积比较大，可大大提高车辆连接装置在力传递过程中的可靠性，进一步提高了车辆行驶的安全性。
[0035]经过大量研宄证实，现有技术中车辆连接装置出现轴柄31’断裂现象的主要原因为:凹关节2’和凸关节I’之间载荷传递均是依靠轴柄31’与凹关节2’之间的配合表面进行传递的，轴柄31’轴向水平设置，这样在力传递过程中轴柄31’与凹关节2’之间的接触面比较小，在传递比较大的力载荷时，轴柄31’局部因承受的压强过大，故容易出现断裂技术问题。
[0036]针对以上技术问题，本文提出了一种解决方案，具体方案详见以下描述。
[0037]本文以车辆连接装置在铁路货车中的应用为例，也就是说铁路车辆为铁路货车，进行介绍技术方案和技术效果，本领域内技术人员应当理解，本文技术方案在其他铁路车辆中的应用也在本文的保护范围内。
[0038]为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0039]请参考图2至图4，图2为本发明一种实施例中车辆连接装置的结构示意图；图3为图2所示车辆连接装置的俯视示意图；图4为球座与球头组装后的结构示意图。
[0040]本发明提供了一种车辆连接装置，包括凸关节1、凹关节3，一般地，凸关节I的尾部连接相邻两车体中前一车体的中梁，凹关节3的尾部连接后一车体的中梁，需要说明的是，本文将靠近车头方向定义为前，相应的靠近车尾方向定义为后。其中凹关节3、凸关节I与车体可以通过焊接方式固定连接。组装后的凸关节I和凹关节3共同固定于转向架上，一般为了安装定位准确，凹关节上还设置有安装孔，用于定位中心销7，转向架的配合位置也设置有与中心销7配合的安装孔。凸关节的连接端部可以设置有安装腔，用于安装中心销7的安装孔设于安装腔的底壁。
[0041]本发明中凸关节I和凹关节3两者之一设置有球头2，球头2的球形表面向上或向下凸起，另一者设置有球座12，球座12上加工有与球头2配合的球窝，也就是说，球头2可以设置于凹关节3，也可以设置于凸关节I。需要说明的是，本文中凡是提及球面，可以是一个球体的表面的一部分，并非指整个球面，也可以为整个球面。换言之，本文所述的球面是广义上的球面，可以为整个球面，也可以仅是整个球体表面的一部分，只要球面的设置能够满足凸关节I与凹关节3在水平方向、侧向以及垂向的转动需求即可。
[0042]本文所述的水平方向即为平行车体方向，侧向即为水平面内垂直于水平方向的方向，即图4中的左右方向，垂向为垂直于水平面的方向，即图4中的上下方向。
[0043]除上述外，本文还进一步增加了限位部件，限位部件可以将球头2限位于球窝内部，从而保证力传递过程中，球头2从球窝中脱出。根据两节连接车体运动时，所允许相对运动的各个方向的相对位移均可以通过限位部件实现。
[0044]当使用上述结构的车辆连接装置连接两车体时，因本文中凸关节I和凹关节3两者通过球头2和球座12之间的球形配合面构成转动副，故可实现辆车体围绕通过球心的竖直线各个方向的旋转。其次，当车辆连接装置传动拉伸载荷时，拉伸力由前一车体传递至后一车体，车辆连接装置中凸关节I的拉伸力通过球头2和球座12相互配合的球形配合面传递至凹关节3，即力传递方向为:凸关节I —球头2、球座12 —凹关节3 ;同理，当车辆连接装置传动压缩载荷、垂向载荷时，凸关节I的压缩力和垂向力均通过球头2和球座12相互配合的球形配合面传递至凹关节3，即力传递方向均为为:凸关节I —球头2、球座12 —凹关节3ο
[0045]与现有技术中通过轴柄传递载荷相比，本文车辆连接装置拉伸载荷、压缩载荷、垂向载荷均通过球头2与球窝之间的球形配合表面进行传递，即球形配合面形成的力传递表面，球形配合面的面积比较大，相应力承载面积就比较大，有利于载荷均匀传递，并且即使车辆连接装置处于比较大的转角状态下，本文中的球面接触也能够保证承载面具有比较大的接触面积，避免局部载荷过大出现承载件断裂现象，保证车辆运行安全性以及提高承载件的使用寿命，进而提高车辆连接装置的使用寿命。
[0046]除上述外，本文中的球头、球座均可以采用铸造、锻造、机械加工方式成型，成本比较低、易于制作。
[0047]下面本文以球座12设于凸关节1，球头2设于凹关节3为例，进一步介绍技术方案和技术效果。
[0048]请再次参考图2，在一种具体实施例中，球座12设置于凸关节I上，球窝开口向下，凹关节3上的球头2通过压装工艺与球窝的内表面配合。其中，球头2与凹关节3、球座12与凸关节I可以为一体式结构，即在凹关节3、凸关节I上直接加工球头2、球座12 ;球头2与凹关节3、球座12与凸关节I可以为分体结构，即单独加工球头2、球座12，将加工好的球头2、球座12安装至凹关节3和凸关节I上。
[0049]为了增加球头2和球窝配合的可靠性，球头2与球窝配合表面大于整球表面的二分之一，也就是说，球头2伸进球窝的配合部分大于半球，即球窝包覆大半个球头2。这样球头2与球窝压装后，球座12下表面低于球窝内表面与球头2外表面共同球心的水平高度。请再次参考图4，球心与球座12下表面具有高度差H。并且当球头2和球窝装配时，球窝自上而下压装在球头2上，这种球窝自上而下压装在球头2上的连接方式能够消除由生产制造、焊接等组装工艺过程带来的误差，有利于组装。
[0050]球头2和球窝长期使用后，两者的接触配合球面必然存在一定量的磨损量，球头2和球窝配合球面磨损可能会影响力传递的稳定性。故本文还进行了如下设置。
[0051]进一步地，上述各实施例中的球窝内表面或球头2的外表面设有自润滑耐磨材料层8，自润滑耐磨材料层8形成与另一者配合的球面。也就是说，球窝的内表面可以设置一层自润滑耐磨材料层8，球头2的外表面也可以设置一层自润滑耐磨材料层8，球头2和设置球窝的球座12可以使用钢材料，自润滑耐磨材料层8可以具有以下特点:附着性能好、对钢摩擦系数低、耐磨、具有一定的承载能力。
[0052]这样球窝和球头2之间设置有自润滑耐磨材料层8，自润滑耐磨材料层8不仅能够提高球头2和球窝相对运动时的灵活性，并且可以降低球头2或球窝的转动摩擦损耗，提高球头2和球窝的使用寿命。并且，因自润滑耐磨材料层8较球座12、球头2材料更耐磨，故可以延长检修周期，减少检修频率，有利于铁路货车长时间免维护作业。
[0053]另外，当自润滑耐磨材料层8、球头2或球窝的磨损量大于预设值时，可以仅将自润滑耐磨材料层8以及球头2或球窝中的一者更换即可，节省使用成本。
[0054]在一种具体的实施方式中，凹关节3的连接部可以设置有安装腔，所述安装腔的腔壁内表面开设有安装孔，所述球头2定位于所述安装孔内；其中安装孔的设置方式可以有多种方式，只要能实现球头2与凹关节3两者的可靠定位即可。
[0055]并且，安装腔底壁和球头2 二者相对的两安装面其中一者设置有定位凹槽，另一者设置有与定位凹槽相配合的定位凸起。请参考图4，图4中给出了球头2的底部安装面设有定位凹槽21，安装腔底壁设置定位凸起31的具体实施例，其中定位凹槽、定位凸起可以为环形结构，当然定位凹槽、定位凸起不局限于环形结构，也可以为其他结构，只要能够实现球头2安装于安装腔内的定位，满足车辆正常行驶两车体之间力的可靠传递即可。
[0056]当球头2安装于安装腔内部时，可以通过定位凹槽和定位凸起的配合快速实现球头2在安装腔位置的确定，提高安装效率。
[0057]对于球座12与凸关节