰在硫化前的加工工艺难度；通过对外套（1）的设计来降低球铰在硫化前的加工工艺难度或提高球铰的使用寿命。2.根据权利要求1所述多层杆端球铰的整体设计方法，其特征在于，所述通过对橡胶型面的设计来提高球铰的使用寿命，是指将相邻隔套（4）之间的橡胶型面与隔套（4）相结合形成内凹的复合型面结构，复合型面结构包括凹底面（11）、位于凹底面（11）下侧且朝向球铰外侧的第一外侧面（12）和位于凹底面（11）上侧且朝向球铰外侧第二外侧面（9），通过将凹底面（11）设置成多弧面段组合的橡胶型面结构来提高球铰橡胶层的抗拉伸性能，提高球铰的使用寿命。3.根据权利要求2所述多层杆端球铰的整体设计方法，其特征在于，将多弧面段组合的橡胶型面结构设置成弧顶朝向球铰内侧的弧面段和弧顶朝向球铰外侧的弧面段，将弧顶朝向球铰外侧的弧面段的弧线长度设置成不小于弧顶朝向球铰内侧的弧面段的弧线长度，将弧顶朝向球铰外侧的弧面段的弧线外凸弧度设置成大于弧顶朝向球铰内侧的弧面段的弧线内凹弧度。4.根据权利要求3所述多层杆端球铰的整体设计方法，其特征在于，所述通过对隔套（4）的设计来降低球铰在硫化前的加工工艺难度，是指在隔套（4）上设置隔套上侧面（6）、隔套下侧面（7）和隔套端面（10），将隔套端面（10）的一端与隔套上侧面（6）连接，隔套端面（10）相对于隔套上侧面（6）的另一端与隔套下侧面（7）连接，在隔套端面（10）与隔套上侧面（6）之间形成尖部E，通过隔套上侧面（6）和隔套端面（10）之间的尖部E与模具（17）形成点接触，利用尖部E与模具（17）进行点接触在硫化过程中对隔套（4）进行轴向定位，降低对隔套（4）公差的要求，增加隔套（4）的容差性，以保证硫化效果。5.根据权利要求1所述多层杆端球铰的整体设计方法，其特征在于，所述通过对橡胶型面的设计来提高球铰的使用寿命，是指将相邻隔套（4）间的橡胶型面设置成整体内凹的橡胶承载单元，橡胶承载单元为多直面段组合结构，所述多直面段组合结构由多个直面段组成，每个直面段间圆弧过渡；所述直面段包括斜...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，冯万盛，黄江彪，谭方，曹政，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：