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]经过大量研究证实，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3，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，凸关节的连接端部可以设置有安装腔，安装腔的底壁固定连接架。
[0041]本发明中凸关节I和凹关节3两者之一设置有球头，球头的球形表面向上或向下凸起，另一者设置有球座，球座上加工有与球头配合的球窝，也就是说，球头可以设置于凹关节3，也可以设置于凸关节I。本文具体以球座12设于凹关节3，球窝开口向上，球头2设于凸关节I，球头的球形表面向下凸起为例，进一步介绍技术方案和技术效果。
[0042]需要说明的是，本文中凡是提及球形表面，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，本文所述的球形表面是广义上的球面，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。
[0043]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3中的左右方向，垂向为垂直于水平面的方向，即图3中的上下方向。
[0044]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。
[0045]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和球座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3。
[0046]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。
[0047]除上述外，本文中的球头2、球座12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。
[0048]请再次参考图2，在一种具体实施例中，凹关节3的连接端部可以设置有安装腔，安装腔的腔壁内表面开设有安装孔，球座12具有与所述安装孔配合定位的安装部；安装孔的设置方式可以有多种方式，只要能实现球座12与凹关节3两者的可靠定位即可。图2中虽然未示出安装孔和安装部的具体结构，但这并不阻碍本领域内技术人员对本技术方案的理解和实施。
[0049]其中，球座与凹关节3、球头与凸关节I可以为一体式结构，即在凹关节3、凸关节I上直接加工球座12、球头2 ;球座12与凹关节3、球头2与凸关节I可以为分体结构，即单独加工球座12、球头2，将加工好的球座12、球头2安装至凹关节3和凸关节I上。
[0050]球头2和球窝长期配合使用后，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的外表面设有自润滑耐磨材料层4，自润滑耐磨材料层4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4，球头的外表面也可以设置一层自润滑耐磨材料层4，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4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4，自润滑耐磨材料层4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4较球座、球头材料更耐磨，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4、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4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，安装腔底壁和球座12 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3，图3中给出了球座的底部安装面设有定位凸起121，安装腔底壁设置定位凹槽的具体实施例，其中定位凹槽、定位凸起121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，只要能够实现球座12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。
[0055]当球座12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座在安装腔位置的确定，提高安装效率。
[0056]对于球头2与凸关节I为分体结构的车辆连接装置，球头2与凸关节I的连接方式由多种形式，两者可以通过压装、螺纹连接等方式组合为一整体，例如:凸关节I向后伸出的连接端部11可以设置有安装孔，球头2具有与安装孔相配合的外表面，球头2压装于安装孔内部。
[0057]上述各实施例中球头具有上端开口的中空内腔以及连通中空内腔与球形外表面的轴向通孔2a，中空内腔的底部为弧形面；限位部件可以包括连接轴7，连接轴7的上端部具有与弧形面配合的弧形结构，连接轴7的下端部穿过所述轴向通孔2a固定连接所述球座12，并且连接轴7对应轴向通孔2a的轴段直径小于轴向通孔2a的孔径。其中连接轴7对应轴向通孔2a的轴段直径的设置依据为不影响球头2和球座12之间正常动作，保证力的可靠传递。
[0058]连接轴7通过弧形结构与中空内腔的弧形面配合，连接轴7与球头2形成转动摩擦副，这样连接轴7在对球头2进行轴向定位的同时，球头2可以相对连接轴7侧向转动，不影响球头2与球窝之间相对运动，有利于车辆的正常行驶。
[0059]为了增加球头2的使用强度，轴向通孔2a上端开口位置具有向内的凸台21，凸台21形成所