專利名稱：定向式球籠萬向節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通用機械零部件，動力傳動用萬向聯(lián)軸器，主要應(yīng)用是與傳動軸
一起組成傳動裝置，在各種不在一條軸線上的動力與負載之間使用。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于所有 機械領(lǐng)域中。
背景技術(shù)：
等速球籠萬向節(jié)發(fā)明于美國，主要應(yīng)用在乘用車上，已經(jīng)是全球統(tǒng)一的標準化零 部件。萬向節(jié)加上連接軸后成為傳動軸組件，使用在軸線方向不等的兩軸之間作為連接，在 不同的萬向節(jié)中，乘用車全部使用等速球籠萬向節(jié)，因為乘用車要求傳遞動力穩(wěn)定減小震 動，保證軸的兩端能等速旋轉(zhuǎn)避免轉(zhuǎn)向車禍，減小萬向節(jié)夾角變化而產(chǎn)生的附加載荷。等速 球籠萬向節(jié)構(gòu)造復(fù)雜，相比之下性能雖高于其它萬向節(jié)，但還是存在運動軌跡干涉與接觸 點受力方向不一致的問題。原因在等速球籠萬向節(jié)的基本運行原理與幾何切圓定理是有矛 盾的，萬向節(jié)的主要作用是轉(zhuǎn)換角度方向與承載驅(qū)動功率。
發(fā)明的內(nèi)容 本發(fā)明所述定向式球籠萬向節(jié)的運行原理，是將球籠萬向節(jié)的圓周運動改變?yōu)檫^ 平面間歇運動。以垂直于轉(zhuǎn)向夾角平面的水平面為主工作面，從四個方向接近夾角平面，將 要到達夾角平面時因事先對溝道的修形而空置成為間歇性工作，在周期性間歇中不工作的 部分，就是球籠中要發(fā)生干涉的部位。 定向式球籠的構(gòu)成分為兩大部份，1，以保持架和球殼組成的定向裝置。2，以星形 輪的修形構(gòu)成的換向裝置。 采用固定式保持架使工作位置定向在唯一的圓周軌道上。這樣將使以前的三單元 運動改變成二單元運動(原保持架隨星形輪轉(zhuǎn)動驅(qū)動鋼球)，只剩球殼與星形輪在鋼球的 連接中運動。保持架不再受力轉(zhuǎn)動，只是起到限制鋼球不離開圓周上的定向軌道，因此保持 架外形改變?yōu)橹眻A柱形，相對應(yīng)球殼的內(nèi)圓也成為直圓柱配合孔。其次在三維座標系中兩 軸共用圓心，球殼連接一條軸時，星形輪必接另一軸，發(fā)生角度偏轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)中移位的只是Y 軸(座標)，發(fā)生干涉的點在球殼與保持架固定情況下，只在星形輪與鋼球接觸表面產(chǎn)生一 個三角形干涉區(qū)域，且該區(qū)域只有在三維座標系中Y軸的正，負兩端產(chǎn)生。所以把星形輪溝 道加工成X形就可以排除干涉。 2 ;星形輪的溝道加工成兩邊開口的X形狀，星形輪在發(fā)生轉(zhuǎn)動的過程中，只有在 X形狀的交叉線上，參與球籠的傳力運動，離開交叉線后因溝道逐漸展寬鋼球被逐漸空置而 失去作用。因此出力方向被定位在A，B兩軸所夾角a平面的垂直面上。就是A，B兩軸的 水平相交面，在球籠運動一周的全部過程中，只有這個面是相對靜止的，夾角a無論怎樣 變化，該點所在的位置，方向與半徑在運動中都是不可改變的。定向式球籠能夠完全等速， 而且在夾角a平面動態(tài)中保持靜態(tài)運動，讓干涉帶來的自耗趨近于零。 具體工作方式在兩軸平面相交形成的公共線中，因該線是穿過平面的，所以有水 平對稱的兩點參與運動。公共線既通過圓心又垂直于半徑，所以這個面能夠在兩軸任意變
3化時保持不變，其本身具有完整的兩個自由度，第三個自由空間是對星形輪的修形完成的， 在旋轉(zhuǎn)運動中星形輪的斜邊正好補足完整的三維運動，工作點能夠在任意旋轉(zhuǎn)角度中同時 跟定變化中的兩條軸，使運動軌跡能夠在任意角度下同時垂直于兩軸，圓周的工作半徑不 變，角速度也不變，在有夾角的情況下相似于無夾角的自由運動。 溝道的另外一個作用是能夠提高星形輪的承載能力，傳統(tǒng)的球籠溝道是在球面上 的直圓溝道，當中間受載時溝道與鋼球的接觸點上受切向壓力，觸點壓力的兩邊在反作用 力的作用下由應(yīng)變產(chǎn)生反向拉力，拉力與壓力交界處有剪切力，這樣會使產(chǎn)品的可靠性降 低。定向式球籠的溝道是一個拱橋形式，受載時接觸點正好在拱頂上，外力會沿兩條斜邊， 把接觸點上的外力均勻展開到寬度上。加上溝道本身是小于半徑的圓弧槽，相似于沿拱橋 的一個側(cè)面全程裝上斜拉加強面，被平均分散到寬度上的外力同時經(jīng)斜拉加強面沿圓周分 散。因此星形輪本身承載能力得到合理應(yīng)用。
具體實施例方式第一部份；定向裝置，參照視圖說明結(jié)構(gòu)；

圖1中1 ;球籠殼體，2 ;保持架，3 ;星形輪，4 ;鋼球，5 ;軸卡。其中殼體與保持架采 用滑動配合，從圖中可見保持架是偏心的，偏心的作用是為了讓星形輪能夠裝入保持架而 保留一個大一點的孔，相對于星形輪的圓弧保持架(見圖2)的內(nèi)圓弧被分成兩段其中一段 轉(zhuǎn)移到殼體上。殼體內(nèi)圓的軸向上根據(jù)鋼球的數(shù)量開有相同數(shù)量的直溝道以防止打滑。保 持架與星形輪裝入球殼時保持架孔徑大端向內(nèi)，用軸卡定位保持架。
第二部份；星形輪的修形，見附圖3 ; 星形輪作X修形的難度在于其溝道是三維立體的，至少應(yīng)在四軸的數(shù)控機床上才 能加工，這個產(chǎn)品的關(guān)鍵工藝就在于溝道的銑，和磨加工時X，Y，Z，聯(lián)動第四軸用來分度。其
余工藝工差應(yīng)比同類產(chǎn)品大幅降底，原因在于定向式球籠的保持架不參與轉(zhuǎn)向運動，保持 架與星形輪只有輕微接觸并不受力，依靠的是形位而不是精度。以前的同類產(chǎn)品保持架承 受星形輪的偏心壓力，運動是在兩軸間非完全同向中擠壓通過的(圓心偏置)所以必需要
求很高的精度。星形輪X形狀可以根據(jù)產(chǎn)品的要求調(diào)整，X的開口角可在產(chǎn)品夾角要求小 時作相應(yīng)減小，這樣鋼球的接觸數(shù)量可增加到四顆，進一步增加承載能力。
權(quán)利要求
本發(fā)明所述定向式球籠萬向節(jié)運行原理是將圓周運動改變?yōu)檫^平面間歇運動。工作位置在兩軸間的水平相交面上，是一條兩水平面相交形成的公共線，該線既通過圓心又垂直于半徑，所以這個面(或者說這條垂直過圓心的直徑線)能夠在球籠萬向節(jié)兩端軸任意變化時的動態(tài)中保持靜態(tài)不變，完全等速無附加載荷且能增大承載能力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l.定向式球籠萬向節(jié)，其特征是；保持架是一裝入球殼內(nèi)圓的直筒狀 體，沿圓周分布滑配等分孔的作用是保證鋼球在工況中垂直于轉(zhuǎn)向圓心，固定圓周出力方 向。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l.定向式球籠萬向節(jié)，其特征是；保持架內(nèi)圓是一條偏心圓弧，偏心 量由孔徑大端決定，大端孔徑大于星形輪直徑減去一個溝道深度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l.定向式球籠萬向節(jié)，其特征是；星形輪的等分溝道每一個都為X形 狀，其X張角大于鋼球在兩軸夾角運動空間中的被干涉角。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l.定向式球籠萬向節(jié)，其特征是；星形輪的X形體上的斜邊是以中點 為起點向兩邊延伸的大數(shù)值的漸開線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l.定向式球籠萬向節(jié)，其特征是；星形輪的X形上的兩條斜邊在大于 干涉角時增加自由度，小于干涉角時增加鋼球接觸顆數(shù)，斜邊可調(diào)節(jié)產(chǎn)品性能。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l.定向式球籠萬向節(jié)，其特征是；鋼球在圓周運動軌跡中，沿星形輪 徑向分布時，完整地跨越了八個像限，所以星形輪在工作中是浮動的，星形輪的外圓與保持 架的內(nèi)圓沒有受力關(guān)系。
全文摘要
定向式球籠萬向節(jié)的運行原理是將圓周運動改變?yōu)檫^平面間歇運動。以兩軸水平相交平面為作用面，離開作用面時逐漸失效。相似于在圓周軌跡之中裝上開關(guān)，每一顆鋼球運行到90與270度(頂點為0度)倆個點時打開出力，離開此兩點后逐漸關(guān)閉不發(fā)生作用。以此排除干涉。定向式球籠萬向節(jié)完全破除傳統(tǒng)球籠萬向節(jié)工作方式，利用空間交錯軌道使所連兩軸在角度變化時的傳動近似于不變，角速度不變，運動半徑也不變，所以定向式球籠萬向節(jié)能夠運行在既完全等速，又排除了軌道干涉，其主結(jié)構(gòu)的改變增加了承載能力，定向式球籠萬向節(jié)在結(jié)點上具有完整的三個自由度，這是以前的萬向節(jié)所沒有的。綜上所述定向式球籠能夠有效工作在所有需要萬向節(jié)的環(huán)境下。
文檔編號F16D3/223GK101705971SQ200910191349
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者叢濱江 申請人:叢濱江;叢琳