專利名稱：一種二自由度轉(zhuǎn)動軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軸承，尤其涉及ー種具有兩個垂直方向旋轉(zhuǎn)自由度的ニ自由度轉(zhuǎn)動軸承，該軸承可以用于斜盤或搖擺盤等軸向式傳動機構(gòu)中。
背景技術(shù)：
軸承是在機械傳動過程中起固定和減小載荷摩擦系數(shù)的部件。軸承是當(dāng)代機械設(shè)備中ー種舉足輕重的零部件。它的主要功能是支撐機械旋轉(zhuǎn)體，用以降低設(shè)備在傳動過程中的機械載荷摩擦系數(shù)。按運動元件摩擦性質(zhì)的不同，軸承可分為滾動軸承和滑動軸承兩類。一般所說的軸承多為滾動軸承(ball and roller bearing),滾動軸承就是將運轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而減少摩擦損失的ー種精密的機械元件，一般由外圈、內(nèi)圈、滾動體和保持架組成，內(nèi)圈緊套在軸頸上并與軸一起旋轉(zhuǎn)，外圈裝在軸承座孔中，其具有有很好的起動性能和承載能力，廣泛應(yīng)用于機床、汽車、鉄路等エ業(yè)機械和民用器具，是現(xiàn)代化機械設(shè)備的重要配套基礎(chǔ)件。但傳統(tǒng)的軸承只能滿足ー個自由度的旋轉(zhuǎn)運動，對于某些特殊的應(yīng)用場合，如斜盤或搖擺盤等傳動機構(gòu)的斯特林發(fā)動機領(lǐng)域，往往涉及兩個自由度的轉(zhuǎn)動，傳統(tǒng)的軸承就難以滿足應(yīng)用需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可實現(xiàn)兩個自由度轉(zhuǎn)動的軸承組件，解決目前的軸承只能滿足ー個運動自由度的問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了ー種ニ自由度轉(zhuǎn)動軸承，包括軸承內(nèi)圈、軸承外圈和滾珠，其還包括中心軸、外滾珠；軸承外圈內(nèi)腔為或含有兩端對稱切平的球形，球形內(nèi)腔的球心位于軸承內(nèi)圈的回轉(zhuǎn)軸線上；在軸承內(nèi)圈和外圈之間，通過球形內(nèi)腔的球心且與軸承內(nèi)圈軸線垂直的平面上，均勻布置有ー圈或多圈滾珠；在軸承外圈內(nèi)腔靠近兩個端面附近，軸承外圈內(nèi)腔的內(nèi)表面與軸承內(nèi)圈的外表面之間有一定的間隙；中心軸穿置在軸承內(nèi)圈中，在中心軸上有一個與軸承內(nèi)圈端面平行的周向凸臺，在周向凸臺與外圈一端面之間，在中心軸的軸線平面內(nèi)，沿中心軸的軸線對稱布置有ー對外滾珠；中心軸帶動軸承內(nèi)圈，可以沿軸承外圈的中心回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動，也可以以軸承外圈的球形內(nèi)腔的球心為中心，沿與中心軸軸線和兩個外滾珠的中心連線形成的平面垂直的方向，在一定角度內(nèi)轉(zhuǎn)動。優(yōu)選地，上述的ニ自由度轉(zhuǎn)動軸承，所述的軸承外圈為分體式結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，上述的ニ自由度轉(zhuǎn)動軸承，在所述的軸承外圈的一端面，也就是與外滾珠配合處，設(shè)置有用于放置外滾珠的球形凹槽。優(yōu)選地，上述的ニ自由度轉(zhuǎn)動軸承，所述的中心軸為階梯軸，小端插入軸承內(nèi)圈中形成過盈配合，軸承內(nèi)圈的一端通過軸肩定位，另一端通過端蓋和螺栓或其他形式的緊固連接件實現(xiàn)定位。
優(yōu)選地，上述的ニ自由度轉(zhuǎn)動軸承，所述的軸承內(nèi)圏外表面上有若干用于放置內(nèi)滾珠的凹槽，凹槽為與滾珠相適配的球形，凹槽位于軸承內(nèi)圈的外表面上，并沿圓周均布分布。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明基于傳統(tǒng)滾珠軸承的原理，設(shè)計了球形的軸承外圈內(nèi)腔，使得滾珠不僅能沿徑向圓周方向滾動，還可以沿球形內(nèi)腔的橫向切面方向在一定角度內(nèi)滾動，外滾珠起到支撐傳遞作用。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，零部件少，維修保養(yǎng)方便的優(yōu)點。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進ー步詳細說明。圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)外形圖(與連桿安裝在一起，并示意了一定的轉(zhuǎn)動角度)。
圖2是本發(fā)明的橫向剖視圖(僅示意了軸承部分)。圖3是本發(fā)明的一端面視圖(與連桿安裝在一起)。圖4是本發(fā)明的縱向剖視圖(與連桿安裝在一起)。圖5是本發(fā)明的橫向剖視圖(與連桿安裝在一起)。其中I-端蓋；2-螺栓；3-軸承內(nèi)圈；4-軸承外圈；5_滾珠；6_外滾珠；7_中心軸；8-連桿;9-擋圈；A-中心連線;B-軸線；C-中心連線。
具體實施例方式本發(fā)明的軸承主要由軸承外圈4、軸承內(nèi)圈3、滾珠5，以及中心軸7、外滾珠6等零部件組成，中心軸7為階梯軸結(jié)構(gòu)，中心軸7的一端插入軸承內(nèi)圈3中，通過過盈或鍵配合的形式與軸承內(nèi)圈3連接,可以帶動軸承內(nèi)圈3轉(zhuǎn)動。軸承內(nèi)圈3的一端抵Φ在中心軸7的臺階上，另一端通過端蓋I用螺栓2固定，也可以用直接安裝在中心軸7上的螺母鎖緊固定。軸承外圈4內(nèi)腔為球形或部分球形，如兩端對稱切平的球形，球形內(nèi)腔的球心位于軸承外圈4的回轉(zhuǎn)中心軸線上，軸承內(nèi)圈3和軸承外圈4之間布置有若干球形滾珠5，滾珠5沿軸承內(nèi)圈3的外表面均勻布置，從圖2所示的視圖來看，滾珠5正好布置在軸承內(nèi)圈3和軸承外圈4左右對稱中心線處，也就是球形內(nèi)腔中軸承內(nèi)圈3外表面和軸承外圈4內(nèi)表面的最大間隙處，上下滾珠5的中心連線A正好通過球形內(nèi)腔的球心，并與中心軸軸線B垂直，當(dāng)然滾珠5也可以布置成兩圈或多圏。在軸承外圈4內(nèi)腔靠近兩個端面附近，軸承外圈4內(nèi)腔的內(nèi)表面與軸承內(nèi)圈3的外表面之間有一定的間隙,便于軸承外圈4和軸承內(nèi)圈3可以沿軸線在一定角度內(nèi)轉(zhuǎn)動。軸承內(nèi)圈3外表面上設(shè)置有若干凹槽，用于放置滾珠5，凹槽沿軸承內(nèi)圈3外表面均布分布，凹槽相當(dāng)于滾動軸承的保持架。中心軸7的中間有ー個凸起較高的臺階，高度基本與軸承外圈4外徑的高度等高，軸承外圈4的一個端面和中心軸7凸起臺階之間對稱布置有ー對外滾珠6，軸承外圈4和中心軸7凸起臺階構(gòu)成了外滾珠6的軸承座。上述的外滾珠6沿中心軸軸線7上下對稱布置，其兩個外滾珠6的中心連線C與中心軸軸線B垂直交叉。在軸承外圈4的端面上有一對凹槽，用于放置外滾珠6，凹槽的形狀與外滾珠6相適配，一般為球形；在中心軸7凸起臺階端面上，一般也設(shè)置與外滾珠6相適配的凹槽。上述的結(jié)構(gòu)，中心軸7可以帶動軸承內(nèi)圈3在軸承外圈4內(nèi)轉(zhuǎn)動，這是本發(fā)明軸承的第一個自由度轉(zhuǎn)動。同時，中心軸7也可以帶動軸承內(nèi)圈3，以軸承外圈4的球形內(nèi)腔的球心為中心，沿與中心軸軸線B和兩個外滾珠6的中心連線C形成的平面垂直的方向，在一定角度內(nèi)轉(zhuǎn)動，這是本發(fā)明軸承的第二個自由度轉(zhuǎn)動。第一個自由度轉(zhuǎn)動的范圍是360度，而第二個自由度轉(zhuǎn)動的角度取決于設(shè)計要求，主要由軸承外圈4內(nèi)腔的兩個端面附近軸承外圈4內(nèi)表面與軸承內(nèi)圈3的外表面的間隙確定。間隙越大,可轉(zhuǎn)動的角度越大。圖3所示為本發(fā)明的軸承與某型斯特林發(fā)動機U形連桿8安裝在一起的情況，軸承外圈4嵌套在U形連桿8的大端孔內(nèi)，并用內(nèi)置式彈簧擋圈9固定。一般中心軸7與傳動機構(gòu)的擺筒相連接，二者可以通過螺紋或法蘭等方式實現(xiàn)連接；當(dāng)擺筒帶著中心軸7做空間運動吋，中心軸7與連桿8之間可實現(xiàn)兩個垂直方向的自由轉(zhuǎn)動，如圖I所示。為了便于軸承裝配，一般軸承外圈4或者軸承內(nèi)圈3可以設(shè)計為分體式結(jié)構(gòu)，如圖3所示軸承外圈4為分體式的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認識到，上述的具體實施方式
只是示例性的，是為了更好的使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解本專利，不能理解為是對本專利保護范圍的限制，只要是根據(jù) 本專利所掲示精神的所作的任何等同變換或修飾，均落入本專利保護的范圍。
權(quán)利要求
1.ー種ニ自由度轉(zhuǎn)動軸承，包括軸承內(nèi)圈(3)、軸承外圈(4)和滾珠(5)，其特征在于其還包括中心軸(7)、外滾珠￠);軸承外圈(4)內(nèi)腔為球形，球形內(nèi)腔的球心位于軸承內(nèi)圈(3)的回轉(zhuǎn)軸線上；在軸承內(nèi)圈(3)和軸承外圈(4)之間，通過球形內(nèi)腔的球心且與軸承內(nèi)圈(3)軸線垂直的平面上，均勻布置有一圈或多圈滾珠(5);在軸承外圈(4)內(nèi)腔靠近兩個端面附近，軸承外圈⑷內(nèi)腔的內(nèi)表面與軸承內(nèi)圈⑶的外表面之間有一定的間隙沖心軸(7)穿置在軸承內(nèi)圈(3)中，在中心軸(7)上有一個與軸承內(nèi)圈(3)端面平行的周向凸臺，在周向凸臺與軸承外圈(4) 一端面之間，在中心軸(7)的軸線(B)平面內(nèi)，沿中心軸(7)的軸線(B)對稱布置有ー對外滾珠￠);中心軸(7)帶動軸承內(nèi)圈(3)，可以沿軸承外圈(4)的中心回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動，也可以以軸承外圈⑷的球形內(nèi)腔的球心為中心，沿與中心軸軸線(B)和兩個外滾珠出)的中心連線(C)形成的平面垂直的方向，在一定角度內(nèi)轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ニ自由度轉(zhuǎn)動軸承，其特征在干所述的軸承外圈(4)為分體式結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ニ自由度轉(zhuǎn)動軸承，其特征在于在所述的軸承外圈(4)的一端面，也就是與外滾珠(6)配合處，設(shè)置有用于放置外滾珠￠)的球形凹槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ニ自由度轉(zhuǎn)動軸承，其特征在于所述的中心軸(7)為階梯軸，小端插入軸承內(nèi)圈(3)中形成過盈配合，軸承內(nèi)圈(3)的一端通過軸肩定位，另ー端通過端蓋(I)和螺栓(2)或其他形式的緊固連接件實現(xiàn)定位。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ニ自由度轉(zhuǎn)動軸承，其特征在干所述的中心軸(7)為階梯軸，小端插入軸承內(nèi)圈(3)中形成過盈配合，軸承內(nèi)圈(3)的一端通過軸肩定位，另一端通過端蓋(I)和螺栓(2)或其他形式的緊固連接件實現(xiàn)定位。
6.根權(quán)利要求I或2所述的ニ自由度轉(zhuǎn)動軸承，其特征在于據(jù)所述的軸承內(nèi)圈(3)外表面上有若干用于放置滾珠(5)的凹槽，凹槽為與滾珠(5)相適配的球形，凹槽位于軸承內(nèi)圈(3)的外表面上，并沿圓周均布分布。
7.根權(quán)利要求5所述的ニ自由度轉(zhuǎn)動軸承，其特征在干所述的軸承內(nèi)圈(3)外表面上有若干用于放置內(nèi)滾珠(5)的凹槽，凹槽為與滾珠(5)相適配的球形，凹槽位于軸承內(nèi)圈(3)的外表面上，并沿圓周均布分布。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二自由度轉(zhuǎn)動軸承，包括軸承內(nèi)圈、軸承外圈、滾珠、中心軸和外滾珠；軸承外圈內(nèi)腔為或含有兩端對稱切平的球形，球形內(nèi)腔的球心位于軸承內(nèi)圈的回轉(zhuǎn)軸線上；在軸承內(nèi)圈和外圈之間均勻布置有一圈或多圈滾珠；中心軸穿置在軸承內(nèi)圈中，在中心軸的周向凸臺與軸承外圈一端面之間沿中心軸的軸線對稱布置有一對外滾珠；中心軸帶動軸承內(nèi)圈可以沿軸承外圈的中心回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動，也可以以軸承外圈球形內(nèi)腔的球心為中心，沿與中心軸軸線和兩個外滾珠的中心連線形成的平面垂直的方向，在一定角度內(nèi)轉(zhuǎn)動；該軸承具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，零部件少，維修方便的特點，可應(yīng)用于斯特林發(fā)動機領(lǐng)域。
文檔編號F16C35/12GK102691722SQ20121010361
公開日2012年9月26日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者周建明, 彭小方, 楊欣, 梁偉青, 潘衛(wèi)明, 許世杰, 賈大偉 申請人:上海齊耀動力技術(shù)有限公司