一种多自由度转轴连杆组件的制作方法

本发明涉及一种连杆组件，更具体地说，涉及一种多自由度转轴连杆组件。

背景技术：

连杆是常用的机械传动部件，常见的连杆结构是在两端设置转动关节，如鱼眼转动关节和球头转动关节。随着机械部件、机器的运动方式与使用范畴越来越广，对现有连杆的结构和功能要求也越来越高，目前常见的改进型连杆主要是长度可调型连杆设计，此类连杆组件能够根据需要在一定范围内改变其长度，以满足不同连接长度的需要，但这些连杆只能连接不同部件进行单个自由度的运动，不能有效满足多自由度部件的连接运动需求。也有轴向可自由伸缩的连杆，这种连杆只能用于特殊场合，无法有效承受拉压作用力，且也不具有轴向旋转自由度。

中国专利号zl201620882481.8公开了“一种具有轴向转动自由度的可调拉杆”，其包括管体和固定耳片，固定耳片通过螺纹套接在管体一端，还包括可转耳片、转接头、螺母，可转耳片由圆轴端和耳片端组成，在圆轴端上沿径向方向设置一圈圆环凸缘，圆轴端套接在转接头内，并且能够在转接头内转动，旋拧与圆轴端配套使用的螺母以限制转接头的移动，转接头通过螺纹连接将可转耳片安装到管体另一端内。该专利申请案的可调拉杆具有轴向转动自由度，同时可以根据需要进行杆长调节。但是，该申请案依然存在以下缺陷：

1、该专利申请案公开的拉杆采用可转耳片与转接头的转动实现轴向转动自由度，并采用螺母和垫片对可转耳片与转接头轴向限位，螺母在可转耳片端部螺杆上的锁紧主要依靠螺母端面挤压止转，螺母缺乏有效固定，在拉杆受拉压作用变化过程中容易出现螺母松动脱落，导致拉杆松动失效；

2、转接头与管体之间也是采用螺纹连接，且其长度调节功能是利用转接头与管体之间的旋进旋出进行调节的，两者之间缺乏锁紧部件，在拉杆受拉压和转动扭矩作用时，转接头与管体之间也易产生相对转动而导致转接头与管体松动，存在拉杆分离失效的分析；

3、该拉杆结构采用管体结构作为拉杆主体，空心管体能够承受的轴向压力载荷较小，因此难以适用于受压要求较高的场合使用。

基于现有连杆组件存在的上述技术问题，有必要设计一种抗压能力强的多自由度转轴连杆。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种多自由度转轴连杆组件，以解决现有轴向转动连杆存在的结构稳定性差、轴向抗压能力差等不足，采用本发明的技术方案，将中间连接件与其中一根末端连杆采用轴孔与转轴部沿轴向转动插接配合，转轴部的外壁上沿周向设有限位环槽，轴孔外壁上固定安装有至少一个穿过上述限位环槽的限位件，利用限位件对末端连杆进行轴向限位，使末端连杆与中间连接件能够轴向自由旋转，实现了两个部件之间的多自由度运动连接，拓展了部件之间的连接形式；并且限位件与限位环槽相配合能够承载更大的拉压作用力，大大提高了连杆组件的轴向抗压能力，能够满足受压场合的连接使用，同时在转轴部上设有间隙配合的限位台阶，能够防止因连杆组件轴向压力过载而导致中间连接件与末端连杆的限位件损坏失效，具有结构稳定性好、连接强度高和装配简单方便等优点。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种多自由度转轴连杆组件，包括第一末端连杆、中间连接件和第二末端连杆，所述的第一末端连杆的远端设有第一球头轴承，所述的第二末端连杆的远端设有第二球头轴承，所述的第一末端连杆与中间连接件的一端轴向固定连接，所述的中间连接件的另一端与第二末端连杆轴向转动连接，所述的中间连接件与第二末端连杆之间采用轴孔与转轴部沿轴向转动插接配合，所述的转轴部的外壁上沿周向设有限位环槽，所述的轴孔外壁上固定安装有至少一个穿过上述限位环槽的限位件，位于轴孔外部的转轴部上设有限位台阶，所述的限位台阶与轴孔外壁端面之间具有供中间连接件与第二末端连杆相对转动的间隙。

更进一步地，所述的轴孔设于中间连接件上，且轴孔为轴向设于中间连接件端部的盲孔，所述的转轴部沿轴向设于第二末端连杆的近端，所述的转轴部的外径与轴孔的内径相适配。

更进一步地，所述的限位件在轴孔的外壁上对称设有两组，且两组限位件分别位于转轴部的限位环槽两侧。

更进一步地，所述的限位件包括限位螺栓、垫片和螺栓锁紧螺母，所述的轴孔的外壁上设有上下贯通的螺栓孔，所述的螺栓孔的轴线与轴孔的轴线相垂直，且螺栓孔在轴孔内相交，所述的限位螺栓的螺杆部穿入螺栓孔后与限位环槽相配合，所述的螺栓锁紧螺母设于限位螺栓穿出螺栓孔的螺杆端部，所述的垫片套设于限位螺栓的螺杆上，且分别位于限位螺栓的帽头与轴孔外壁、螺栓锁紧螺母与轴孔外壁之间。

更进一步地，所述的轴孔的外壁上还设有位置与转轴部的限位环槽位置相对应的润滑脂加油口。

更进一步地，所述的轴孔内端面与转轴部的端面之间还具有用于容纳润滑脂的容腔。

更进一步地，所述的限位台阶由螺纹连接在转轴部外侧的第一限位螺母和第二限位螺母构成，所述的第一限位螺母和第二限位螺母相互旋拧抵紧。

更进一步地，所述的第一末端连杆与中间连接件之间采用螺纹长度调节结构连接。

更进一步地，所述的第一末端连杆的近端沿轴向设有螺纹孔，所述的中间连接件远离第二末端连杆的一端沿轴向设有设有螺杆部，所述的螺杆部外侧旋拧有长度调节锁紧螺母，所述的螺杆部旋拧在第一末端连杆的螺纹孔内，所述的长度调节锁紧螺母与第一末端连杆端面旋拧抵紧。

更进一步地，所述的第一末端连杆的近端外壁上还设有旋拧部。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种多自由度转轴连杆组件，其包括第一末端连杆、中间连接件和第二末端连杆，将中间连接件与其中一根末端连杆采用轴孔与转轴部沿轴向转动插接配合，转轴部的外壁上沿周向设有限位环槽，轴孔外壁上固定安装有至少一个穿过上述限位环槽的限位件，利用限位件对末端连杆进行轴向限位，使末端连杆与中间连接件能够轴向自由旋转，实现了两个部件之间的多自由度运动连接，拓展了部件之间的连接形式；并且，限位件与限位环槽相配合能够承载更大的拉压作用力，大大提高了连杆组件的轴向抗压能力，能够满足受压场合的连接使用，同时在位于轴孔外部的转轴部上设有间隙配合的限位台阶，能够防止因连杆组件轴向压力过载而导致中间连接件与末端连杆的限位件损坏失效，具有结构稳定性好、连接强度高和装配简单方便等优点；

(2)本发明的一种多自由度转轴连杆组件，其轴孔设于中间连接件上，且轴孔为轴向设于中间连接件端部的盲孔，转轴部沿轴向设于第二末端连杆的近端，转轴部的外径与轴孔的内径相适配，采用上述设计，使连杆组件的各个组成部件更加易于生产制作，易于保证各个组成部件的结构强度，提高多自由度转轴连杆组件的整体结构强度；

(3)本发明的一种多自由度转轴连杆组件，其限位件在轴孔的外壁上对称设有两组，且两组限位件分别位于转轴部的限位环槽两侧，从两侧对转轴部进行轴向限位，使得转轴部与轴孔之间的受力更加平衡，也进一步提高了连杆组件的轴向抗拉压性能；

(4)本发明的一种多自由度转轴连杆组件，其限位件包括限位螺栓、垫片和螺栓锁紧螺母，轴孔的外壁上设有上下贯通的螺栓孔，螺栓孔的轴线与轴孔的轴线相垂直，且螺栓孔在轴孔内相交，限位螺栓的螺杆部穿入螺栓孔后与限位环槽相配合，利用限位螺栓作为轴向限位件，使连杆组件的装配更加简单方便，同时也便于连杆组件损坏后的拆卸维修；

(5)本发明的一种多自由度转轴连杆组件，其轴孔的外壁上还设有位置与转轴部的限位环槽位置相对应的润滑脂加油口，通过润滑脂加油口向限位环槽内加入润滑脂，提高了中间连接件与末端连杆之间的轴向转动灵活性；

(6)本发明的一种多自由度转轴连杆组件，其轴孔内端面与转轴部的端面之间还具有用于容纳润滑脂的容腔，能够容纳多余的润滑脂，使限位环槽内能够长期得到有效润滑；

(7)本发明的一种多自由度转轴连杆组件，其限位台阶由螺纹连接在转轴部外侧的第一限位螺母和第二限位螺母构成，第一限位螺母和第二限位螺母相互旋拧抵紧，利用两个限位螺母锁紧来构成限位台阶，能够灵活调节限位台阶与轴孔外壁端面之间的间隙，并且避免了一体式限位台阶在加工成型上的困难，使各个组成部件的结构更加简单，制作更加方便；

(8)本发明的一种多自由度转轴连杆组件，其第一末端连杆与中间连接件之间采用螺纹长度调节结构连接，能够使连杆组件长度可调，安装使用更加灵活；进一步地，第一末端连杆的近端沿轴向设有螺纹孔，中间连接件远离第二末端连杆的一端沿轴向设有设有螺杆部，螺杆部外侧旋拧有长度调节锁紧螺母，螺杆部旋拧在第一末端连杆的螺纹孔内，长度调节锁紧螺母与第一末端连杆端面旋拧抵紧，利用长度调节锁紧螺母实现长度调节后的锁紧固定，有效防止了第一末端连杆与中间连接件转动松脱，进一步提高了连杆组件的稳定性；

(9)本发明的一种多自由度转轴连杆组件，其第一末端连杆的近端外壁上还设有旋拧部，利用旋拧部能够方便与扳手等工具配合实现与长度调节锁紧螺母的拧紧，使长度调节操作更加方便。

附图说明

图1为本发明的一种多自由度转轴连杆组件的前视结构示意图；

图2为图1中a-a方向的剖视结构示意图；

图3为本发明的一种多自由度转轴连杆组件的俯视结构示意图。

示意图中的标号说明：

1、第一末端连杆；1-1、第一球头轴承；1-2、旋拧部；1-3、螺纹孔；2、中间连接件；2-1、螺杆部；2-2、轴孔；3、第二末端连杆；3-1、第二球头轴承；3-2、转轴部；3-3、限位环槽；4、长度调节锁紧螺母；5、限位螺栓；6、垫片；7、螺栓锁紧螺母；8、第一限位螺母；9、第二限位螺母；10、润滑脂加油口。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

结合图1、图2和图3所示，本实施例的一种多自由度转轴连杆组件，包括第一末端连杆1、中间连接件2和第二末端连杆3，第一末端连杆1的远端设有第一球头轴承1-1，第二末端连杆3的远端设有第二球头轴承3-1，第一末端连杆1与中间连接件2的一端轴向固定连接，中间连接件2的另一端与第二末端连杆3轴向转动连接，中间连接件2与第二末端连杆3之间采用轴孔2-2与转轴部3-2沿轴向转动插接配合，转轴部3-2的外壁上沿周向设有限位环槽3-3，轴孔2-2外壁上固定安装有至少一个穿过上述限位环槽3-3的限位件，位于轴孔2-2外部的转轴部3-2上设有限位台阶，限位台阶与轴孔2-2外壁端面之间具有供中间连接件2与第二末端连杆3相对转动的间隙。将中间连接件2与其中一根末端连杆采用轴孔2-2与转轴部3-2沿轴向转动插接配合，转轴部3-2的外壁上沿周向设有限位环槽3-3，轴孔2-2外壁上固定安装有至少一个穿过上述限位环槽3-3的限位件，利用限位件对末端连杆进行轴向限位，使末端连杆与中间连接件2能够轴向自由旋转，实现了两个部件之间的多自由度运动连接，拓展了部件之间的连接形式；并且，限位件与限位环槽3-3相配合能够承载更大的拉压作用力，大大提高了连杆组件的轴向抗压能力，能够满足受压场合的连接使用，同时在位于轴孔2-2外部的转轴部3-2上设有间隙配合的限位台阶，能够防止因连杆组件轴向压力过载而导致中间连接件2与末端连杆的限位件损坏失效，具有结构稳定性好、连接强度高和装配简单方便等优点。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

[实施例1]

如图1、图2和图3所示，本实施例的一种多自由度转轴连杆组件，包括第一末端连杆1、中间连接件2和第二末端连杆3，第一末端连杆1的远端设有第一球头轴承1-1，第二末端连杆3的远端设有第二球头轴承3-1，第一球头轴承1-1的转动轴线与第一末端连杆1的轴线相垂直，第二球头轴承3-1的转动轴线与第二末端连杆3的轴线相垂直。第一末端连杆1通过中间连接件2与第二末端连杆3同轴连接，其中，第一末端连杆1与中间连接件2的一端轴向固定连接，中间连接件2的另一端与第二末端连杆3轴向转动连接，使第一末端连杆1与第二末端连杆3能够轴向相对转动，实现部件之间的大角度运动连接。具体地，中间连接件2与第二末端连杆3之间采用轴孔2-2与转轴部3-2沿轴向转动插接配合，轴孔2-2设于中间连接件2上，且轴孔2-2为轴向设于中间连接件2端部的盲孔，转轴部3-2沿轴向设于第二末端连杆3的近端，转轴部3-2的外径与轴孔2-2的内径相适配，使转轴部3-2能够在轴孔2-2内稳定旋转运动，转轴部3-2的外壁上沿周向设有限位环槽3-3，轴孔2-2外壁上固定安装有至少一个穿过上述限位环槽3-3的限位件，限位件将转轴部3-2轴向限位在轴孔2-2内，且不影响转轴部3-2在轴孔2-2内的转动，能够承载更大的拉压作用力，大大提高了连杆组件的轴向抗压能力，能够满足受压场合的连接使用；另外，位于轴孔2-2外部的转轴部3-2上设有限位台阶，即在本实施例中，限位台阶设于第二末端连杆3上，限位台阶与轴孔2-2外壁端面之间具有供中间连接件2与第二末端连杆3相对转动的间隙，在正常情况下，由于限位件与限位环槽3-3的配合而使中间连接件2与第二末端连杆3轴向不会产生很大的移动，此时限位台阶与轴孔2-2外壁端面之间保持间隙配合，在连杆组件轴向压力过载时，中间连接件2与第二末端连杆3之间产生较大轴向移动，此时限位台阶与轴孔2-2外壁端面相抵接，分担限位件所承受的轴向压力，能够防止因连杆组件轴向压力过载而导致中间连接件2与末端连杆的限位件损坏失效，具有结构稳定性好、连接强度高和装配简单方便等优点。

如图2和图3所示，在本实施例中，上述的限位件在轴孔2-2的外壁上对称设有两组，且两组限位件分别位于转轴部3-2的限位环槽3-3两侧，从两侧对转轴部3-2进行轴向限位，使得转轴部3-2与轴孔2-2之间的受力更加平衡，也进一步提高了连杆组件的轴向抗拉压性能。具体地，如图1所示，上述的限位件包括限位螺栓5、垫片6和螺栓锁紧螺母7，轴孔2-2的外壁上设有上下贯通的螺栓孔，螺栓孔的轴线与轴孔2-2的轴线相垂直，且螺栓孔在轴孔2-2内相交，转轴部3-2上的限位环槽3-3槽径与螺栓孔的孔径相适配，沿螺栓孔轴线方向看，在图2所示的截面中，限位环槽3-3与螺栓孔围成完整的圆形通道，圆形通道的直径略大于限位螺栓5的螺杆外径，限位螺栓5的螺杆部穿入螺栓孔后与限位环槽3-3相配合，实现对转轴部3-2的轴向限位，螺栓锁紧螺母7设于限位螺栓5穿出螺栓孔的螺杆端部，垫片6套设于限位螺栓5的螺杆上，且分别位于限位螺栓5的帽头与轴孔2-2外壁、螺栓锁紧螺母7与轴孔2-2外壁之间。利用限位螺栓5作为轴向限位件，使连杆组件的装配更加简单方便，同时也便于连杆组件损坏后的拆卸维修。优选地，轴孔2-2外壁设置限位螺栓5和螺栓锁紧螺母7的侧面为平面，如图3所示的中间连接件2的主体部分为正方形结构，限位螺栓5和螺栓锁紧螺母7分别设于中间连接件2相对的两个侧壁上，便于螺栓孔的钻孔加工，同时也方便垫片6对螺栓孔两端的密封。如图3所示，在轴孔2-2的外壁上还设有位置与转轴部3-2的限位环槽3-3位置相对应的润滑脂加油口10，通过润滑脂加油口10向限位环槽3-3内加入润滑脂，提高了中间连接件2与末端连杆之间的轴向转动灵活性。进一步地，如图2所示，轴孔2-2内端面与转轴部3-2的端面之间还具有用于容纳润滑脂的容腔(容腔为图2中标号“2-2”所指位置)，容腔能够容纳多余的润滑脂，使限位环槽3-3内能够长期得到有效润滑。

如图1至图3所示，在本实施例中，上述的限位台阶由螺纹连接在转轴部3-2外侧的第一限位螺母8和第二限位螺母9构成，第一限位螺母8和第二限位螺母9相互旋拧抵紧。即在第二末端连杆3的杆部设有外螺纹，第一限位螺母8和第二限位螺母9设于第二末端连杆3的杆部，通过旋拧调节第一限位螺母8和第二限位螺母9的位置即可灵活调节限位台阶与轴孔2-2外壁端面之间的间隙，保证正常工作下限位台阶与轴孔2-2外壁端面不接触，间隙大小调节灵活方便，并且采用第一限位螺母8和第二限位螺母9相互锁紧固定，固定牢靠，能够承受更大的轴向压力，并且避免了一体式限位台阶在加工成型上的困难，使各个组成部件的结构更加简单，制作更加方便。

接图1至图3所示，在本实施例中，第一末端连杆1与中间连接件2之间采用螺纹长度调节结构连接，能够使连杆组件长度可调，安装使用更加灵活。具体在本实施例中，第一末端连杆1的近端沿轴向设有螺纹孔1-3，中间连接件2远离第二末端连杆3的一端沿轴向设有设有螺杆部2-1，螺杆部2-1一体成型在中间连接件2的端部，螺杆部2-1外侧旋拧有长度调节锁紧螺母4，螺杆部2-1旋拧在第一末端连杆1的螺纹孔1-3内，长度调节锁紧螺母4与第一末端连杆1端面旋拧抵紧，利用长度调节锁紧螺母4实现长度调节后的锁紧固定，有效防止了第一末端连杆1与中间连接件2转动松脱，进一步提高了连杆组件的稳定性。为了方便长度调节锁紧螺母4与第一末端连杆1旋拧操作，在第一末端连杆1的近端外壁上还设有旋拧部1-2，该旋拧部1-2优选为具有两个相对平面的凸台，利用旋拧部1-2能够方便与扳手等工具配合实现与长度调节锁紧螺母4的拧紧，使长度调节操作更加方便。

[实施例2]

参见图1、图2和图3所示，本实施例的一种多自由度转轴连杆组件，其基本结构和工作原理同实施例1，不同之处在于：

在本实施例中，中间连接件2与第二末端连杆3之间用于连接的轴孔2-2与转轴部3-2的设置位置与实施例1中相反，即：轴孔2-2设于第二末端连杆3上，且轴孔2-2为轴向设于第二末端连杆3端部的盲孔，转轴部3-2沿轴向设于中间连接件2的近端，转轴部3-2的外径与轴孔2-2的内径相适配。此时，限位件设于第二末端连杆3上，并与中间连接件2的转轴部3-2上的限位环槽3-3限位配合，限位台阶设于中间连接件2的转轴部3-2上，并在限位台阶与轴孔2-2外壁端面之间形成间隙。采用上述结构设计同样可以实现与实施例1的相同技术效果，仅需对中间连接件2与第二末端连杆3的结构做适当调整即可。

另外，在本实施例中，第一末端连杆1与中间连接件2之间的螺纹长度调节结构的设置方式也可与实施例1相反。即：第一末端连杆1的近端沿轴向设有螺杆部2-1，中间连接件2远离第二末端连杆3的一端沿轴向设有设有螺纹孔1-3，螺杆部2-1外侧旋拧有长度调节锁紧螺母4，螺杆部2-1旋拧中间连接件2的螺纹孔1-3内，长度调节锁紧螺母4与中间连接件2的对应端面旋拧抵紧。同样将旋拧部1-2设于中间连接件2的端部即可。采用上述结构设计同样可以实现与实施例1相同的长度调节功能，仅需对中间连接件2与第一末端连杆1的结构做适当调整即可。

上述实施例1和实施例2的一种多自由度转轴连杆组件，使用时，将连杆组件的两端分别通过第一球头轴承1-1和第二球头轴承3-1与对应运动部件连接，通过螺纹长度调节结构能够适当调整连杆组件的长度，多自由度转轴连杆组件实现了两个部件沿连杆组件轴线做圆周运动和沿两端球头轴承做圆周运动，实现两个部件的多自由度的运动连接，大大拓展了部件之间的连接形式。

本发明的一种多自由度转轴连杆组件，将中间连接件与其中一根末端连杆采用轴孔与转轴部沿轴向转动插接配合，转轴部的外壁上沿周向设有限位环槽，轴孔外壁上固定安装有至少一个穿过上述限位环槽的限位件，利用限位件对末端连杆进行轴向限位，使末端连杆与中间连接件能够轴向自由旋转，实现了两个部件之间的多自由度运动连接；并且限位件与限位环槽相配合能够承载更大的拉压作用力，大大提高了连杆组件的轴向抗压能力，能够满足受压场合的连接使用，同时在转轴部上设有间隙配合的限位台阶，能够防止因连杆组件轴向压力过载而导致中间连接件与末端连杆的限位件损坏失效，具有结构稳定性好、连接强度高和装配简单方便等优点。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。