专利名称：一种具有两个方向旋转自由度的转动连接组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种直线-旋转运动转换机构部件，尤其是一种具有两个方向旋转自由度的转动连接组件，也就是轴承组件，应用于斜盘或摇摆盘等轴向式传动机构领域。
背景技术：
斜盘或摇摆盘等轴向式传动机构是将直线往复运动转化为旋转运动的常用部件，如斜盘或摇摆盘式传动结构斯特林发动机中，传动机构多采用斜盘或摇摆盘式结构，活塞的运行方向与输出轴的轴线方向相同，使得布置紧凑，有利于发动机的小型化设计，因此活塞的直线-旋转运动的转换机构部件就显得尤为重要，而其中轴承组件是其中的一个重要零部件，其往往涉及两个自由度的运动环境，其性能、可靠性直接影响发动机的性能和可靠性，因此一直是国内外研究的热点。公开号为CN 101641497A的中国专利文献介绍了一种 可以实现二个转动自由度的组合结构形式，它由摆筒销、轴承座、U形连杆、连杆销以及五个轴承(包括二个球轴承、一个滚针轴承和两个止推轴承)等多个零件组成。在传动系统中摆筒销前端螺纹与摆筒相连接，U型连杆与活塞杆相连接，上述组合结构可实现直线往复运动与旋转运动之间的相互转化，但存在如下不足(I)组件结构复杂，零部件较多，轴承就多达五个，不利于机构小型化和轻量化；(2)轴承较多,尤其是滚针轴承和止推轴承存在润滑及润滑油密封难度较大的问题，控制不好，会影响机构工作的可靠性；(3) U形连杆工艺性较差，加工难度大，成本较高。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种可用于实现两个方向转动自由度的组合装置(又称轴承组件)，解决目前的轴承组件结构复杂，零部件多，成本高，可靠性差的问题。为实现上述目的，本实用新型提出了一种具有两个方向旋转自由度的转动连接组件，包括轴承、轴承座和连杆，其还包括横向中心轴和纵向中心轴，横向中心轴中间与其轴线垂直方向有一通孔，纵向中心轴穿过上述的通孔，与横向中心轴十字交叉布置；所述的轴承座为中空的框架结构,横向中心轴和纵向中心轴布置在轴承座内；横向中心轴通过横向轴承与轴承座连接，横向布置在轴承座内；所述的连杆的一端为中空的筒体结构，横向中心轴上有与所述的筒体结构相适配的矩形通孔，连杆通过纵向轴承穿置在纵向中心轴上，并与纵向中心轴连接，连杆可以沿横向中心轴的轴线在一定角度内横向转动，并可沿纵向中心轴的轴线在轴承座内在一定角度内转动。优选地，上述的具有两个方向旋转自由度的转动连接组件，轴承座横向有一个布置横向中心轴的通孔，垂向有一个用于布置连杆的大端/头的通孔，纵向也设置有便于安装/拆卸纵向中心轴的通孔，上述垂向和纵向的通孔足够大，保证连杆沿轴承座的横向、纵向的有足够转动空间。[0009]优选地，上述的具有两个方向旋转自由度的转动连接组件，支撑横向中心轴的轴承为两个，布置在连杆的两侧，采用一端固定一端游离支撑的形式，游离支撑端的横向轴承采用挡圈固定，固定支撑端的横向轴承的内圈采用内螺纹挡圈定位，外圈采用外螺纹挡圈定位。优选地，上述的具有两个方向旋转自由度的转动连接组件，纵向轴承外圈通过孔用挡圈进行定位，纵向轴承内圈通过一对轴承挡圈进行定位，并通过设置在纵向中心轴端面的螺钉/栓通过压块锁紧固定。优选地，上述的具有两个方向旋转自由度的转动连接组件，所述的纵向中心轴与纵向轴承之间采用间隙或过渡配合，连杆与纵向轴承之间采用过渡或过盈配合。优选地，上述的具有两个方向旋转自由度的转动连接组件，所述的横向中心轴上设置有中心孔。优选地，上述的具有两个方向旋转自由度的转动连接组件，所述的横向轴承和纵 向轴承采用自润滑轴承。本实用新型的有益效果是采用上述技术方案设计了适用于某气体发动机的部件，并在样机上进行了验证试验，并经超过100小时的连续运行试验，试验结果表明，该装置运转平稳、可靠，振动噪声低，相比传统的结构，其具有结构紧凑，零部件少，可靠性高，成本低的优点。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。图I为本实用新型的外形结构示意图。图2是本实用新型的纵向剖视图。图3是本实用新型的横向剖视图。I-轴承座；2_横向中心轴；3_纵向中心轴；4_螺栓；5_连杆；6_横向轴承；7_挡圈；8_纵向轴承；9-内螺纹挡圈；10_外螺纹挡圈；11_轴承挡圈；12_螺钉/栓；13-孔用挡圈。
具体实施方式
图1-3所示为本实用新型的一个实施例，一种具有两个方向旋转自由度的转动连接组件包括横向中心轴2、纵向中心轴3、连杆5、轴承座I、轴承及用作轴承定位用的挡圈等部件组成，轴承座I为中空的框架结构，横向有一个通孔，便于布置横向中心轴2，垂向有一个矩形或圆形或椭圆形通孔，用于布置连杆5的大端/头，纵向也设置有矩形或圆形或椭圆形通孔，便于安装/拆卸纵向中心轴3，轴承座I上设置的矩形或圆形或椭圆形通孔足够大，保证连杆沿轴承座I的横向、纵向的有足够转动空间。轴承座I是整个转动连接组件的机体，横向中心轴2和纵向中心轴3十字连接，安装在轴承座I内，横向中心轴2通过两个横向轴承6与轴承座I连接，可以沿横向中心轴2的轴线转动，纵向中心轴3与横向中心轴2交叉布置，布置在轴承座I上。连杆5 —端即大端/头为中空的圆筒形，横向中心轴2上有与所述的筒体结构相适配的矩形通孔，连杆5通过纵向轴承8穿置在纵向中心轴3上，并与纵向中心轴3连接，连杆5可以沿横向中心轴2的轴线在一定角度内横向转动，并可沿纵向中心轴3的轴线在轴承座I内在一定角度内转动。连杆5的另一端即小端/头为倒U形，上端连接发动机的活塞杆等部件，上述结构形式有利于降低连杆5的重量，又保证足够的刚度。纵向轴承8可以是滚珠轴承或滚针轴承。轴承座I可以通过螺栓4或外螺纹方式与其他构件如斜盘或摆盘固定连接，螺栓连接有利于控制组合结构方向，便于装配。横向轴承6—般布 置两个,对称设置在连杆5的两侧,这样布置 有利于减小单个轴承所承受的载荷，提高轴承寿命，减小组合结构的体积与重量。两个横向轴承6采用一端固定一端游离支撑的结构形式，游离支撑的轴承采用挡圈7对内圈进行定位，固定端轴承使用内螺纹挡圈9和外螺纹挡圈10分别对内、外圈进行定位，这样定位方式便于布置，加工及装配工艺性较好。纵向轴承8与纵向中心轴3之间采用间隙或过渡配合，纵向轴承8与连杆5之间采用过渡或过盈配合，这样有利于组合结构的装配和拆除。纵向轴承8外圈通过孔用挡圈13进行定位,纵向轴承8内圈通过一对轴承挡圈11进行定位,装配前轴承挡圈11可以通过修配使得轴承挡圈11与横向中心轴2之间间隙为零或间隙足够小，这样有利于连杆5及纵向轴承8等构件定位。纵向轴承8穿置在纵向中心轴3上，一端抵靠在纵向中心轴3的凸台上，另一端通过设置在纵向中心轴3端面的螺钉/栓12通过压块、过渡块锁紧固定。在轴承座I的一端端面上加工圆孔或部分圆孔，该圆孔与轴承座I另外一端端面上的螺栓孔同轴，这样有利于轴承座I上螺栓4的装配及拆卸。横向中心轴2上加工中心孔，这样既有利于装配及拆卸，又可以当作润滑油通道，从而对轴承等零件进行润滑。横向轴承6和纵向轴承8优先采用自润滑轴承，这样有利于简化轴承的润滑和密封，当然采用其他的润滑方式，如滑油飞溅润滑的方式也是可以的，前提是需要设计独立的润滑系统。本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式
只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利保护范围的限制，只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利保护的范围。
权利要求1.一种具有两个方向旋转自由度的转动连接组件，包括轴承、轴承座和连杆，其特征在于其还包括横向中心轴(2)和纵向中心轴(3),横向中心轴(2)中间与其轴线垂直方向有一通孔，纵向中心轴(3)穿过上述的通孔，与横向中心轴(2)十字交叉布置；所述的轴承座(I)为中空的框架结构，横向中心轴⑵和纵向中心轴(3)布置在轴承座⑴内；横向中心轴⑵通过横向轴承(6)与轴承座⑴连接，横向布置在轴承座⑴内；所述的连杆(5)的一端为中空的筒体结构，横向中心轴(2)上有与所述的筒体结构相适配的矩形通孔，连杆(5)通过纵向轴承(8)穿置在纵向中心轴(3)上，并与纵向中心轴(3)连接，连杆(5)可以沿横向中心轴(2)的轴线在一定角度内横向转动，并可沿纵向中心轴(3)的轴线在轴承座(I)内在一定角度内转动。
2.根据权利要求I所述的具有两个方向旋转自由度的转动连接组件，其特征在于轴承座(I)横向有一个布置横向中心轴(2)的通孔,垂向有一个用于布置连杆(5)的大端/头的通孔，纵向也设置有便于安装/拆卸纵向中心轴(3)的通孔，上述垂向和纵向的通孔足够大，保证连杆沿轴承座(I)的横向、纵向的有足够转动空间。
3.根据权利要求I或2所述的具有两个方向旋转自由度的转动连接组件，其特征在于支撑横向中心轴(2)的轴承为两个，布置在连杆(5)的两侧，采用一端固定一端游离支撑的形式，游离支撑端的横向轴承(6)采用挡圈(7)固定，固定支撑端的横向轴承(6)的内圈采用内螺纹挡圈(9)定位，外圈采用外螺纹挡圈(10)定位。
4.根据权利要求I或2所述的具有两个方向旋转自由度的转动连接组件，其特征在于纵向轴承⑶外圈通过孔用挡圈(13)进行定位，纵向轴承⑶内圈通过一对轴承挡圈(11)进行定位，并通过设置在纵向中心轴(3)端面的螺钉/栓(12)通过压块锁紧固定。
5.根据权利要求3所述的具有两个方向旋转自由度的转动连接组件，其特征在于纵向轴承(8)外圈通过孔用挡圈(13)进行定位，纵向轴承(8)内圈通过一对轴承挡圈(11)进行定位，并通过设置在纵向中心轴(3)端面的螺钉/栓(12)通过压块锁紧固定。
6.根据权利要求5所述的具有两个方向旋转自由度的转动连接组件，其特征在于所述的纵向中心轴(3)与纵向轴承(8)之间采用间隙或过渡配合，连杆(5)与纵向轴承(8)之间采用过渡或过盈配合。
7.根据权利要求6所述的具有两个方向旋转自由度的转动连接组件，其特征在于所述的横向中心轴(2)上设置有中心孔。
8.根据权利要求7所述的具有两个方向旋转自由度的转动连接组件，其特征在于所述的横向轴承(6)和纵向轴承⑶采用自润滑轴承。
专利摘要本实用新型公开了一种具有两个方向旋转自由度的转动连接组件，包括轴承、轴承座和连杆，其还包括横向中心轴和纵向中心轴，横向中心轴中间与其轴线垂直方向有一通孔，纵向中心轴穿过上述的通孔，与横向中心轴十字交叉布置；轴承座为中空的框架结构，横向中心轴和纵向中心轴布置在轴承座内；横向中心轴通过横向轴承与轴承座连接，横向布置在轴承座内；所述的连杆的一端为中空的筒体结构，横向中心轴上有与所述的筒体结构相适配的矩形通孔，连杆通过纵向轴承穿置在纵向中心轴上，并与纵向中心轴连接，连杆可以沿横向中心轴的轴线在一定角度内横向转动，并可沿纵向中心轴的轴线在轴承座内在一定角度内转动；该连接组件具有结构紧凑、零部件少、易于布置、成本低的特点，可应用于斜盘或摇摆盘式传动形式发动机领域，如斯特林发动机。
文档编号F16H21/16GK202560963SQ20122014856
公开日2012年11月28日 申请日期2012年4月10日 优先权日2012年4月10日
发明者贾大伟, 潘卫明, 周建明, 许世杰, 彭小方, 梁伟青, 杨欣, 范伟成 申请人:上海齐耀动力技术有限公司