专利名称：载体半球笼式同步万向联轴器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种机械传动部件，特别是一种万向联轴器。
背景技术：
目前在钢铁、汽车等国民经济行业中广泛采用的十字轴式万向联轴器，由于其构造的原因，存在如下一些缺陷1、该联轴器是一种非等速联轴器，使用时必须满足以下条件才能使主、从动轴转速相等，即两万向联轴节成对使用，两万向节与中间轴在同一平面内且轴向角相等，叉头方向一致。单个万向节不能单独使用。
2、该联轴器不能抗击强烈冲击震动，万向节中叉头、十字轴的受力是集中载荷，十字轴上的四个轴承中的滚动体(圆柱滚子或滚针)、十字轴轴颈、叉头、轴端卡圈等都不能抗击强烈冲击震动。
3、该联轴器制造复杂，要求精度高，组装及拆卸困难。
由于这些缺陷，尤其是不能抗击强烈冲击震动，致使许多设备及机组不能采用该联轴器，如轧制钢材的初轧机、轧制钢管的周期轧管机等，至今仍在使用滑块式万向联轴器、鼓形齿联轴器。而这些联轴器都是依靠滑动摩擦力传递动力，传动效率低，耗电量大。
目前另一种较先进的万向联轴器是球笼式同步万向联轴器，它具有转速同步(等速)、传动平稳、转角大、适于高速传动等优点。但其结构复杂，加工制造精度要求很高，承载能力低，不能传递重载负荷。造成这些缺陷的原因是其万向节内的整体式球笼形状复杂，具有内、外两个球面及其偏心距，与内环、外环之间的配合精度要求高。内环、外环上的钢球滚道槽的截面是椭圆形，因此加工难度大。由于球笼在内、外环之间，其厚度占去了传力钢球的接触面积，造成承载能力低。
发明内容
本实用新型的目的就是要提供一种使主、从动轴转速同步(等速)的，能抗击强烈冲击震动的，承载能力更大的，加工制造更容易的载体半球笼式同步万向联轴器。
本实用新型的实施方案是将目前使用的直槽型球笼式同步万向联轴器的结构加以改进，将其整体式球笼改为用一个半球笼与若干个半圆环形的钢球载体相铰接的组合式球笼。半球笼圆周上的若干个齿与若干载体用销轴铰接，形成铰链关节。半球笼与内环球头端部接触，用带有内球面的定心块将其约束在内环端部的小轴上，使半球笼与内环形成滑动配合，而与其相铰接的若干载体置于内环滚道直槽底部的小槽上，钢球在半圆环形的载体中与其接触，钢球一半在内环滚道直槽中，另一半及半球笼齿与载体形成的关节在外环槽中，因此，半球笼和载体组成的组合式球笼，由于有定心块的导向作用和铰链关节的调节作用，能沿着内环球体圆周作往复运动，控制钢球在同一平面上，使主、从动轴转速同步。
实用新型的具体结构由图1、图2、图3、图4、图5给出图1为本实用新型提出的载体半球笼式同步万向联轴器的轴向剖面图，其轴间角为α。
图2为半球笼齿与载体铰接处的A-A局部剖视图。
图3为本结构轴向角σ＝0时，钢球所在位置的横截面图。
图4为图1中半球笼4的左向视图。
图5为图4中B--B向视图。
图6为该结构的运动分析图。
具体实施方式
从上述图中可知该结构包括一个圆筒形的外环1，外环1的内圆柱面上有若干截面为半圆形的滚道直槽5。一个球形内环2，内环2的球面上有若干与滚道直槽5相对应的内环滚道直槽7，位于内环右侧的内环轴14，左侧的螺纹小轴18与内环2是一个整体，在一条轴线上，内环2的外球面与外环1的内圆柱面为滑动配合。一个半球笼4，半球笼4如图4、图5所示形状为外球面直径为2SR1，内球面直径为SφD的球台状壳体，半球笼大端圆周上均布若干个齿19，齿的端部10呈凹形，并有销轴孔20，安装在内环螺纹小轴18处，与内环轴向外球面接触。若干个半圆环形的带有孔11的钢球载体6，及相同数量的销轴12，轴套9，半球笼齿19与载体6用销轴12、轴套9进行铰接，形成铰链关节。若干个传力钢球3，钢球3的中心位于内环定位周径SφDK上，并置于载体6中，与载体在直槽方向接触，钢球的一半及载体在内环直槽7中，而载体的底部在内环直槽底部小槽8上，小槽8可供载体移动及转动，钢球的另一半及半球笼齿形成的铰链关节在外环直槽5中，因此，钢球3成为内、外环之间的传力件。一个定心块16，定心块16的内球面SR1与半球笼的外球面相配合，位于螺纹小轴18上，内、外球面之间的配合间隙用定心块上的螺纹调节。一个锁紧螺母17，用于锁定定心块的位置。一个密封套15及一个胶囊13，用于钢球运动的终端定位及润滑密封。
外环1的内圆柱面与内环2的外球面，半球笼4的内球面与内环2的外球面，半球笼4的外球面与定心块16的内球面，钢球3与外环直槽5、内环直槽7、载体6，均为滑动配合。
从以上结构可以看出半球笼4用销轴12与载体6铰接形成的组合式球笼，由于定心块16的导向作用和铰链关节的调节作用，钢球3在载体6中，可沿内环2的球体圆周作往复运动，控制钢球在运转中始终处于同一平面内作有序运动。同时也可以看出半球笼的齿及其形成的关节在外环直槽内，而载体在内环直槽及其底部的小槽8内，因此球笼不占钢球与内、外环的接触面积。由于钢球中心位于内环定位周径SφDK上，扩大了内环直径，使内环直槽最大受力点在内环外径SφD之内，从而增加了内环槽与钢球的接触面积，降低了其接触应力。
图6为该结构的运动分析图，图中标号与前相同。
当外环1的轴向中心线AA与内环2的轴向中心线BB的轴间角为σ时，钢球3从O1运动到O2，并与外环直槽5的底线FF相切于M，与内环直槽7底线EE相切于N，延长O2N与BB相交于K，延长MO2与AA相交于P，由于EE∥BB，FF∥AA，所以O2K⊥BB，O2P⊥AA，ΔO2KO≌ΔO2PO，因此O2K＝O2P，O2O是∠BOA，∠COD的角平分线。
设外环为主动轴，其角速度为ω1，内环为从为动轴，其角速度为ω 2，由于钢球3在O2点只有一个线速度V，对于主动轴V＝O2Pω1对于从动轴V＝O2Kω2由于O2K＝O2P，因此 ω1＝ω2即该结构运转时，主、从动轴的转速相等，同步，不会因为从动轴速度不同而产生波动及惯性力，带来不良负荷影响。
从上述结构及分析可知，本实用新型联轴器具有如下技术特征1、具有直槽型球笼式同步万向联轴器的特点转速同步，传动平稳，轴间角大，传动效率高。
2、承载能力大，抗冲击性能强。与球笼式相比较，球笼不占钢球接触面积，内环直径增大，钢球中心在内环外径之内，内环球体与传动轴为一整体等措施大大增强了承载能力。与十字轴式比较，内环与外环通过均布圆周的钢球传力是均布载荷，而不是叉头与十字轴的传力是集中载荷，且没有轴承滚子、卡圈等易损件，因此大大增强了抗冲击震动的性能。
3、加工制造简单容易。半球笼与载体形状简单，与外环没有配合面，没有与内、外环之间的偏心距，钢球滚道直槽截面为半圆形，而不是椭圆形，因此精度很容易达到。
4、装拆简单，装配精度容易调整，维护方便。
5、品种规格范围大，最大轴间角为25°，回转直径50---1200mm，传递扭矩0.2---12500KNm。
权利要求1.载体半球笼式同步万向联轴器由外环(1)、内环(2)、若干钢球(3)、半球笼(4)、若干载体(6)和销轴(12)、及定心块(16)等构成，其特征在于圆筒形的外环(1)的内圆柱面上有若干钢球滚动直槽(5)，球形状的内环(2)上有若干钢球滚道直槽(7)，若干钢球(3)置于内、外环相结合的滚道直槽(5)和(7)之内，球台壳体状的半球笼(4)的大端圆周上均布若干齿(19)与若干半圆环形的载体(6)，用销轴(12)在外环直槽(5)中铰接，半球笼4的内球面与内环(2)的外球面接触，定心块(16)拧接在内环螺纹小轴(18)上，半球笼与内环形成滑动配合，载体(6)在内环直槽(7)中，同时也在底部的小槽(8)上，若干钢球(3)置于载体(6)中。
2.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于外环(1)的内圆柱面与内环(2)的外球面直接接触，形成滑动配合。
3.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于外环(1)的内圆柱面上的滚道直槽(5)和内环(2)的外球面上的滚道直槽(7)的截面是半圆形。
4.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于内环(2)与内环轴(14)为一个整体。
5.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于若干钢球(3)的定位周径SφDK在内环外径SφD之内。
专利摘要载体半球笼式同步万向联轴器，是一种机械传动部件，其结构由外环1、内环2、若干钢球3、半球笼4、若干载体6和销轴12、及定心块16等构成，其特征是内、外环相接触的面上分别有若干钢球滚道直槽7和5，若干钢球3置于直槽7和5之内作传力件，半球笼4位于内环轴向端部，其齿19在外环直槽5中与载体6用销轴12铰接成组合式球笼，半圆环形的载体6在直槽7底部的小槽8上，钢球在载体中与之接触，由于定心块16的导向作用和铰链关节的调节作用，使半球笼及载体中的钢球，可沿内环圆周作往返运动，控制钢球在同一平面内，使转速同步。由于球笼不占钢球接触面积，内环增大，其接触应力降低，承载能力及抗冲击性能大大提高，且加工制造简单容易。
文档编号F16D3/16GK2746194SQ20042003308
公开日2005年12月14日 申请日期2004年3月3日 优先权日2004年3月3日
发明者李振怀 申请人:李振怀