CN105509620B - 伸缩型球笼式等速万向节内星轮滚道120°分度差专用检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械加工检测专用工装设计技术领域，公开了一种伸缩型球笼式等速万向节内星轮滚道120°分度差专用检测装置，包括内星轮部件、固定钢球部件和活动钢球部件，内星轮部件上方设置一个柱形凸台，固定钢球部件和活动钢球部件呈120°设置，固定钢球部件的固定钢球与内星轮的滚道配合，活动钢球部件的轴座内设置活动轴，活动轴的前端设置活动钢球，活动轴通过一个推力机构将活动钢球最佳配合在内星轮的相应滚道内，活动轴上的百分表显示测量值。本发明还公开了上述分度差检测原理和方法。本发明创新性地将实验室的三坐标仪变更为生产现场用的专用检验工装，测量和判断方法简单，检测速度快，对检测人员技能要求低。

Description

伸缩型球笼式等速万向节内星轮滚道120°分度差专用检测装 置及检测方法

技术领域

本发明属于机械加工检测专用工装设计技术领域，特别是伸缩型球笼式等速万向节内星轮滚道120°分度差专用检测装置及检测方法。

背景技术

参见附图1，伸缩型球笼式等速（也称VL型）万向节的星形套104（也称内星轮）以内花键与主动轴105相连，其外表面有六条圆筒形凹槽形成内滚道，筒形外壳101的内表面有相应的六条圆筒形凹槽形成外滚道。这些滚道中心线不与轴线平行，而是以相同的角度相对于轴线倾斜，且同一零件上相邻两条滚道的倾斜方向相反，即呈“V”形。装合后，同一周向位置处内、外滚道的倾斜方向刚好相反，即对称交叉，而6个钢球103则处于内、外滚道的交叉部位，并由球笼102使之保持在轴间交角的平分面上，以保证万向节作等角速传动。动力由主动轴105经内星轮104、钢球103和筒形外壳101输出。在传递转矩过程中，内星轮104和筒形外壳101通过钢球103沿内、外滚道滚动来实现轴向相对移动，省去其它万向传动装置中必须有的滑动花键，这不仅使结构简化，与滑动花键相比，其滚动阻力小，传动效率高。

参见附图2-6，内星轮的外表面有六条圆筒形凹槽形成外滚道，滚道中心线以相同的角度相对于轴线倾斜，且相邻两条滚道的倾斜方向相反，在任意垂直于轴线的截面上相隔两滚道中心与圆的中心连线的夹角始终是120°。六条滚道仅在系统平面B－B上是均布的，系统平面B－B与筒形外壳和球笼的系统平面存在唯一的装配关系以确保两端角速度变化均匀，其为虚拟平面，与其相关的尺寸不能直接测量；同时120°等分的两测量线也是虚拟的中心线，亦无法直接测量其角度值。

现有技术中通常使用三坐标测量仪进行测量和评价，三坐标测量仪通过编制测量程序来采集产品的相应点，其自身的软件能模拟并计算出最终结果，测量精度高。但设备价格昂贵；对环境（温、湿度）要求较高；需专人编程，对操作人员要求高；检测时间长，无法适用于生产现场环境的快速测量应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供用于生产现场的伸缩型球笼式等速万向节内星轮滚道120°分度差专用检测装置及检测方法，检测操作简单，直观有效。

本发明采取的技术方案是：

伸缩型球笼式等速万向节内星轮滚道120°分度差专用检测装置，其特征是，包括内星轮部件、固定钢球部件和活动钢球部件，所述内星轮部件固定在支架上，所述内星轮部件上方设置一个柱形凸台，所述柱形凸台的上表面上设置所述内星轮，所述固定钢球部件和活动钢球部件呈120°设置在所述内星轮部件的侧边，所述固定钢球部件固定设置在所述支架上，所述固定钢球部件的前端设置固定钢球，所述固定钢球与内星轮的滚道配合，所述活动钢球部件包括固定设置在所述支架上的轴座，在所述轴座内设置活动轴，所述活动轴的前端设置活动钢球，所述活动轴通过一个推力机构将所述活动钢球最佳配合在内星轮的相应滚道内，在所述活动轴上设置百分表，所述百分表测得内星轮滚道120°分度差的六个数据，这些数据的相互差值就是内星轮滚道120°分度误差值。

进一步，所述活动钢球部件包括固定设置在所述轴座上的销座，所述销座内通过压力弹簧设置推销，在所述活动轴下方的轴座上通过销轴设置可转动手柄，所述手柄穿过所述活动轴上开设的通孔，所述推销的前端抵紧在所述手柄的上端部分，当所述手柄自由时，所述推销由于弹力推动所述手柄，使得所述活动轴向内星轮方向移动，将活动钢球最佳配合在内星轮的相应滚道内，当所述手柄推向所述推销方向时，所述推销的弹簧压缩，所述活动轴带动所述活动钢球离开内星轮的滚道。

进一步，所述固定钢球部件包括安装在固定轴座内的固定轴，所述固定轴的后端设置微调螺纹用于调节所述固定轴。

进一步，所述固定钢球部件和活动钢球部件上均开设腰形槽，通过所述腰形槽可以调节并固定所述固定钢球部件和活动钢球部件在所述支架上的位置。

进一步，所述柱形凸台为钨钢块，在所述柱形凸台上设置小锥体，所述小锥体与所述内星轮的内孔相匹配。

进一步，所述固定钢球和活动钢球的高度相等。

进一步，所述柱形凸台的上表面与所述固定钢球和活动钢球的球心之间的高度均为内星轮的系统平面高度。

利用上述的伸缩型球笼式等速万向节内星轮滚道120°分度差专用检测装置进行检测的方法，其特征是，包括如下步骤：

（1）待检测内星轮安装在柱形凸台上；

（2）将固定钢球部件和活动钢球部件安装在支架上，使固定钢球部件的固定轴与活动钢球部件的活动轴夹角呈120°；

（3）调整固定钢球部件使固定钢球与内星轮的滚道配合；

（4）使活动钢球部件的活动轴呈自由状态，并调节活动钢球部件使活动钢球最佳配合在对应的滚道内；

（5）调节百分表，使百分表的数值设置为预定值；

（6）驱动推力机构，使活动钢球脱离所在滚道；

（7）取出内星轮并转动120°，重复第（3）第（4）步，读出百分表的值；

（8）重复第（6）第（7）步，测出5个百分表读数；

（9）将5个百分表数值及预定值相互比较的差值，就是内星轮滚道120°分度误差。

进一步，所述预定值为0。

进一步，还包括判断所述分度误差值的步骤，当分度误差小于系统平面上六个滚道圆心所构成的圆半径的0.004倍时，所述内星轮滚道120°分度误差合格，否则为不合格。

本发明的有益效果是：

（1）测量和判断方法简单，检测速度快，对检测人员技能要求低。

（2）结构简单，牢固耐用，对环境要求低；

（3）更换不同厚度的钨钢块和不同直径的钢球，利用腰形槽调整固定轴座和活动轴座的位置，可测量多规格尺寸的内星轮，极大地降低了制造成本；

（4）检测精度误差为1′，所检产品合格率达100%，能满足汽车零件大批量生产的要求。

附图说明

附图1为伸缩型球笼式等角速万向节结构示意图；

附图2为内星轮的结构俯视示意图；

附图3为附图2中A-A剖视图；

附图4为附图3中B-B剖视图；

附图5为附图4中C向旋转视图；

附图6为内星轮的立体结构示意图；

附图7为内星轮分度误差检测原理示意图；

附图8为本发明的专用检测装置的俯视示意图；

附图9为本发明的专用检测装置的侧视示意图；

附图10为本发明的专用检测装置的立体结构示意图。

附图中的标记分别为：

1．底脚螺丝； 2．圆螺母；

3．支架； 　　 4．调整垫圈；

5．基准轴； 6．螺钉；

7．定向块； 　 8．固定轴座；

9．钢球；　　 10．活动轴；

11．活动轴座； 12．手柄；

13．推销； 　 14．压缩弹簧；

15．销座； 　 16．螺钉；

17．螺母； 18．平垫圈；

19．测砧臂；　 20．螺钉；

21．导向平键； 22．销轴；

23．钨钢块； 24．螺钉；

25．固定轴；　 26．压缩弹簧；

27．调节螺母； 28．圆螺母；

29．轴用挡圈； 30．螺钉；

31．螺钉； 32．测砧；

33．百分表； 34．小锥体；

101．筒形外壳； 102．球笼；

103．钢球； 104．星形套；

105．主动轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明伸缩型球笼式等角速万向节内星轮滚道120°分度差专用检测装置及检测方法的具体实施方式作详细说明。

参见附图2至7，因内星轮六条滚道仅在系统平面B－B上是均布的，系统平面B－B上相隔两同向滚道中心与圆的中心连线的夹角∠AOB为120°，角度偏离要求为±12’，图7中，OC和OD分别表示偏离正12’和负12’的中心连线。以A点为中心，旋转AC与水平轴X交于C1点，旋转AD交X轴于D1点，则角度偏差±12’转化为水平距离的差值C1D1。

依据上述角度偏差±12’转化为水平距离的差值C1D1的原理，计算出最终结果如下：因点C1和D1是以A点为圆心，旋转AC和AD相交于水平轴X的交点，那么从点C1和D1分别向过A点的水平线作垂直线得交点C2和D2，则C1D1=C2D2=AD2-AC2。

在直角三角形AC1C2中，AC2=;

在等腰三角形ACC1中，AC＝AC1；

在等腰三角形AOC中，∠OAC==30+;

AC＝2*OAcos∠OAC=2Rcos(30+)(OA为半径R）;

从C点分别向过A点的水平线和水平轴X作垂直线得交点C3和C4，则

C1C2=CC4+CC3；

在直角三角形COC4中，CC4＝OCsinθ=Rsinθ(OC为半径R）;

∠CAC3=∠OAC3-∠OAC =(180-120)- (30+)=30-;

在直角三角形CAC3中，CC3＝ACsin∠CAC3=2Rcos(30+)sin(30-);

则AC2＝;

同理AD2＝；

将θ＝12'=0.2°代入后得C1D1＝0.004R。

依据上述理论，分度差专用检测装置设置一个固定钢球部件、一个活动钢球部件和内星轮部件，均安放在支架上。活动钢球部件的轴线为水平方向，固定钢球部件的轴线与水平方向夹角为120°，内星轮部件的轴线位于上述两轴线交点O。

内星轮部件由基准轴穿过调整垫圈和支架上的中间通孔，用螺母固定在支架上；基准轴上设置柱形凸台，具体为基准轴上端的凹槽内安放耐磨的钨钢块作为柱形凸台，柱形凸台的上表面用于放置内星轮。在柱形凸台的上表面上还可设置小锥体，用于与内星轮的内孔匹配，对内星轮实现初步定位。

固定钢球部件由固定轴座通过螺钉固定在支架上，固定轴套上压缩弹簧穿进固定轴座的中间通孔，一端用螺纹连接了固定钢球，另一端用与固定轴座螺纹相连的调节螺母紧固，再用螺母固定调节螺母；定向块用螺钉固定在固定轴座的钢球侧。

活动钢球部件是在活动轴座的底部用螺钉连接一个导向平键，再将活动轴座用螺钉固定在支架上，百分表用螺钉固定于活动轴座上。活动轴穿进活动轴座的中间通孔，与活动钢球用螺纹相连；另一端套上测砧臂，加垫圈后用螺母紧固；中部通孔与手柄中部的球形间隙配合。手柄的底部与销轴间隙配合，销轴用挡圈固定在活动轴座；上部被推销顶紧。推销安放在销座中间孔内，与压缩弹簧相连，并用螺钉固定在销座的中间通孔内；销座用螺钉固定在活动轴座。销座、手柄以及推销等零件组成推力机构。

固定钢球和活动钢球的球心与内星轮部件中钨钢块的上表面的距离均为内星轮系统平面B－B的高度，手柄左右移动，百分表的测头与测砧臂上的测砧接触对活动钢球的球心水平位移进行测量。

参见附图8-10，固定钢球部件的固定轴座8底部凸条对应放置于支架3的腰形槽中，用螺钉24固定在支架3上，支架3通过四个底脚螺丝1固定在工作平台上；固定轴25套上压缩弹簧26，穿进固定轴座8的中间通孔，钢球9的柄部螺纹与固定轴25中螺纹孔相连；定向块7用螺钉6固定在固定轴座8的钢球侧；调节螺母27与固定轴座8螺纹相连以定位固定轴25，并被圆螺母28紧固。

活动钢球部件的活动轴座11的底部用螺钉20固定导向平键21，将导向平键21对应放置于支架3的腰形槽中，用螺钉24固定活动轴座11于支架3上；活动轴10穿进活动轴座11的中间通孔，与钢球9的柄部螺纹相连；测砧32与测砧臂19螺纹相连后，套在活动轴10上，用平垫圈18和螺母17紧固；百分表33通过螺钉31固定在活动轴10上。活动轴10的中间通孔与手柄12中间球形间隙配合；销轴22穿过手柄12的端部中间通孔，放置在活动轴座11的两侧板的通孔内，并用轴用挡圈29锁紧；推销13抵紧手柄12，并与压缩弹簧14相连，用螺钉16固定在销座15的中间通孔内；销座15用螺钉30紧固在活动轴座11上。

内星轮部件的基准轴5穿过调整垫圈4和支架3的中间通孔，用圆螺母2固定在支架3上；钨钢块23放置在基准轴5的相应凹槽内，磨削后钨钢块上表面至钢球9的球心距离均为内星轮的系统平面高度h。钨钢块23的上表面上还设有小锥体34，小锥体34用于将内星轮初步定位，小锥体34与内星轮的内孔之间间隙配合。

测量时，推动手柄12沿水平右移，手柄12以销轴22为支点旋转，迫使推销13后退压紧弹簧14，手柄12中间球形推动活动轴10右移，与活动轴10相连的钢球9也随之右移；将被测内星轮套在小锥体34上，安放于钨钢块23上表面上，一个滚道贴紧固定轴座8上的钢球9；松开手柄12，弹簧14复位推动推销13左移，迫使手柄12绕销轴22旋转左移，与之相连的活动轴10和钢球9左移，顶向内星轮的另一滚道，内星轮被迫旋转，以使另一滚道与活动端钢球9紧密接触，此时百分表33就得到一个数值设置为零；右移手柄12，与之相连的钢球9右移，松开内星轮。同理测出另五个读数，完成内星轮的一次测量过程，这些数值的相互差值应小于0.004R。

本发明的检测过程步骤如下：

（1）待检测内星轮安装在柱形凸台上；

（2）将固定钢球部件和活动钢球部件安装在支架上，使固定钢球部件的固定轴与活动钢球部件的活动轴夹角呈120°；

（3）调整固定钢球部件使固定钢球与内星轮的滚道配合；

（4）使活动钢球部件的活动轴呈自由状态，并调节活动钢球部件使活动钢球配合在对应的滚道内；

（5）调节百分表，使百分表的数值设置为预定值，预定值设为0；

（6）驱动推力机构，使活动钢球脱离所在滚道；

（7）取出内星轮并转动120°，重复第（3）第（4）步，读出百分表的值；

（8）重复第（6）第（7）步，测出5个百分表读数；

（9）将5个百分表数值及预定值相互比较的差值，就是内星轮滚道120°分度误差。

（10）当分度误差小于系统平面上六个滚道圆心所构成的圆半径的0.004倍时，所述内星轮滚道120°分度误差合格，否则为不合格。

为了达到本发明的预期技术效果，本装置需严格按照量仪的检测验收标准进行检测和鉴定。首先依据图纸要求，检查各传动部件是否灵活；其次用三坐标仪测量标准内星轮样件，再用上述专用检测装置检测该样件，将两组数据对应比较，其误差值是否在可控范围内，如是，给出一数值作为测量基准的修正值；最后需进行专用检测装置的可重复性和再现性（GR＆R）分析，分析结果符合要求，验证了其正确性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种伸缩型球笼式等速万向节内星轮滚道120°分度差专用检测装置，其特征在于：包括内星轮部件、固定钢球部件和活动钢球部件，所述内星轮部件固定在支架上，所述内星轮部件上方设置一个柱形凸台，所述柱形凸台的上表面上设置所述内星轮，所述固定钢球部件和活动钢球部件呈120°设置在所述内星轮部件的侧边，所述固定钢球部件固定设置在所述支架上，所述固定钢球部件的前端设置固定钢球，所述固定钢球与内星轮的滚道配合，所述活动钢球部件包括固定设置在所述支架上的轴座，在所述轴座内设置活动轴，所述活动轴的前端设置活动钢球，所述活动轴通过一个推力机构将所述活动钢球最佳配合在内星轮的相应滚道内，在所述活动轴上设置百分表，所述百分表测得内星轮滚道120°分度差的六个数据，这些数据的相互差值就是内星轮滚道120°分度差值。

2.根据权利要求1所述的伸缩型球笼式等速万向节内星轮滚道120°分度差专用检测装置，其特征在于：所述活动钢球部件包括固定设置在所述轴座上的销座，所述销座内通过压力弹簧设置推销，在所述活动轴下方的轴座上通过销轴设置可转动手柄，所述手柄穿过所述活动轴上开设的通孔，所述推销的前端抵紧在所述手柄的上端部分，当所述手柄自由时，所述推销由于弹力推动所述手柄，使得所述活动轴向内星轮方向移动，将所述活动钢球最佳配合在内星轮的相应滚道内，当所述手柄推向所述推销方向时，所述推销的弹簧压缩，所述活动轴带动所述活动钢球离开内星轮的滚道。

3.根据权利要求1所述的伸缩型球笼式等速万向节内星轮滚道120°分度差专用检测装置，其特征在于：所述固定钢球部件包括安装在固定轴座内的固定轴，所述固定轴的后端设置微调螺纹用于调节所述固定轴。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的伸缩型球笼式等速万向节内星轮滚道120°分度差专用检测装置，其特征在于：所述固定钢球部件和活动钢球部件上均开设腰形槽，通过所述腰形槽可以调节并固定所述固定钢球部件和活动钢球部件在所述支架上的位置。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的伸缩型球笼式等速万向节内星轮滚道120°分度差专用检测装置，其特征在于：所述柱形凸台为钨钢块，在所述柱形凸台上设置小锥体，所述小锥体与所述内星轮的内孔相匹配。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的伸缩型球笼式等速万向节内星轮滚道120°分度差专用检测装置，其特征在于：所述固定钢球和活动钢球的高度相等。

7.根据权利要求6所述的伸缩型球笼式等速万向节内星轮滚道120°分度差专用检测装置，其特征在于：所述柱形凸台的上表面与所述固定钢球和活动钢球的球心之间的高度均为内星轮的系统平面高度。

8.利用如权利要求1-7中任一项所述的伸缩型球笼式等速万向节内星轮滚道120°分度差专用检测装置进行检测的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）待检测内星轮安装在柱形凸台上；

（2）将固定钢球部件和活动钢球部件安装在支架上，使固定钢球部件的固定轴与活动钢球部件的活动轴夹角呈120°；

（3）调整固定钢球部件使固定钢球与内星轮的滚道配合；

（4）使活动钢球部件的活动轴呈自由状态，并调节活动钢球部件使活动钢球最佳配合在对应的滚道内；

（5）调节百分表，使百分表的数值设置为预定值；

（6）驱动推力机构，使活动钢球脱离所在滚道；

（7）取出内星轮并转动120°，重复第（3）第（4）步，读出百分表的值；

（8）重复第（6）第（7）步，得到5个百分表读数；

（9）将5个百分表数值及预定值相互比较的差值，就是内星轮滚道120°分度误差。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述预定值为0。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：还包括判断所述分度误差值的步骤，当分度误差小于系统平面上六个滚道圆心所构成的圆半径的0.004倍时，所述内星轮滚道120°分度误差合格，否则为不合格。