低架万向架的制作方法

专利名称：低架万向架的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一万向架，具体来说，涉及一低架万向架。
背景技术：
万向架是用来彼此附连物件的装置。一万向架通常包括至少两个基座，每个基座上安装不同的物件。基座彼此可枢转地附连，使物件相互间可进行一定程度的相对运动，至少围绕一轴线旋转。万向架通常用于使安装在活动或/和移动表面的设备保持稳定。
安装在万向架的物件的运动形成了万向架的荷载。万向架的荷载能力取决于一些因素，其中包括总体大小，重量以及万向架的材料；其部件的大小，形状，方向以及安装位置；以及使用何种的加固结构。具体来说，万向架承受侧向荷载能力的因素还包括了荷载在部件之间的分布，以及万向架安装表面之间的距离。万向架安装表面之间的距离越大，万向架由任何特定载荷造成的应力也越大。
万向架可通过加大其尺寸特别是通过加厚其制造材料来提高强度。可是，加大和/或加厚的部件比小的和/或薄的部件重。在许多实际应用中，特别在航天航海工业中经常用到万向架，其大小和重量是设计的关键参数。另外，按照前面讨论过的，安装表面间的距离的增加会使万向架对任何给定的荷载的应力增大。所以，简单地增加万向架的尺寸并不能达到所希望的提高万向架承受荷载的能力。因此，增加万向架的尺寸和/或重量基本上不是可接受的方案。这就存在对万向架的一种需要，即，在避免增加尺寸和/或重量的不利后果的条件下增加万向架的强度。
已研制出某些系统用于物件相对于彼此可枢转地进行安装。例如，1975年12月2日颁发给Herbst的美国专利No.3,923,349(“‘349专利”)，介绍了一种万能轴承支架，其可围绕两个轴线枢转。‘349专利揭示了彼此相对可枢转的一个下基座板和一个上基座板。一球形轴承组件既能围绕一中心螺栓沿纵向枢转，又能绕一球形轴承侧向枢转。‘349专利进一步提供了弹性体垫以降低摇摆和/或振动。
虽然‘349专利可以允许进行纵向和侧向的枢转并有吸收摇晃和/或振动的某些作用，但它并不提供任何专门的结构来增强装置承受荷载的能力。而且，弹性体垫只能起作剪力，所以对装置承受侧向荷载的能力没有任何作用。‘349专利既没有揭示将荷载均匀分布在部件中的结构，也没有揭示任何形式的强化结构。
本实用新型的万向架致力于解决上述的一个或多个的问题。

发明内容
本实用新型的目的在于，提供一种能提高重量与尺寸比的低架万向架。
在一个方面，本实用新型涉及一万向架，其包括一第一带突耳的机架。该第一带突耳的机架包括一第一基座板，它有第一表面和与之相对的第二表面。该第一带突耳的机架还包括一第一突耳，它具有一附连到第一基座板的第二表面的近端，而远端远离第一基座板的第二表面。万向架还包括第二带突耳的机架。该第二带突耳的机架包括一第二基座板，它具有第一表面和与之相对的第二表面。该第二带突耳的机架还包括至少一个第二突耳，它的近端连着第二基座板的第二表面，而远端远离第二基座板的第二表面。另外，万向架包括一轴，其穿过第一突耳和至少一个第二突耳，由此，连接第一带突耳的机架和第二带突耳的机架，于是第一基座板的第二表面面对第二基座板的第二表面。万向架在第二基座板上对着第一突耳有一个第一空隙，这样，第一突耳延伸入第一空隙中，使其超过第二基座板的第二表面。
在另一方面，本实用新型涉及一万向架，其包括一第一带突耳的机架。该第一带突耳的机架包括一第一基座板，它有第一表面和与之相对的第二表面。该第一带突耳的机架还包括一第一突耳，它具有一附连到第一基座板的第二表面的近端，而远端远离第一基座板的第二表面。万向架还包括第二带突耳的机架。该第二带突耳的机架包括一第二基座板，它具有第一表面和与之相对的第二表面。该第二带突耳的机架还包括一第二突耳和一第三突耳，各具有一近端连着第二基座板的第二表面，而远端远离第二基座板的第二表面。另外，万向架包括一轴，其穿过所述突耳，由此，连接第一带突耳的机架和第二带突耳的机架，于是第一基座板的第二表面面对第二基座板的第二表面。该轴安装在带有一轴承的第一突耳中，以使诸突耳的机架相对于彼此围绕至少一个轴线作枢转运动。该万向架还包括一对轴承固定轴套，它们安装在轴承和第二和第三突耳之间的轴上，并构造成有助于第二突耳和第三突耳之间分配载荷。
在另一方面，本实用新型涉及一万向架，其包括一第一带突耳的机架。该第一带突耳的机架包括一第一基座板，它有第一表面和与之相对的第二表面。该第一带突耳的机架还包括一第一突耳，它具有一附连到第一基座板的第二表面的近端，而远端远离第一基座板的第二表面。万向架还包括一第二带突耳的机架。该第二带突耳的机架包括一第二基座板，它具有第一表面和与之相对的第二表面。该第二带突耳的机架还包括一第二突耳和一第三突耳，各具有一近端连着第二基座板的第二表面，而远端远离第二基座板的第二表面。另外，万向架包括一轴，其穿过所述突耳，由此，连接第一带突耳的机架和第二带突耳的机架，于是第一基座板的第二表面面对第二基座板的第二表面。该轴安装在带有一轴承的第一突耳中，以使诸突耳的机架相对于彼此围绕至少一个轴线作枢转运动。该万向架还包括一加固构件，其跨接在第二突耳和第三突耳的近端之间并附连于它们。
借助本实用新型的万向架，可以在在避免增加尺寸和/或重量的不利后果的条件下增加万向架的强度。另外，本实用新型的万向架可以在增强装置承受载荷能力的同时，将载荷均匀分布在部件中。


图1是安装在根据一示范的实施例的万向架上的物件的示意图；图2是根据一示范的实施例的万向架的分解示意图；图3是图1和图2所示万向架的立体图；图4是图1和图2所示万向架的侧视图；图5是图1和图2所示万向架安装在一倾斜面上的侧视图；图6是图1和图2所示万向架安装在一倾斜面上的侧视剖面图；图7是图1和图2所示万向架的侧视剖面图。
具体实施方式
现将详细地参照诸附图。在全部的附图中相同的标号将总是用来表示相同的或类似的零件。
图1示出万向架10的一个示范的实施例，其安装在支承表面12的顶面和物件14的底面上。虽然万向架10是按一个特定的方向图示和描述，但万向架10可以对照附图颠倒安装，或沿任何其它定向安装。另外，虽然物件14在图中显示几乎与万向架10一样大小，但物件14可以比万向架10显著地大或小许多。再者，尤其是如果物件14安装在不止一个支承表面上或支承表面12是活动的，则可以使用不止一个万向架10将物件14安装在支承表面12上。
物件14可以是任何结构、仪器或设备，尽管它们所安装的表面是倾斜面但它们要求保持水平。支承表面12可以是任何活动的和/或移动的表面，例如，一车辆、一漂浮的结构，或其他活动的和/或移动的结构或设备上。
参照图2，万向架10可包括一个上部带突耳的机架16，它可包括一个上部基座板18，基座板18有顶表面20和底表面22。上部带突耳的机架16还包括一个向下伸出的第一突耳24，它的近端26连接在底表面22上，并从底表面22突出到其远端28。万向架10还可包括一下部带突耳的机架30，它可包括一个下部基座板32，该基座板32具有一底表面34和一顶表面36。下部带突耳的机架30还可包括向上延伸的第二突耳38和第三突耳40，这两个突耳的近端42与顶表面36连接并从顶表面36突出至其远端44。虽然下部带突耳的机架30图示和描述为具有两个突耳，但本实用新型的万向架实施例可以包括仅有一个单一突耳的下部带突耳的机架。
第一突耳24可以包括一个贯穿孔45。第二突耳38和第三突耳40各自有贯穿孔46。一轴48可穿过贯穿孔45和46，以便连接上部带突耳的机架16和下部带突耳的机架30。轴48可用一半球状轴承49安装在第一突耳24上。半球状轴承49可包括一个轴承内座圈50，座圈50用任何传统的形式不能转动地安装在第二突耳38和第三突耳40之间的轴48上。半球状轴承49还可包括一个轴承外座圈51，外座圈51可固定在第一突耳24的贯穿孔45内，可采用诸如一固定环52的任何传统的固定装置来固定(见图6)。尽管轴承外座圈51可保持固定在第一突耳24内，但轴承内座圈50可相对于轴承外座圈51转动和枢转，其旋转可以是万向的或球状关节连接的形式。
万向架10还可进一步包括一个第一轴承固定轴套53和一个第二轴承固定轴套54，它们分别装在轴48上，位于轴承内座圈50的两侧上。一个第一突肩轴环56可安装在第二突耳38内。同样地，一个第二突肩轴环58可安装在第三突耳40内。第一轴承固定轴套53的一端紧靠轴承内座圈50，而另一端紧靠第一突肩轴环56。第二轴承固定轴套54可同样地安装在轴承内座圈50和第二突肩轴环58之间。一第一螺帽62拧紧在轴48的一端上，使第一垫圈60抵靠第二突耳38。同样地，一第二螺帽66拧紧在轴48的另一端上，使第二垫圈64抵靠第三突耳40。可用其他固定方式替代第一螺帽62和第二螺帽66将轴环紧固在轴48上，如使用粘结，焊接或冷缩装配。
在一个示范的实施例中，下部带突耳的机架30可包括加固构件68，其跨在第二突耳38和第三突耳40之间。加固构件68可用任何固定方法附连在第二突耳38和第三突耳40上，例如，包括粘接，结合，焊接，螺丝紧固等。加固构件的另一种选择是与第二突耳38和第三突耳40形成一体。例如，下部带突耳的机架30的部分或全部可由单一块材料制成(如铸造、模制、机加工、锻造等)。加固构件的作用就是将第二突耳38和第三突耳40有效地连成一体。通过将第二突耳38和第三突耳40连成一体使下部带突耳的机架30的整体结构刚性增大，于是在第二突耳38和第三突耳40之间有相互作用的荷载时减少挠曲。
在一个示范的实施例中，上部基座板18可包括开口或空隙70。当万向架10组装时，第二突耳38和第三突耳40可延伸入空隙70中。同样地，下部基座板32可包括一空隙72，第一突耳24可延伸入其中。图3示出驻留在空隙70内的第二突耳38和第三突耳40的远端44。空隙70以及空隙72可以是通过基座板18和32切割出的槽。或者，空隙70以及空隙72可以简单地为基座板18和32内的凹陷。
图3示出上部带突耳的机架16和下部带突耳的机架30围绕其作彼此转动而提供万向架作用的转动轴线。上部带突耳的机架16和下部带突耳的机架30可通过轴48绕轴线74作纵向的相互转动。绕轴线74的转动可以是顺时针方向的，也可是逆时针方向的。另外，半球状轴承49使它们可以通过半球状轴承49绕轴线76作转动。绕轴线76的转动也可以是顺时针的和逆时针方向的。
图4是万向架10的侧视图，用虚线表示了第一突耳24和第三突耳40被遮挡住的部分。如图4所示，第三突耳40的远端44伸到了一个空隙70内，使远端44高于上基座板18的底表面22。虽然图4未画出第二突耳38，但它以同样的方式延伸到一个空隙70中(见图3)。另外，第一突耳24的远端28可延伸到空隙72内，使远端28超出下部基座板32的顶表面36。空隙70和空隙72能使上部基座板18和下部基座板32的位置靠近一些，以降低万向架10的总高度78。降低万向架10的总高度78就可以使万向架10在承受任何给定的侧向力时减小其应力。
图5-7示出万向架的操作，其将在下一节内容中讨论。
工业应用万向架10可由具有合适强度和特性的任何材料制造，以适合于支承物件14，例如，包括金属、塑料、复合材料、陶瓷等。物件14和支承表面12也可由任何材料组成，只要其足够坚硬和结实以使万向架能安放在上面。这些材料可包括金属、塑料、复合材料、陶瓷等。
万向架10可以是各种大小规格，可用于安放几乎所有大小和重量的物件。例如，较小的万向架可用于安放仪器，例如将含有陀螺的加速仪安放在人造卫星上，而较大的坚固的万向架可用于安放重得多的设备，例如涡轮发动机。
万向架10可用于在任何支承表面12上安放任何物件14，当支承表面12是活动或倾斜时使物件14保持需要的定向。虽然图中所示的万向架10是将物件14安放在支承表面12的顶面上，但万向架10还能用于将物件悬挂在一个表面上，如天花板上或其它物体的底表面上。同样地，万向架10还可用来将物件安放在垂直的表面上，例如墙上或其他任何角度的表面上。
可以用几个万向架10来安放一个物件。例如，可用三个万向架将一个大设备，如上面提到的涡轮发动机，安放到一个活动的或移动的表面上。燃气涡轮机通常用来为近海油田的钻井船发电。在这样的钻井船上涡轮机用于驱动发电机，发电机为钻井船及船上的其他设备供电。在这样的配置布局中，涡轮机的输出轴与发电机的输入轴保持对齐是非常重要的。然而，由于海浪和/或风对钻井船的影响，近海钻井船的甲板是相当活动的。使用一套万向架可以使甲板的活动不影响涡轮机和发电机的对齐。此外，通过允许甲板活动，万向架的应力和支承表面的应力都会减小。
图5是安装在支承表面12的顶面和物件14的底部之间的万向架10的侧视图。如图5所示，上部带突耳的机架16保持水平，而由于支承表面12倾斜了一个角度80，下部带突耳的机架30通过轴48绕轴线74转动。图6是安装在支承表面12的顶面和物件14的底部之间的万向架10的另一个侧视图。如图6所示，上部带突耳的机架16保持水平，而由于支承表面12倾斜了一个角度82，下部带突耳的机架30通过半球状轴承49绕轴线76转动。
虽然上部带突耳的机架16和下部带突耳的机架30可以相互作纵向和侧向的枢转，但它们可以同时作两个方向的枢转，导致通常角对角方向进行的万向的转动。变化角度的纵向和侧向的枢转可构成万向架转动的无穷多的方向。
除了提供万向转动外，万向架10还具有双重作用。那就是，万向架10能将荷载和应力均匀地分配到第二突耳38和第三突耳40之间。图7示出力是如何在万向架10的部件中传递以使荷载由第二突耳38和第三突耳40共同承受。当上部带突耳的机架16受到侧向荷载力84时，第一突耳24将力传递到轴承外座圈51，再沿虚线86传到轴承内座圈50。然后力传到第一轴承固定轴套53，传到安装在第二突耳38上的第一突肩轴环56上。这样力被传递到了第二突耳38。这作用于第二突耳38上的力使它向左移动(即，弯曲)。第二突耳38移动时，它挤压在第一垫圈60上，于是将力传递到第一垫圈60上。第一垫圈60接着又将力传递到第一螺帽62，因为第一螺帽拧紧在轴48上，于是就将力施加到轴48上。因为力向左作用在轴48上，所以，轴48用此力拉动第二螺帽66(在轴48的相对端)，由此，将力作用在第二垫圈64上，并传递力到第三突耳40。
通过适当确定第一轴承固定轴套53、第二轴承固定轴套54和/或第一突肩轴环56、第二突肩轴环58的尺寸，这些部件能具有需要的刚性。通过向这些部件提供特定的刚性，沿上述路径传递的力会以最优化的方式均匀地在第二突耳38和第三突耳40之间分配载荷。均匀地分配荷载能防止由任何特定荷载所产生的大多数的应力不会集中作用于任何一个部件上。通过分配荷载，应力由此被分散了，导致个别部件所承受的应力都变小。如果装置对给定的荷载承受较小的应力，那么该装置就可承受较大的荷载。此外，通过轴48传递力使张力作用于轴48。通过施加这样的张力，轴48趋于伸直，于是减少了轴48内存在的弯曲应力。
减少万向架两个安装表面之间的距离也可减少来自于任何给定侧向荷载的应力。所以降低万向架10的高度78可使万向架10的应力减小。本实用新型装置的空隙70和空隙72使第一突耳，第二突耳和第三突耳能伸入到其中，降低了高度78，因此，使上部基座板18和下部基座板32能够安装得更加靠近在一起。
进一步讨论空隙70和空隙72，图7所示为第一突耳24和第二突耳38分别在空隙72和空隙70中的位置视图。如图7所示，第一突耳24可延伸到空隙72中，使远端28低于下部基座板32的顶表面36。图7中还示出第二突耳38延伸到空隙70中，使第二突耳38的远端44高于上部基座板18的底表面22。虽然到现在为止空隙70和空隙72都被显示为通过基座板18和32的槽隙或开口，但一个或多个空隙70和空隙72也可以是凹陷。图7所示的第三突耳40向上延伸入凹陷88内，超过了上部基座板18的底表面22。
显然，对本技术领域内的技术人员来说，在不脱离本实用新型的范围的前提下，对所揭示的低架万向架可以作出各种改型和变体。通过对本文所介绍的本实用新型的说明书和实践的研究，本技术领域内的技术人员显而易见会想到本实用新型的其它的实施例。本说明书和其实例的目的仅在于示例而已，下面的权利要求书和其等价物将表明本实用新型的真实范围。
权利要求1.一万向架，包括一第一带突耳的机架，包括一具有一第一表面和一与第一表面相对的第二表面的第一基座板，以及一第一突耳，具有一附连到第一基座板的第二表面的近端，和一远离第一基座板的第二表面的远端；一第二带突耳的机架，包括一具有一第一表面和一与第一表面相对的第二表面的第二基座板，以及至少一个第二突耳，具有一附连到第二基座板的第二表面的近端，和一远离第二基座板的第二表面的远端；一贯穿第一突耳和第二突耳的轴，由此，连接第一带突耳的机架和第二带突耳的机架，以使第一基座板的第二表面面对第二基座板的第二表面；以及一位于第二基座板内的第一空隙，与第一突耳相对，以使第一突耳延伸入第一空隙中，超过第二基座板的第二表面。
2.一万向架，包括一第一带突耳的机架，包括一具有一第一表面和一与第一表面相对的第二表面的第一基座板，以及一第一突耳具有一附连到第一基座板的第二表面的近端，和一远离第一基座板的第二表面的远端；一第二带突耳的机架，包括一具有一第一表面和一与第一表面相对的第二表面的第二基座板，以及一第二突耳和一第三突耳，各具有一附连到第二基座板的第二表面的近端，和一远离第二基座板的第二表面的远端；一贯穿所述诸突耳的轴，由此，连接第一带突耳的机架和第二带突耳的机架，以使第一基座板的第二表面面对第二基座板的第二表面；该轴安装在带有半球状轴承的诸突耳中的至少一个内，以使第一和第二带突耳的机架相对于彼此围绕一个以上轴线枢转；一对轴承固定轴套，安装在轴承和第二和第三突耳之间的轴上；以及一对突肩的轴环，安装在第二和第三突耳内，轴穿过它们安装，以使成对的轴承固定轴套和成对的突肩轴环中的至少一个的尺寸有助于在第二和第三突耳之间分布载荷。
3.一万向架，包括一第一带突耳的机架，包括一具有一第一表面和一与第一表面相对的第二表面的第一基座板，以及一第一突耳，具有一附连到第一基座板的第二表面的近端，和一远离第一基座板的第二表面的远端；一第二带突耳的机架，包括一具有一第一表面和一与第一表面相对的第二表面的第二基座板，以及一第二突耳和一第三突耳，各具有一附连到第二基座板的第二表面的近端，和一远离第二基座板的第二表面的远端；一贯穿所述诸突耳的轴，由此，连接第一带突耳的机架和第二带突耳的机架，以使第一基座板的第二表面面对第二基座板的第二表面；以及一加固构件，跨在第二和第三突耳之间并附连于它们。
4.一万向架，包括一第一带突耳的机架，包括一具有一第一表面和一与第一表面相对的第二表面的第一基座板，以及一第一突耳，具有一附连到第一基座板的第二表面的近端，和一远离第一基座板的第二表面的远端；一第二带突耳的机架，包括一具有一第一表面和一与第一表面相对的第二表面的第二基座板，以及一第二突耳和一第三突耳，各具有一附连到第二基座板的第二表面的近端，和一远离第二基座板的第二表面的远端；一贯穿所述诸突耳的轴，由此，连接第一带突耳的机架和第二带突耳的机架，以使第一基座板的第二表面面对第二基座板的第二表面；该轴安装在带有半球状轴承的诸突耳中的至少一个内，以使第一和第二突耳的机架相对于彼此围绕一个以上轴线枢转；一对轴承固定轴套，安装在轴承和第二和第三突耳之间的轴上；一对突肩的轴环，安装在第二和第三突耳内，轴穿过它们安装，以使成对的轴承固定轴套和成对的突肩轴环中的至少一个的尺寸有助于在第二和第三突耳之间分布载荷；一位于第二基座板内的第一空隙，与第一突耳相对，以使第一突耳延伸入第一空隙中，超过第二基座板的第二表面；以及位于第一基座板内的第二和第三空隙，与第二和第三突耳相对，以使第二和第三突耳延伸入第二和第三空隙中，超过第一基座板的第二表面。
5.一万向架，包括一第一带突耳的机架，包括一具有一第一表面和一与第一表面相对的第二表面的第一基座板，以及一第一突耳，具有一附连到第一基座板的第二表面的近端，和一远离第一基座板的第二表面的远端；一第二带突耳的机架，包括一具有一第一表面和一与第一表面相对的第二表面的第二基座板，以及一第二突耳和一第三突耳，各具有一附连到第二基座板的第二表面的近端，和一远离第二基座板的第二表面的远端；一贯穿所述诸突耳的轴，由此，连接第一带突耳的机架和第二带突耳的机架，以使第一基座板的第二表面面对第二基座板的第二表面；该轴安装在带有半球状轴承的诸突耳中的至少一个内，以使第一和第二带突耳的机架相对于彼此围绕一个以上轴线枢转；一位于第二基座板内的第一空隙，与第一突耳相对，以使第一突耳延伸入第一空隙中，超过第二基座板的第二表面；位于第一基座板内的第二和第三空隙，与第二和第三突耳相对，以使第二和第三突耳延伸入第二和第三空隙中，超过第一基座板的第二表面；以及一加固构件，跨接在第二突耳和第三突耳的近端上并附连于它们。
专利摘要一万向架包括一第一带突耳的机架。第一带突耳的机架包括第一基座板和第一突耳，第一突耳从第一基座板的第二表面突出。万向架还包括一第二带突耳的机架。第二带突耳的机架包括第二基座板和第二突耳，第二突耳从第二基座板的第二表面突出。此外，万向架还包括一贯穿第一突耳和第二突耳的轴，由此连接第一带突耳的机架和第二带突耳的机架，以使第一基座板面对第二基座板。万向架还包括第二基座板上的对着第一突耳的第一空隙，以使第一突耳延伸入第二基座板的第一空隙中。
文档编号F16M11/00GK2893374SQ20052010529
公开日2007年4月25日 申请日期2005年9月28日 优先权日2004年9月28日
发明者J·H·邓恩, I·T·布朗 申请人:索拉透平公司