一種球鉸傳動(dòng)軸的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種球鉸傳動(dòng)軸，其屬于機(jī)械行業(yè)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)軸。它解決了現(xiàn)有技術(shù)十字軸式傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)不夠緊湊、密封差、易于磨損、承載能力低、易于疲勞斷裂的缺陷及球籠式/球叉式傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造工藝水平要求高、鋼球與滾道接觸面積小、接觸應(yīng)力大的弊端。本發(fā)明通過(guò)在球頭外表面設(shè)置滑道并與鋼球的滑靴相配合，從而使鋼球與滑靴之間為球面接觸、滑靴與滑道之間為平面或曲面接觸，大大增加了傳動(dòng)件之間的接觸面積，有效降低了各傳動(dòng)壓力面之間的壓強(qiáng)，提高了零部件的壽命，且使鋼球的受力剪切面基本上位于鋼球的最大直徑上，傳遞扭矩的能力增強(qiáng)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，承載能力大、可靠性高的綜合優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種球鉸傳動(dòng)軸
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械行業(yè)傳動(dòng)系統(tǒng)的零部件，尤其涉及傳動(dòng)軸。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)的傳動(dòng)軸主要有十字軸式、球籠式、球叉式三種結(jié)構(gòu)，其中十字軸式結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、制造難度低，應(yīng)用最為普遍，而球叉式和球籠式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝水平要求高，目前該類產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)主要集中在國(guó)外，國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)工藝水平還難以滿足產(chǎn)品質(zhì)量的要求。十字軸式盡管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尚存在以下不足:1、結(jié)構(gòu)不夠緊湊;2、密封較差，易于磨損；
3、相對(duì)承載能力不夠大，重載情況下十字叉部位易于疲勞斷裂;而球叉式和球籠式結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，在傳動(dòng)過(guò)程中鋼球與滾道的接觸面積較小，接觸壓力高，加劇了零件的磨損，且工作中鋼球所受剪切力的剪切面較小，未能充分發(fā)揮零件潛力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種球鉸傳動(dòng)軸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，制造方便，承載能力大，可以滿足機(jī)械產(chǎn)品對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)零部件的高可靠性要求。
[0004]本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
方案1: 一種球鉸傳動(dòng)軸，包括球窩、球頭、球頭柄、端蓋、鋼球，其特征在于:球窩的內(nèi)腔設(shè)置球窩球面SI，端蓋內(nèi)腔設(shè)置端蓋球面S2，球頭外表面設(shè)置球頭球面S3，S1和S2具有相等的球徑，S3可與SI和S2共球心并形成球面滑動(dòng)配合。球窩和端蓋通過(guò)基準(zhǔn)端面P貼合固定裝配在一起并擁有共同的主回轉(zhuǎn)軸W，主回轉(zhuǎn)軸W通過(guò)SI和S2的球心并與基準(zhǔn)端面P垂直，SI和S2的球心位于基準(zhǔn)端面P上，從而使SI和S2的球心重合并共球面，球頭被包裹裝配在SI和S2圍成的球腔內(nèi)，使球頭球面S3與S1、S2的球心重合。端蓋的外端口 E-2的開(kāi)口直徑小于球頭球面S3的球徑，從而保證球頭球面S3不會(huì)脫離SI和S2圍成的球腔并與之保持球面間正確的滑動(dòng)配合關(guān)系。球窩的基準(zhǔn)端面P上還設(shè)置有沿主回轉(zhuǎn)軸W周向均布的4個(gè)內(nèi)凹鋼球定位球面IRl，R1的球心位于基準(zhǔn)端面P上并保持與SI的球心等距離，該距離的大小等于或接近SI的球面半徑。對(duì)應(yīng)地，端蓋的基準(zhǔn)端面P上也設(shè)置有沿主回轉(zhuǎn)軸W周向均布的4個(gè)內(nèi)凹鋼球定位球面Π R2并與球窩的4個(gè)內(nèi)凹鋼球定位球面IRI——對(duì)應(yīng)配合，相對(duì)應(yīng)配合的R2和RI保持同心共球面的關(guān)系，并圍成等于或接近半球面的空腔，該空腔球面包裹在鋼球F的外球面上并保持球面間正確的滑動(dòng)配合關(guān)系。球頭H的副回轉(zhuǎn)軸J通過(guò)球頭球面S3的球心并與球頭柄H-1的軸線重合，球頭球面S3上還設(shè)置有沿副回轉(zhuǎn)軸J周向均布的4條滑道L，滑道對(duì)稱面IMl和滑道對(duì)稱面ΠΜ2相互垂直并相交于副回轉(zhuǎn)軸J，滑道對(duì)稱面IMl沿滑道縱向中分其中的2條滑道并同時(shí)作為另2條滑道的對(duì)稱面;對(duì)應(yīng)地，滑道對(duì)稱面Π M2則沿滑道縱向中分其中的另2條滑道并同時(shí)作為其余2條滑道的對(duì)稱面?；為4個(gè)，分別對(duì)應(yīng)滑動(dòng)配合在4個(gè)滑道L的溝槽內(nèi)，滑靴底面G-2與滑道底面L-1滑動(dòng)配合，滑靴側(cè)面G-3與滑道側(cè)面L-2滑動(dòng)配合，而滑靴頂面G-1與球窩球面SI及端蓋球面S2配合?；ロ斆鍳-1上還設(shè)置有鋼球定位球面mR3，鋼球定位球面mR3與對(duì)應(yīng)的鋼球定位球面IRl和鋼球定位球面IIR2可合圍成一個(gè)球腔包裹配合在鋼球F的外球面上，鋼球F可在該球腔內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)球窩、球頭、球頭柄、端蓋、鋼球和滑靴按上述裝配關(guān)系裝配在一起后，鋼球F便被限制在了鋼球定位球面IRl和鋼球定位球面IIR2內(nèi)，而滑靴G則被限制在球窩球面SI和滑道底面之間并同時(shí)受滑道側(cè)面和鋼球F的約束，球頭和球頭柄可相對(duì)于球窩擺動(dòng)，從而可使球窩的主回轉(zhuǎn)軸W和球頭H的副回轉(zhuǎn)軸J之間產(chǎn)生夾角。當(dāng)球窩與機(jī)器的動(dòng)力接口連接在一起后，球窩便在動(dòng)力接口的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)鋼球F將轉(zhuǎn)矩傳遞給滑靴G，滑靴G又通過(guò)滑道L將轉(zhuǎn)矩傳遞給球頭和球頭柄，從而驅(qū)動(dòng)球頭和球頭柄轉(zhuǎn)動(dòng)，并進(jìn)一步通過(guò)球頭柄向與球頭柄連接的下一級(jí)傳動(dòng)部件傳遞動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明球鉸傳動(dòng)的目的。
[0005]進(jìn)一步的，可在滑靴G上設(shè)置滑靴油孔Q從而貫通鋼球定位球面IIIR3與滑靴底面G-2。
[0006]進(jìn)一步的，可在滑靴G的外表面上和/或滑道L的滑道表面上沿滑道縱向設(shè)置潤(rùn)滑油槽，從而促進(jìn)各滑動(dòng)配合副之間的潤(rùn)滑，方便潤(rùn)滑油的流動(dòng)和均布。
[0007]進(jìn)一步的，可在球頭和/或球窩、端蓋上設(shè)置潤(rùn)滑油道通達(dá)滑道L的空腔內(nèi)，以方便日常的潤(rùn)滑保養(yǎng)。
[0008]進(jìn)一步的，端蓋E與球頭柄H-1之間還固定設(shè)置有可伸縮的密封套I，從而將內(nèi)部傳動(dòng)部件密封保護(hù)起來(lái)，防止?jié)櫥土魇Ъ盎覊m污染。
[0009]方案2:根據(jù)實(shí)際需要，可對(duì)方案I進(jìn)行適當(dāng)變動(dòng)。在重載工況下，為了進(jìn)一步加大傳遞扭矩，方案I中鋼球定位球面I Rl、鋼球定位球面Π R2、滑道L、滑靴G和鋼球F的數(shù)量可以增加到4個(gè)以上;在輕載工況下，亦可減少至4個(gè)以下。鋼球定位球面IRl和鋼球定位球面ΠR2沿主回轉(zhuǎn)軸W周向均布，并保持與SI或S2的球心距離等于或接近SI或S2的球面半徑;配對(duì)使用的鋼球定位球面IRl和鋼球定位球面IIR2的球心重合并位于基準(zhǔn)端面P上，并圍成等于或接近半球面的空腔，該空腔球面包裹在鋼球F的外球面上并保持球面間正確的滑動(dòng)配合關(guān)系。對(duì)應(yīng)地，滑道L縱向設(shè)置在球頭球面S3上并沿副回轉(zhuǎn)軸J周向均布，每條滑道L均具有對(duì)稱面，該對(duì)稱面通過(guò)副回轉(zhuǎn)軸J及S3的球心，滑靴G同時(shí)和滑道L及鋼球F滑動(dòng)配合并受其約束。
[0010]方案3:為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，方案I和方案2的滑靴可以去掉，并相應(yīng)調(diào)整滑道L的橫截面形狀使之與鋼球F的球面直接配合并約束鋼球F的運(yùn)動(dòng)。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，制作容易；2、鋼球F的受力剪切面基本上位于鋼球的最大直徑上，傳遞扭矩大;3、鋼球與滑靴之間為球面接觸，滑靴與滑道之間為平面或曲面接觸，接觸面積大大增加，有效降低了各傳動(dòng)壓力面之間的壓強(qiáng)，增加了傳遞能力，提高了零部件壽命。
[0012]【附圖說(shuō)明】:
圖1是本發(fā)明一種球鉸傳動(dòng)軸的主視圖，球窩與動(dòng)力接口的連接形式為帶卡鍵法蘭式，球頭與球頭柄為一體式結(jié)構(gòu)，主回轉(zhuǎn)軸W和副回轉(zhuǎn)軸J共線。
[0013]圖2-5是圖1的A-A、B-B剖視圖，分別展示了4種滑道及滑靴的結(jié)構(gòu)形式，為4滑道和4滑靴結(jié)構(gòu)形式。
[0014]圖6是圖1的A-A、B-B剖視圖，為6滑道和6滑靴的結(jié)構(gòu)示例。
[0015]圖7是圖1的A-A、B_B剖視圖，為8滑道和無(wú)滑靴的結(jié)構(gòu)示例。
[0016]圖8是圖1的A-A、B-B剖視圖的局部視圖，展示了鋼球F的幾種變形結(jié)構(gòu)一滾柱Fl的裝配示意圖。
[0017]圖9是圖2滑靴G的V向放大視圖。
[0018]圖10是圖2滑靴G的Z向放大視圖。
[0019]圖11是圖1的變形結(jié)構(gòu)，球窩與動(dòng)力接口的連接形式為花鍵式。
[0020]圖12是圖1的變形結(jié)構(gòu)，球頭與球頭柄之間為分體裝配式結(jié)構(gòu)。
[0021 ]圖13是2個(gè)球鉸傳動(dòng)軸配對(duì)組合在一起使用的連接示意圖。
[0022]圖中，C、動(dòng)力接口；C_1、定心面;D、球窩;D-1、球窩凸緣；D_2、球窩接口；E、端蓋；E-1、端蓋凸緣;E-2、外端口； F、鋼球;Fl、滾柱;F2、軸承;G、滑靴;G-1、滑靴頂面;G-2、滑靴底面;G-3、滑靴側(cè)面;H、球頭;H-1、球頭柄；1、密封套;J、副回轉(zhuǎn)軸;K、滑靴油槽;L、滑道;L-1、滑道底面;L-2、滑道側(cè)面;M1、滑道對(duì)稱面I;M2、滑道對(duì)稱面Π ;N、潤(rùn)滑油道;U、滑道油槽;P、基準(zhǔn)端面;Q、滑靴油孔;Rl、鋼球定位球面I ；R2、鋼球定位球面Π ;R3、鋼球定位球面ΙΠ; S1、球窩球面;S2、端蓋球面;S3、球頭球面;T1、鍵槽;T2、傳動(dòng)鍵;W、主回轉(zhuǎn)軸;X、墊片;Y、擋圈。
[0023]【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例1:
如圖1所示，一種球鉸傳動(dòng)軸，包括球窩、球頭、球頭柄、端蓋、鋼球，球窩的內(nèi)腔設(shè)置球窩球面SI，端蓋內(nèi)腔設(shè)置端蓋球面S2，球頭外表面設(shè)置球頭球面S3，SI和S2具有相等的球徑，S3可與SI和S2共球心并形成球面滑動(dòng)配合。球窩和端蓋通過(guò)基準(zhǔn)端面P貼合固定裝配在一起并擁有共同的主回轉(zhuǎn)軸W，主回轉(zhuǎn)軸W通過(guò)SI和S2的球心并與基準(zhǔn)端面P垂直，SI和S2的球心位于基準(zhǔn)端面P上，從而使SI和S2的球心重合并共球面，球頭被包裹裝配在SI和S2圍成的球腔內(nèi)，使球頭球面S3與S1、S2的球心重合。端蓋的外端口 E-2的開(kāi)口直徑小于球頭球面S3的球徑，從而保證球頭球面S3不會(huì)脫離SI和S2圍成的球腔并與之保持球面間正確的滑動(dòng)配合關(guān)系。球窩的基準(zhǔn)端面P上還設(shè)置有沿主回轉(zhuǎn)軸W周向均布的4個(gè)內(nèi)凹鋼球定位球面IRl，R1的球心位于基準(zhǔn)端面P上并保持與SI的球心等距離，該距離的大小等于或接近SI的球面半徑。對(duì)應(yīng)地，端蓋的基準(zhǔn)端面P上也設(shè)置有沿主回轉(zhuǎn)軸W周向均布的4個(gè)內(nèi)凹鋼球定位球面IIR2并與球窩的4個(gè)內(nèi)凹鋼球定位球面IRl——對(duì)應(yīng)配合，相對(duì)應(yīng)配合的R2和Rl保持同心共球面的關(guān)系，并圍成等于或接近半球面的空腔，該空腔球面包裹在鋼球F的外球面上并保持球面間正確的滑動(dòng)配合關(guān)系。球頭H的副回轉(zhuǎn)軸J通過(guò)球頭球面S3的球心并與球頭柄H-1的軸線重合，球頭球面S3上還設(shè)置有沿副回轉(zhuǎn)軸J周向均布的4條滑道L，滑道對(duì)稱面IMl和滑道對(duì)稱面ΠΜ2相互垂直并相交于副回轉(zhuǎn)軸J，滑道對(duì)稱面IMl沿滑道縱向中分其中的2條滑道并同時(shí)作為另2條滑道的對(duì)稱面;對(duì)應(yīng)地，滑道對(duì)稱面Π M2則沿滑道縱向中分其中的另2條滑道并同時(shí)作為其余2條滑道的對(duì)稱面。滑靴G為4個(gè)，分別對(duì)應(yīng)滑動(dòng)配合在4個(gè)滑道L的溝槽內(nèi)，滑靴底面G-2與滑道底面L-1滑動(dòng)配合，滑靴側(cè)面G-3與滑道側(cè)面L-2滑動(dòng)配合，而滑靴頂面G-1與球窩球面SI及端蓋球面S2配合?；ロ斆鍳-1上還設(shè)置有鋼球定位球面IIIR3，鋼球定位球面HIR3與對(duì)應(yīng)的鋼球定位球面IRl和鋼球定位球面IIR2可合圍成一個(gè)球腔包裹配合在鋼球F的外球面上，鋼球F可在該球腔內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)球窩、球頭、球頭柄、端蓋、鋼球和滑靴按上述裝配關(guān)系裝配在一起后，鋼球F便被限制在了鋼球定位球面IRl和鋼球定位球面IIR2內(nèi)，而滑靴G則被限制在球窩球面SI和滑道底面之間并同時(shí)受滑道側(cè)面和鋼球F的約束，球頭和球頭柄可相對(duì)于球窩擺動(dòng)，從而使球窩的主回轉(zhuǎn)軸W和球頭H的副回轉(zhuǎn)軸J之間產(chǎn)生夾角。
[0024]球窩和端蓋上分別設(shè)置有與主回轉(zhuǎn)軸W同軸的球窩凸緣和端蓋凸緣，球窩凸緣和端蓋凸緣上還設(shè)置有鍵槽Tl，動(dòng)力接口 C上設(shè)置定心面C-1，定心面C-1上設(shè)置有傳動(dòng)鍵T2，定心面C-1包裹裝配在球窩凸緣和端蓋凸緣的外表面并保持同心，同時(shí)使傳動(dòng)鍵T2卡在球窩凸緣和端蓋凸緣的鍵槽Tl內(nèi)以傳遞扭矩，螺栓穿過(guò)球窩凸緣和端蓋凸緣與動(dòng)力接口 C固定在一起，保證球窩和端蓋隨動(dòng)力接口 C同步轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)鋼球F、滑靴G和滑道L將轉(zhuǎn)矩傳遞到球頭柄H-1，球頭柄H-1再通過(guò)其外端部設(shè)置的連接花鍵將轉(zhuǎn)矩傳遞給下一級(jí)傳動(dòng)件。
[0025]如圖2-5所示，分別展示了4種優(yōu)選的滑道橫截面形狀及與之相配合的滑靴橫截面形狀。圖2的滑道橫截面形狀大致為矩形；圖3的滑道橫截面形狀大致為梯形，梯形的底邊為上凸的圓??；圖4的滑道橫截面形狀為圓弧形；圖5的滑道橫截面形狀大致為V形，V形的底部為下凹的圓弧;相應(yīng)地，滑靴底面與滑靴側(cè)面的橫截面形狀與上述滑道對(duì)應(yīng)，而滑靴頂面的形狀為球形并與球窩球面SI和端蓋球面S2相配合。滑道底面與滑靴底面的縱向截面形狀如圖1所示，為與球頭球面S3同心的圓弧。
[0026]如圖1-7所示，滑靴G的外表面上沿滑道縱向設(shè)置有若干貫通表面的滑靴油槽K，鋼球定位球面IIIR3與滑靴底面G-2通過(guò)滑靴油孔Q貫通，滑道L的滑道底面L-1上沿滑道縱向設(shè)置有貫通滑道底面的滑道油槽U，滑靴油孔Q與滑道油槽U貫通。如圖1所示，球頭及球頭柄為一體式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)置有潤(rùn)滑油道N，潤(rùn)滑油可通過(guò)潤(rùn)滑油道N輸送到滑道L的空腔內(nèi)。
[0027]端蓋E與球頭柄H-1之間還固定設(shè)置有可伸縮的密封套I，從而將內(nèi)部傳動(dòng)部件密封保護(hù)起來(lái)，防止?jié)櫥土魇Ъ盎覊m污染。
[0028]實(shí)施例2:
如圖6所示，實(shí)施例2是實(shí)施例1的變形，不同之處在于:滑道和滑靴的配置數(shù)量由4對(duì)增加到6對(duì)，其余結(jié)構(gòu)類似，在此不再重復(fù)?；篮突サ呐渲脭?shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要確定。
[0029]實(shí)施例3:
如圖7所示，實(shí)施例3是實(shí)施例1和實(shí)施例2的變形，不同之處在于:本實(shí)施例去除了滑靴，并相應(yīng)調(diào)整滑道L的橫截面形狀為如圖4所示的圓弧形，并使之可與鋼球F的球面直接配合，約束鋼球F的運(yùn)動(dòng)。其余結(jié)構(gòu)類似，在此不再重復(fù)。圖7所示為8滑道的結(jié)構(gòu)示例，可以根據(jù)實(shí)際需要改變滑道數(shù)量。
[0030]實(shí)施例4:
如圖8所示，實(shí)施例4為上述實(shí)施例1-3的變形，不同之處在于:本實(shí)施例用滾柱Fl取代鋼球F，滾柱Fl可為圓柱體，或者將其與滑道或滑靴配合的一端設(shè)置成球形、圓錐形或其它適合的形狀，還可在滾柱Fl上設(shè)置軸承F2以利于滾柱Fl的轉(zhuǎn)動(dòng)。圖8展示了的滾柱Fl的裝配示意圖及與其配合零部件的適應(yīng)性變化，其余結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1-3類似，在此不再重復(fù)。
[0031]實(shí)施例5:
如圖11所示，實(shí)施例5是實(shí)施例1-4的變形，與對(duì)應(yīng)的實(shí)施例相比，不同之處在于:球窩D與動(dòng)力接口 C之間的連接方式不同，球窩D設(shè)置有與主回轉(zhuǎn)軸W同軸的球窩接口 D-2，球窩接口 D-2的結(jié)構(gòu)可為帶內(nèi)花鍵的花鍵套或帶外花鍵的花鍵軸，相應(yīng)地，動(dòng)力接口 C對(duì)應(yīng)設(shè)置帶外花鍵的花鍵軸或帶內(nèi)花鍵的花鍵套，通過(guò)花鍵軸與花鍵套的配合達(dá)到連接傳遞動(dòng)力的目的。上述花鍵連接亦可等效替代為單鍵連接的方式，還可改為法蘭連接的方式。
[0032]實(shí)施例6: 如圖12所示，實(shí)施例6是實(shí)施例1-4的變形，與對(duì)應(yīng)的實(shí)施例相比，，不同之處在于:球頭與球頭柄之間由一體式結(jié)構(gòu)改為了分體裝配式結(jié)構(gòu)，球頭中心設(shè)置有與副回轉(zhuǎn)軸J同軸的花鍵孔并與對(duì)應(yīng)設(shè)置在球頭柄一端的花鍵軸連接，通過(guò)在花鍵一端設(shè)置墊片X和擋圈Y將球頭固定在墊片X與花鍵另一端的臺(tái)階面之間。其余結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，在此不再重復(fù)。
[0033]實(shí)施例7:
如圖13所示，上述實(shí)施例的球鉸可配對(duì)使用，中間通過(guò)鍵滑動(dòng)連接，以補(bǔ)償傳動(dòng)距離上的變化，其傳動(dòng)原理與單個(gè)球鉸相同，在此不再重復(fù)。
[0034]需要指出的是，以上僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。顯而易見(jiàn)，根據(jù)實(shí)際需要，還可以做出種種變化，例如:球窩接口D-2形式上的變化、球窩與端蓋連接形式的變化、球頭與球頭柄連接形式上的變化、滑道及滑靴截面形狀、數(shù)量的變化、油槽形狀、數(shù)量的變化等。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的原理圖、實(shí)施方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種球鉸傳動(dòng)軸，包括球窩、球頭、球頭柄、端蓋、鋼球，其特征在于:球窩的內(nèi)腔設(shè)置球窩球面(SI)，端蓋內(nèi)腔設(shè)置端蓋球面(S2)，球頭外表面設(shè)置球頭球面(S3)，球窩球面(SI)和端蓋球面(S2)具有相等的球徑，球頭球面(S3)可與球窩球面(SI)和端蓋球面(S2)共球心并形成球面滑動(dòng)配合;球窩和端蓋通過(guò)基準(zhǔn)端面(P)貼合固定裝配在一起并擁有共同的主回轉(zhuǎn)軸(W)，主回轉(zhuǎn)軸(W)通過(guò)球窩球面(SI)和端蓋球面(S2)的球心并與基準(zhǔn)端面(P)垂直，球窩球面(SI)和端蓋球面(S2)的球心位于基準(zhǔn)端面(P)上，從而使球窩球面(SI)和端蓋球面(S2)的球心重合并使球窩球面(SI)和端蓋球面(S2)共球面，球頭被包裹裝配在球窩球面(SI)和端蓋球面(S2 )圍成的球腔內(nèi)，使球頭球面(S3 )與球窩球面(SI)和端蓋球面(S2 )的球心重合;端蓋的外端口(E-2)的開(kāi)口直徑小于球頭球面(S3)的球徑，從而保證球頭球面(S3)不會(huì)脫離球窩球面(SI)和端蓋球面(S2)圍成的球腔并與之保持球面間正確的滑動(dòng)配合關(guān)系;球窩的基準(zhǔn)端面(P)上還設(shè)置有沿主回轉(zhuǎn)軸(W)周向均布的至少I個(gè)內(nèi)凹鋼球定位球面I(Rl)，鋼球定位球面I(Rl)的球心位于基準(zhǔn)端面(P)上并保持與球窩球面(SI)的球心等距離，該距離的大小等于或接近球窩球面(SI)的球面半徑；與上述鋼球定位球面I(Rl)相匹配，對(duì)應(yīng)地，端蓋的基準(zhǔn)端面(P)上也設(shè)置有沿主回轉(zhuǎn)軸(W)周向均布的至少I個(gè)內(nèi)凹鋼球定位球面Π (R2)并與球窩的內(nèi)凹鋼球定位球面I(Rl)對(duì)應(yīng)配合，相對(duì)應(yīng)配合的鋼球定位球面n(R2)和鋼球定位球面I(Rl)保持同心共球面的關(guān)系，并圍成等于或接近半球面的空腔，該空腔球面包裹在對(duì)應(yīng)的鋼球(F)的外球面上并保持球面間正確的滑動(dòng)配合關(guān)系;球頭(H)的副回轉(zhuǎn)軸(J)通過(guò)球頭球面(S3)的球心并與球頭柄(H-1)的軸線重合，球頭球面(S3)上還設(shè)置有圍繞副回轉(zhuǎn)軸(J)周向均布的至少I條滑道(L)，從而與上述鋼球定位球面I(Rl)和鋼球定位球面IKR2)相匹配;每條滑道(L)均具有對(duì)稱面，該對(duì)稱面通過(guò)副回轉(zhuǎn)軸(J)及球頭球面(S3)的球心；與滑道(L)相匹配，可以設(shè)置滑靴(G)，滑靴(G)對(duì)應(yīng)滑動(dòng)配合在滑道(L)的溝槽內(nèi)，滑靴底面(G-2)與滑道底面(L-1)滑動(dòng)配合，滑靴側(cè)面(G-3)與滑道側(cè)面(L-2)滑動(dòng)配合，而滑靴頂面(G-1)與球窩球面(SI)及端蓋球面(S2)配合;滑靴頂面(G-1)上還設(shè)置有鋼球定位球面m (R3 )，鋼球定位球面m (R3 )與對(duì)應(yīng)的鋼球定位球面I(Rl)和鋼球定位球面Π(R2)可合圍成一個(gè)球腔包裹配合在鋼球(F)的外球面上，鋼球(F)可在該球腔內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)球窩、球頭、球頭柄、端蓋、鋼球和滑靴按上述裝配關(guān)系裝配在一起后，鋼球(F)便被限制在了鋼球定位球面I(Rl)和鋼球定位球面Π (R2)內(nèi)，而滑靴(G)則被限制在球窩球面(SI)和滑道底面(L-1)之間并同時(shí)受滑道側(cè)面和鋼球(F)的約束;球頭和球頭柄可相對(duì)于球窩擺動(dòng)，從而可使球窩的主回轉(zhuǎn)軸(W)和球頭(H)的副回轉(zhuǎn)軸(J)之間產(chǎn)生夾角；當(dāng)球窩與機(jī)器的動(dòng)力接口連接在一起后，球窩便在動(dòng)力接口的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)鋼球(F)將轉(zhuǎn)矩傳遞給滑靴(G)，滑靴(G)又通過(guò)滑道(L)將轉(zhuǎn)矩傳遞給球頭和球頭柄，從而驅(qū)動(dòng)球頭和球頭柄轉(zhuǎn)動(dòng)，并進(jìn)一步通過(guò)球頭柄向與球頭柄連接的下一級(jí)傳動(dòng)部件傳遞動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明球鉸傳動(dòng)的目的;進(jìn)一步，作為簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)，上述滑靴還可以去掉，同時(shí)相應(yīng)調(diào)整滑道(L)的橫截面形狀使之與鋼球(F)的球面直接接觸配合并約束鋼球(F)的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)鋼球(F)直接將轉(zhuǎn)矩傳遞給滑道(L)，從而驅(qū)動(dòng)球頭和球頭柄轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明球鉸傳動(dòng)的目的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球鉸傳動(dòng)軸，其特征在于:可在球頭和/或球窩、端蓋上設(shè)置潤(rùn)滑油道通達(dá)滑道(L)的空腔內(nèi)，以方便日常的潤(rùn)滑保養(yǎng);可在滑靴(G)上設(shè)置滑靴油孔(Q)從而貫通鋼球定位球面m(R3)與滑靴底面(G-2);可在滑靴(G)的外表面上和/或滑道(L)的滑道表面上沿滑道縱向設(shè)置潤(rùn)滑油槽，從而促進(jìn)各滑動(dòng)配合副之間的潤(rùn)滑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球鉸傳動(dòng)軸，其特征在于:端蓋(E)與球頭柄(H-1)之間還固定設(shè)置有可伸縮的密封套(I)，從而將內(nèi)部傳動(dòng)部件密封保護(hù)起來(lái)，防止?jié)櫥土魇Ъ盎覊m污染。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球鉸傳動(dòng)軸，其特征在于:球頭滑道的橫截面形狀可為圓弧形，或大致為矩形;或大致為梯形，梯形的底邊為上凸的圓弧;或大致為(V)形，(V)形的底邊為下凹的圓弧;相應(yīng)地，滑靴底面與滑靴側(cè)面的橫截面形狀與上述滑道對(duì)應(yīng)，而滑靴頂面的形狀為球形并與球窩球面(SI)和端蓋球面(S2)相配合;滑道底面和滑靴底面的縱向截面形狀為與球頭球面(S3 )同心的圓弧。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球鉸傳動(dòng)軸，其特征在于:球窩和端蓋上分別設(shè)置有與主回轉(zhuǎn)軸(W)同軸的球窩凸緣和端蓋凸緣，球窩凸緣和端蓋凸緣上還設(shè)置有鍵槽(Tl)，動(dòng)力接口(C)上設(shè)置定心面(C-1)，定心面(C-1)上設(shè)置有傳動(dòng)鍵(T2)，定心面(C-1)包裹裝配在球窩凸緣和端蓋凸緣的外表面并保持同心，同時(shí)使傳動(dòng)鍵(T2)卡在球窩凸緣和端蓋凸緣的鍵槽(Tl)內(nèi)以傳遞扭矩，螺栓穿過(guò)球窩凸緣和端蓋凸緣與動(dòng)力接口(C)固定在一起，保證球窩和端蓋隨動(dòng)力接口(C)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球鉸傳動(dòng)軸，其特征在于:球窩(D)設(shè)置有與主回轉(zhuǎn)軸(W)同軸的球窩接口(D-2)，球窩接口(D-2)的結(jié)構(gòu)可為帶內(nèi)花鍵的花鍵套或帶外花鍵的花鍵軸，相應(yīng)地，動(dòng)力接口(C)對(duì)應(yīng)設(shè)置帶外花鍵的花鍵軸或帶內(nèi)花鍵的花鍵套，通過(guò)花鍵軸與花鍵套的配合達(dá)到連接傳遞動(dòng)力的目的；上述花鍵連接還可等效替代為單鍵連接的方式，或改為法蘭連接的方式。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球鉸傳動(dòng)軸，其特征在于:球頭與球頭柄之間為分體裝配式結(jié)構(gòu)，球頭中心設(shè)置有與副回轉(zhuǎn)軸(J)同軸的花鍵孔并與對(duì)應(yīng)設(shè)置在球頭柄一端的花鍵軸連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的一種球鉸傳動(dòng)軸，其特征在于:所述鋼球(F)可以用滾柱(Fl)取代，滾柱(Fl)可為圓柱體，或者將其與滑道或滑靴配合的一端設(shè)置成球形、圓錐形或其它適合的形狀從而與滑道或滑靴配合，還可在滾柱(Fl)上設(shè)置軸承(F2)以利于滾柱(Fl)的轉(zhuǎn)動(dòng)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種球鉸傳動(dòng)軸，其特征在于:所述球鉸可配對(duì)使用，中間通過(guò)鍵滑動(dòng)連接。
【文檔編號(hào)】F16D3/223GK105927674SQ201610554161
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年7月15日
【發(fā)明人】朱德偉
【申請(qǐng)人】朱德偉