CN102392858B - 对称滚珠滚道等速万向节 - Google Patents

Abstract

两传动轴轴线在空间存在夹角平分面。对称式滚珠滚道等速万向节的特征是滚道壳、滚道轴的滚道、滚道中心迹线以两传动轴线夹角等分面对称。滚道中心迹线是和传动轴线有平面或空间夹角(有偏置)平面上的直线、平面曲线(圆锥曲线、三角函数等曲线)、空间曲线或是它们的首尾相切的组合曲线。本发明有单一滚道的基本型和多组滚道的复合型。滚道壳、滚道轴的滚道绕各自轴线旋转周向等分均布。滚道壳、滚道轴通过在滚道里的滚珠保持架确保所有滚珠球心在夹角平分面上。比现有等速万向节有更优越的加工工艺性、高效率、高承载力、低噪声震动，可广泛应用于汽车、工程机械等机械传动行业。

Description

对称滚珠滚道等速万向节

技术领域

本发明是一种等速万向机械传动装置，是一种联轴节。

背景技术

目前滚珠滚道等速万向节有球笼等速万向节和伸缩式球笼等速万向节两种。曲线滚道工艺性差，承载能力低，球笼有轴向力，摩擦大，组装复杂等缺点。对称滚珠滚道等速万向节可克服以上缺点。

发明内容

对称滚珠滚道等速万向节有基本型(A型)和复合型(B型)两种。滚道壳和滚道轴的滚道中心迹线以两传动轴线夹角等分面M对称，从而获得等速特性。

滚道中心迹线是在和传动轴线相交或有空间偏置的直线(图1)、连续光滑的平面曲线(圆锥曲线、三角函数等)、连续光滑的空间曲线或是它们的首尾相切的组合曲线(图2)。基本型(A型)的所有滚道中心迹线是上述单一迹线绕传动轴线圆周等分旋转而成。球碗代替球笼确保滚珠在两传动轴线夹角等分面上，球碗端面有等滚道数径向凸起以增加球碗和滚珠的接触面。滚道数可为大于等于二的整数。力矩通过滚道壳，滚珠，传到滚道轴上。球碗可在滚道壳、滚道轴、滚道壳盖的球面之间绕球心(两传动轴交点)摆动。滚道壳和滚道轴之间是球面运动副，球碗和滚道壳盖也是球面运动副，这个球面副之间可用滑动轴承或滚珠减少滑动摩擦。滚道轴可根据装配要求分为星形套和花键轴和卡环。球碗和大多数的滚道壳、滚道轴可通过精密锻造而制成。

复合型(B型)滚道壳、滚道轴滚道同时有二组、或二组以上的不同的滚道中心迹线，其中二组的滚道壳、滚道轴的中心迹线图形必须以通过两传动轴线交点的轴垂直面H1和H2分别对称(图3)。每一组是具有二、三、四、五、六个单一迹线滚道。二组直线中心迹线和传动轴线夹角可分别为+/γ；三组直线中心迹线和传动轴线夹角可分别为+γ、0、-γ。二组圆锥曲线中心迹线的轴向或径向偏心或偏移分别为+/-e1、+/-e2或旋转。扭矩通过滚道壳，滚珠，传到星形套，花键轴上，复合型球笼上的轴向力可减小或抵消，减少摩擦，球笼确保滚珠在两传动轴线夹角等分面上，组与组之间的滚珠和滚道直径可相等，也可不相等，轨道中心迹线平面可和传动轴线有偏移距。

复合型二组曲线轨道数为6，10时，180度方向轨道开口角相反(图4)；复合型二组曲线轨道数为4的倍数时，180度方向轨道开口角相同。

复合型二组曲线型的滚道中心迹线有极坐标下的正弦线(图3)、正切线等，正弦线峰值点可连接在同一平面的相切与传动轴交点同心的圆弧，这样远离传动轴线平面的轨道有大的轨道开口角ψ，可承受大夹角传动的轴向力，避免摩擦自锁，同时提拱保持架的导向力，减少轨道接触的正压力，减少传动压力角，复合型在传动轴交角大时，离传动轴线平面近的轨道相等或相近，传动压力角小，轴向力小，可传递大额扭矩。

1.极坐标下的正弦线的方程可表述为：

R＝Rm+T*sin(π/2*θ/θmax)

Rm是轨道中点M半径，R是正弦线上的任一点半径，θ是任一点的极角(-θmax≤θ≤θmax)，T是最大振幅(小于保持架径向厚度的一半)，θmax是正弦线对应的单边最大极角。

2.极坐标下的正切线的方程可表述为：

θ＝K*tan(π/2*(R-Rm)/T)

K值的大小控制中点M的轨道开口角。

3.球面正弦线的方程可表述为((图5)：

R＝Rm

β＝K*sin(π/2*θ/θmax)

Rm是轨道中点M半径，R是正弦线上的任一点半径，θ是任一点轴向极角(-θmax≤θ≤θmax)，θmax是正弦线对应的单边最大极角。β是传动轴周向位移角度。

球面正弦线的优点是滚珠和球笼的径向位置不变，球笼窗侧面可用圆弧代替平面。可用于轨道中心轨迹的空间曲线有很多，可用数控铣床加工滚道。

对于两传动轴交角小而且变化不大且两轴有较大的相对轴向位移时，可采用复合型伸缩等速万向节(图6)。滚道数为3到6。

附图说明

图1直线基本型

图2组合平面曲线基本型

图3复合型极坐标正弦轨道迹线

图4复合型轨坐标正弦轨道等速万向节

图5球面正弦轨道迹线

图6复合型伸缩等速万向节

具体实施方式

本等速万向节由轨道壳、轨道轴、保持架(球笼或球碗)、密封套、轨道壳盖、油脂、螺栓，滚珠等组成。扭矩通过滚道壳、滚珠、传到滚道轴上，球碗可在滚道壳、滚道轴、滚道壳盖、的球面之间绕球心(两传动轴交点)摆动，滚道壳和滚道轴之间是球面副，球碗和滚道壳盖也是球面副，滚珠球心在两传动轴的角平分面上。当两传动轴轴线夹角变化时，角平分面也改变位置。

轨道壳、轨道轴、保持架由优质合金钢通过精密模锻而成。热处理后，可磨削和硬表面加工形成精确轨道面。

Claims (3)

1.对称式滚珠滚道等速万向节，其特征是：滚道壳、滚道轴的滚道、滚道中心迹线以两传动轴线夹角等分面对称，滚道中心迹线是在和传动轴线相交或有空间偏置的直线、光滑连续的平面曲线、光滑连续的空间曲线或是它们的首尾相切的光滑组合曲线，轨道中心迹线的平面曲线所在的平面能和传动轴线相交、平行或在同一平面内：

基本型A型的所有滚道中心迹线是单一迹线绕传动轴线圆周等分旋转而成，球碗代替球笼确保滚珠在两传动轴线夹角等分面上，球碗端面有等滚道数径向凸起以增加球碗和滚珠的接触面，滚道数为大于等于二的整数，力矩通过滚道壳、滚珠传到滚道轴上，球碗能在滚道壳、滚道轴、滚道壳盖的球面之间绕球心摆动，滚道壳和滚道轴之间是球面运动副，球碗和滚道壳盖也是球面运动副，这个球面运动副之间能用球面滑动轴承或滚珠减少滑动摩擦，滚道轴能根据装配要求拆分为星形套和花键轴和卡环，球碗和有些滚道壳、滚道轴能通过精密锻造或热后磨削而制成，滚道能修形，独特的球碗能提高滚道深度，提高承载能力；

复合型B型滚道壳、滚道轴滚道同时有二组以上的不同的滚道中心迹线是A型复合，其中的二组的滚道壳、滚道轴的中心迹线组与组的形状分别必须以通过两传动轴线交点和它的轴线垂直的平面实现组与组对称，所有滚道绕轴线旋转周向等分均布，每一组是具有二、三、四、五、六个单一迹线滚道，二组直线中心迹线和传动轴线夹角分别为+/-γ，三组直线中心迹线和传动轴线夹角分别为+γ、0、-γ，力矩通过滚道壳、滚珠传到星形套、花键轴上，复合型球笼上的轴向力能减小或抵消，减少摩擦，球笼确保滚珠球心在两传动轴线夹角等分面上，组与组之间的滚珠和滚道直径能相等，也能不相等。

2.如权利要求1所述的等速万向节，其特征在于：复合型二组平面曲线型的滚道中心迹线有极坐标下的正弦线、正切线，正弦线峰值点能连接在同一平面的相切与传动轴交点同心的圆弧，这样远离传动轴线平面的轨道有大的轨道开口角，能承受大夹角传动的轴向力，避免摩擦自锁，同时提拱保持架的导向力，减少轨道接触的正压力，减少传动压力角，复合型在传动轴交角大时，离传动轴线平面近的轨道相同或相近，传动压力角小，轴向力小，能传递大额扭矩；对于有二组到三组的直线中心迹线的复合型等速万向节，当γ夹角很小时，能演变为具有小倾角的带球笼的伸缩式等速万向节，若轴交角小时，继续简化为外滚道壳倾角为零，滚道轴的滚道中心线是以通过滚道轴球心的轴线垂面对称的平面曲线或它们的组合线，变为不带球笼的伸缩式近似等速万向节。

3.如权利要求1所述的等速万向节，其特征在于：复合型二组空间曲线型的滚道中心迹线有包括柱面螺旋线、球坐标下的球面正弦线、正切线的空间曲线，滚珠球面中心轨迹线在球面时，球笼窗口两内侧平面能为圆弧修形，减少滚珠和球笼的接触应力，同时保证滚珠在轴线交角的角平分面上。

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