钟形壳毛坯的制作方法

本实用新型涉及等速万向节技术领域，特别涉及一种钟形壳毛坯。

背景技术：

球笼是指球笼式等速万向节，是轿车传动系统中的重要部件，它的作用是将轴间有夹角或相互位置有变化的两轴连接起来，并使两轴以相同的角速度传递动力，从而将发动机的动力从变速器传递到两个前车轮，驱动轿车高速行驶。球笼的主要结构包括钟形壳，内星轮、保持架和钢珠等。钟形壳是汽车外球笼中至关重要的零件之一，它主要由壳体和输出轴组成，壳体由内球面及若干沟道组成，输出轴由外花键和外螺纹等组成。由于钟形壳工作承受极其复杂的交变载荷，所以需要有有足够的强度和可靠性。

在实际生产中一般先生产钟形壳毛坯，经过后续的精加工形成上述结构。钟形壳毛坯主要由预加工的壳体和输出轴构成。在对钟形壳壳体的后续精加工中，夹具夹住钟形壳的输出轴部分，带动整个钟形壳毛坯沿中心轴不断旋转，其中壳体是主要受力的部位。在旋转时，输出轴将扭矩传递到壳体，壳体与输出轴的连接处承受较大的切应力，容易出现裂缝，导致钟形壳报废率较高。

授权公告号为CN205315533U、授权公告日为2016年06月15日的中国专利公开了一种新型钟形壳，包括壳体和与壳体相固连的输出轴，壳体内设有依次设有大径槽、小径槽和底槽，大径槽与小径槽通过第一锥面连接，所述的底槽包括底面和与底面相连的环面，环面包括环状的弧面和与弧面相连的第二锥面，且在壳体的外表面上设置有弧形面，在壳体靠近输出轴的一端上设置有卡位槽，在卡位槽的下方设置有台阶槽，所述壳体与输出轴通过加强部连接，壳体与加强部的连接处设有环状的第一过渡弧面，第一过渡弧面呈圆弧形，加强部与输出轴的连接处设有环状的第二过渡弧面，所述的第一过渡弧面包括形状为圆形的第一端口和形状为圆形的第二端口，所述的第二过渡弧面包括形状为圆形的第三端口和形状为圆形的第四端口，第三端口与加强部的端面连接，第四端口与输出轴的侧壁连接。

现有技术的不足之处在于，在壳体与输出轴连接处设置的加强部是一个直径略大于输出轴的直径的圆柱形连接部，圆柱形连接部和壳体以及输出轴之间通过两个过渡弧面连接，其实质是给直径差别较大的壳体和输出轴提供一个过渡区，缓解应力集中。这样的设置能在一定程度上提高壳体和输出轴之间的连接强度，但是在后续精加工过程中，壳体处于高速旋转并且受到的力往往比较大，所以需要改进方案进一步提高壳体和输出轴之间的连接强度。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种钟形壳毛坯，其解决了后续精加工中强度不够的问题，具有提高钟形壳毛坯加工强度的作用。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种钟形壳毛坯，包括壳体和输出轴，其特征在于：所述输出轴和壳体的连接处设有不少于2个螺旋形支撑梁并绕输出轴一周均匀设置，每个螺旋形支撑梁的形状、大小和螺旋方向一致，所述螺旋形支撑梁的两条侧边分别与输出轴的侧壁和壳体的上表面连接，连接处的夹角均设为圆角。

采用上述结构，均匀设置的螺旋形支撑梁有以下几个效果，首先，该螺旋形支撑梁与输出轴的侧壁和壳体的上表面连接，可以为输出轴和壳体之间提供支撑力，提高了两者之间的连接强度并保持两者之间的同轴关系；其次，该螺旋形支撑梁增大了输出轴和壳体之间接触面积，在后续加工过程中钟形壳毛坯高速旋转的情况下有利于力矩的传递；最后，若高速旋转时输出轴和壳体之间的连接处剪切力过大，该螺旋形支撑梁5会最先开始受到破坏，不至于直接破坏输出轴导致钟形壳报废。同时，圆角的设置能够有效散力，防止部件连接处的应力集中，进一步提高强度。综合来讲，采用上述结构能够在钟形壳毛坯的后续加工中提供足够的结构强度，提高其使用寿命。

进一步优选为：所述螺旋形支撑梁与输出轴和壳体之间呈一体成型设置。

采用上述结构，螺旋形支撑梁与输出轴和壳体之间的连接强度增加，同时一体成型加工能够较好地保持螺旋形支撑梁在输出轴一周的均匀分布，使得在旋转过程中钟形壳毛坯各部分受力均匀。

进一步优选为：所述螺旋形支撑梁的数量为8个。

采用上述结构，螺旋形支撑梁的数量设置为8个，能够为钟形壳毛坯提供足够的结构强度，在保证强度的同时又能节省部分原料。

进一步优选为：所述螺旋形支撑梁的高度从第二圆轴处向壳体上表面处不断降低。

采用上述结构，在钟形壳毛坯高速旋转时，不会产生很大空气阻力，并且也能在保证强度的同时节省部分原料。

进一步优选为：所述壳体外表面设有3个承力台和相应的3个竖直面，所述承力台相对于竖直面所成的夹角至少为90°，从壳体与第二圆轴的连接端到壳体开口端所述夹角依次增大，所述承力台和竖直面之间的转角均设为圆角。

采用上述结构，承力台能为后续加工过程提供固定台，使钟形壳毛坯稳定，并且这样的结构设置能够在后续加工过程中帮助散力，减少应力集中，帮助提高壳体的结构强度。

进一步优选为：壳体的内腔依次设有开口槽和内槽，所述内槽的壁上分别设有底面和斜面，底面和斜面、斜面和开口槽的壁均通过弧面连接。

采用上述结构，弧面连接可以减少后续对壳体内部加工时的应力集中，预设的开口槽和内槽能够使后续加工更加方便，开口槽上不预设任何沟槽使得后续加工时能够根据内球笼结构的不同来加工与之配套的钟形壳，使用更加灵活方便。

进一步优选为：所述开口槽沿中心线方向的截面为开口处较大的等腰梯形。

采用上述结构，开口槽的开口处较大，方便加工刀具在内腔的活动。

进一步优选为：所述壳体上靠近开口槽的开口处设有若干连通内腔和壳体外部的通孔。

采用上述结构，首先，通孔能够减少钟形壳与钢球和保持架摩擦的接触面，减少热量的产生，同时，通孔能够保持空气流动，将钟形壳在使用过程中与钢球和保持架摩擦产生的热量向外传递。

进一步优选为：所述通孔的直径从靠近内腔一侧到靠近壳体外部一侧不断增大。

采用上述结构，使得空气从通孔进入内腔时，空气流速增大，温度降低，从而也达到了使内腔降温的效果。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：圆台和螺旋形支撑梁的设置为第二圆轴和壳体提供支撑力，提高了第二圆轴和壳体之间的连接强度，并且在钟形壳毛坯的后续加工中更加容易地传递扭矩并使第二圆轴和壳体之间的连接处不容易产生断裂。各个连接面之间的弧形连接能帮助散力，减少后续加工过程中的应力集中。承力台能为后续加工过程提供固定台，使钟形壳毛坯稳定。承力台与竖直面所成的夹角为一个直角和两个钝角，这样的设置能够在后续加工过程中帮助散力，减少应力集中。通孔的设置能够帮助钟形壳在使用过程中有效散热。

附图说明

图1是实施例的整体结构示意图，示出了钟形壳毛坯的整体外部结构；

图2是实施例的俯视图，示出了支撑梁在输出轴四周的分布方式；

图3是实施例的B-B面剖面图，示出了钟形壳毛坯内腔的结构。

图中，1、壳体；2、第一圆轴；3、第二圆轴；4、圆台；5、螺旋形支撑梁；6、通孔；11、承力台；12、竖直面；71、开口槽；72、内槽；81、底面；82、斜面。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

一种钟形壳毛坯，如图1所示，其结构从上至下分别为用于加工螺纹的第一圆轴2，用于加工花键的第二圆轴3和壳体1，第一圆轴2和第二圆轴3共同构成输出轴。第一圆轴2和第二圆轴3之间通过第一加强部连接，第一加强部的形状为圆台4，圆台4和第一圆轴2以及圆台4和第二圆轴3之间的连接角均设置为圆角，以此来分散应力，减少应力集中点。

第二圆轴3和壳体1之间通过第二加强部连接，第二加强部为沿输出轴一周均匀设置的8个螺旋形支撑梁5（值得说明的是，螺旋形支撑梁5可以是任意数量，本实施例中优选为8个），螺旋形支撑梁5的两条侧边分别与第二圆轴3的侧壁和壳体1的上表面连接，螺旋形支撑梁5的高度从第二圆轴3处向壳体1上表面处不断降低，螺旋形支撑梁5与第二圆轴3之间的夹角和螺旋形支撑梁5与壳体1上表面之间的夹角均设为圆角。螺旋形支撑梁5与第二圆轴3和壳体1之间是一体成型的，这样构件之间的连接强度大，不容易产生内部缺陷而降低强度导致断裂。

壳体1的外表面从壳体1与第二圆轴3的连接端到壳体1开口端设有3个承力台11和相应的3个竖直面12，从上至下第一个承力台11相对于竖直面12所成的夹角约为90°，第二个承力台11和第三个承力台11与竖直面12的夹角依次增大，承力台11和竖直面12之间的转角均设为圆角。壳体1的内腔从外到内依次设有开口槽71和内槽72，内槽72的壁上分别设有底面81和斜面82，底面81和斜面82之间以及斜面82和开口槽71的壁分别通过弧面连接，开口槽71沿中心线方向的截面为开口处较大的等腰梯形。

壳体1上靠近开口槽71的开口处绕壳体一周设有10个连通内腔和壳体1外部的通孔6（值得说明的是，在实际加工中，结构强度允许的情况下，通孔可以是任意数量和位置，本实施例优选为10个），所述通孔6的直径从靠近内腔一侧到靠近壳体1外部一侧不断增大。

在对钟形壳毛坯进行精加工的时候，需要用夹具固定第一圆轴2，第二圆轴3或壳体1中的其中一部分或两部分，夹具带动固定部分旋转，固定部分通过转动将扭矩传递到剩余部分并带动其高速转动，转动时三个部分之间的连接处受到较大的剪切力，容易发生断裂。在本实施例中，第一圆轴2和第二圆轴3之间通过圆台4连接来增强两者之间的连接强度。精加工的重点是对壳体1的加工，所以壳体1上受力比较大，第二圆轴3和壳体1之间的连接处更加容易发生断裂，所以本实施例在第二圆轴3和壳体1之间的连接处设有螺旋形支撑梁5，均匀设置的螺旋形支撑梁有以下几个效果，首先，该螺旋形支撑梁与输出轴的侧壁和壳体的上表面连接，可以为输出轴和壳体之间提供支撑力，提高了两者之间的连接强度并保持两者之间的同轴关系；其次，该螺旋形支撑梁增大了输出轴和壳体之间接触面积，在后续加工过程中钟形壳毛坯高速旋转的情况下有利于力矩的传递；最后，若高速旋转时输出轴和壳体之间的连接处剪切力过大，该螺旋形支撑梁5会最先开始受到破坏，可以选择对部分破坏的支撑梁进行切除而保持剩下的部分，不至于直接破坏圆轴而使整个钟形壳废弃。同时，圆角的设置能够有效散力，防止部件连接处的应力集中，进一步提高强度。

当夹具需要夹在壳体1上时，承力台11能为后续加工过程提供固定台，使钟形壳毛坯稳定。承力台11与竖直面12所成的夹角为一个直角和两个钝角，这样的设置能够在后续对内腔的加工过程中帮助散力，减少应力集中。内腔的设置中弧面连接可以减少后续对内腔加工时的应力集中，开口槽71的开口处较大，有利于增大加工刀具在内腔的活动空间。

钟形壳在使用过程中会与钢球和保持架摩擦产生大量热量，通孔6一方面能够减小钟形壳与钢球和保持架摩擦的接触面，减少热量的产生，同时能够保持空气流通将热量向外传递，达到散热的效果。通孔6的直径从靠近内腔一端到靠近壳体1外部一端不断增大，使得空气从通孔6进入内腔时，空气流速增大，温度降低，从而也达到了使内腔降温的效果。