專利名稱：同軸雙速、雙向球籠等速萬向聯軸器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種同軸雙速、雙向等速傳動結構，具體地說是應用于機床領域的同軸雙速、雙向球籠等 速萬向聯軸器。
背景技術：
隨著經濟的發展和國防建設的需要，一些重要零部件(如大型葉片、水輪機轉輪、火箭發射頭、艦艇螺旋槳等)的制造給機床特別是數控機床提出了更高的要求；目前，國內數控機床兩軸不對中大扭矩傳動結構中，主要采用十字軸式萬向聯軸器和鼓形齒接軸。當采用十字軸式萬向節時，雖然適合大角位移的兩軸之間的聯接，但如果單節使用時，會出現主、從動軸的瞬間角速度不同步，從而使轉速、轉矩均發生變化，且隨角位移的變化而急劇加大，因此在高速、大角位移情況下不宜單獨使用十字軸式萬向節；當采用雙十字軸式萬向節時，雖然能得到近似相等的瞬時角速度，但中間軸的角速度依然是一個變動值，是產生振動和容易損壞失效的根源；加上這種類型的徑向尺寸大，根本無法做成結構緊湊的同軸雙速或雙向結構形式。鼓形齒接軸雖然徑向尺寸小，但其角位移補償較小，而且在使用中兩軸會產生相對位移，內、外齒的齒面周期性作軸向相對滑動，必然形成齒面快速磨損和功率損耗。這些都不利于重型數控機床的大切削量、高速加工、精度控制、節能和整體緊湊排布。目前尚無任何一種聯軸器能滿足上述特殊傳動的需求。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種結構簡單緊湊，傳遞扭矩大、補償能力強、運轉平穩，使用壽命長，傳動精度高、造價低、并能充分滿足同軸雙速或雙向傳動特殊工況需求的同軸雙速、雙向球籠等速萬向聯軸器。為了解決上述技術問題，本實用新型的雙速、雙向球籠等速萬向聯軸器，包括由外空心軸和位于外空心軸兩側的外轉動關節組成的外球籠等速萬向聯軸器以及由內空心軸和位于內空心軸兩側的內轉動關節組成的內球籠等速萬向聯軸器，內球籠等速萬向聯軸器貫穿于外球籠等速萬向聯軸器內，外空心軸和內空心軸之間設置有軸承。所述外轉動關節的左右兩側設置有外連接端，外轉動關節左右兩側的外連接端上分別設置有可將外轉動關節套裝的大外套；外轉動關節包括設置在外空心軸兩端的球面狀大軸頭，球面狀大軸頭的外球面與大外套的柱狀內表面上設置有相對應的鋼球運動溝道，大外套與球面狀大軸頭之間設置有分隔并安置各鋼球的大保持架，大保持架內外表面分別有與球面狀大軸頭和大外套相配合的球面，鋼球安置在大保持架內后由球面壓蓋封閉；大外套與球面壓蓋之間由密封件密封連接，球面壓蓋與球面狀大軸頭之間由大密封罩密封；所述內轉動關節的左右兩側設置有內連接端，內轉動關節左右兩側的內連接端上分別設置有可將內轉動關節套裝的小外套；所述內轉動關節包括設置在內空心軸兩端的球面狀小軸頭，球面狀小軸頭的外球面與小外套的柱狀內表面上設置有相對應的鋼球運動溝道，小外套與球面狀小軸頭之間設置有分隔并安置各鋼球的小保持架，小保持架內外表面分別有與球面狀小軸頭和小外套相配合的球面；鋼球安置在小保持架內后由組合式密封罩密封；小外套與組合式密封罩之間由密封膠密封連接，組合式密封罩的小口端與內空心軸密封；兩個內連接端上分別有固定安裝的球頭擋板。所述外空心軸和內空心軸之間設置方便裝拆、調整的帶緊定套的調心球軸承。所述大外套兩側的連 接端為花鍵、軸套或法蘭。所述大外套與球面壓蓋之間的密封件為紅鋼紙墊密封件；所述大密封罩和組合式密封罩由耐老化橡膠材料制成。所述大外套、小外套、球面狀大軸頭、球面狀小軸頭、大保持架、小保持架以及球頭擋板經滲碳工藝處理的表面硬度為HRC58-62，芯部硬度為HRC38-45，滲碳淬火層深度為
O.8 I. 8mm。所述兩道鋼球運動溝道的形狀都為橢圓形或雙圓弧結構；大外套、小外套、球面狀大軸頭、球面狀小軸頭、鋼球裝配后接觸角度為38 45度，配合間隙為ES。所述大外套與球面狀大軸頭以及球面壓蓋密封形成的工作腔內加注二硫化鑰(MoS2)復合鋰基潤滑脂，填充量占空間的50% 70% ;所述小外套與球面狀小軸頭以及組合式密封罩密封形成的工作腔內加注二硫化鑰(MoS2)復合鋰基潤滑脂，填充量占空間的50% 70%ο本實用新型的優點在于I、由于內球籠等速萬向聯軸器貫穿于外球籠等速萬向聯軸器內并使外轉動關節和內轉動關節位于同一徑向切面上，由此可使內球籠等速萬向聯軸器和外球籠等速萬向聯軸器實現內外雙軸不同速度或不同方向的動力等速傳動的需要，既能實現內、外軸的同軸心一個運轉方向下，不同速度的動力傳遞；也能完全實現內、外軸的同軸心二個運轉方向下，同速度或不同速度的動力傳遞，同時具備優良的補償性能，實現主、從動軸間的等速同步傳動；2、結構簡單緊湊，扭矩大；補償性能與扭矩的傳動，由不同的結構面承受，受力狀況大為改善，同等徑向尺寸，扭矩是十字軸萬向節及鼓形齒聯軸器的2. 5倍以上；3、角度、軸向、徑向補償能力強；同等長度尺寸下，各項補償能力為十字軸萬向節的4倍，鼓形齒聯軸器的8倍，而且在超短情況下，仍能設置軸向伸縮；4、運轉平穩靈活，傳動精度高。由于保持架內、外球面中心與回轉中心等距離偏置，能有效抑制原動機產生的有害振動，通過球面狀大軸頭與大外套間的配合溝道，實現鋼球在直線溝道內以純滾動來傳遞扭矩，進行軸向補償，具有摩擦損失小(鼓形齒面滑動摩擦系數μ ^ O. 10 O. 16，鋼球與溝道的滾動摩擦系數μ ^ O. 001 O. 005)，系統剛性高，可實現聞速、聞精等速同步傳動；5、承載能力大，使用壽命長；由于大小外套、球面狀大小軸頭、、大小保持架以及球頭擋板等主要零件采用滲碳鋼精磨工藝處理，制造精度高，耐磨損、提高了承載能力和使用壽命；6、密封潤滑良好，減少維護；大外套與球面狀大軸頭以及球面壓蓋、小外套與球面狀小軸頭以及組合式密封罩間分別設置有潤滑油腔，確保了運轉中的可靠潤滑，使其密封性良好，一年左右加油維護即可，使用壽命長；[0023]7、安裝方便快捷；由于二端有較大的伸縮量，一般不用移動二端設備就可輕松安裝，并且允許的安裝誤差大，軸心對中簡便。
圖I為本實用新型同軸雙速、雙向球籠等速萬向聯軸器的結構示意圖；圖2為本實用新型同軸雙 速、雙向球籠等速萬向聯軸器的A-A向結構示意圖；圖3為B處放大結構示意圖。圖中，序號I一 15為貫通式球籠等速萬向聯軸器I、大外套；2、球面狀大軸頭；3、大鋼球；4、紅鋼紙墊密封件；5、球面壓蓋；7、大密封罩；8、大保持架；9、螺釘；10、彈簧墊圈；11、外空心軸；12、帶緊定套式調心球軸承；13、不銹鋼扎帶；14、油杯；15、外連接端；圖中，序號16 — 25為貫穿于芯部的內球籠等速萬向聯軸器16、小外套；17、小鋼球；18、球面狀小軸頭；19、球頭擋板；20、小保持架；21、內連接端；23、組合式密封罩；24不銹鋼扎帶；25、內空心軸。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
，對本實用新型的同軸雙速、雙向球籠等速萬向聯軸器作進一步詳細說明。本實用新型的同軸雙速、雙向球籠等速萬向聯軸器，包括由外空心軸11和位于外空心軸11兩側的外轉動關節組成的外球籠等速萬向聯軸器；其中外轉動關節也設置為中空的結構，由此將外球籠等速萬向聯軸器形成一個貫通式球籠等速萬向聯軸器；還包括由內空心軸25和位于內空心軸25兩側的內轉動關節組成的內球籠等速萬向聯軸器，內球籠等速萬向聯軸器貫穿于外球籠等速萬向聯軸器的芯部內，并使外轉動關節和內轉動關節的回轉中心位于一個點上；外空心軸11和內空心軸25之間設置有軸承12輔助定位，由此通過設置的套裝在一起的兩個內、外球籠等速萬向聯軸器，可以實現內外兩個空心軸不同速度或不同方向的動力等速傳動的需要，既能實現內、外兩個空心軸的同軸心一個運轉方向下，不同速度的動力傳遞；也能完全實現內、外兩個空心軸的同軸心二個運轉方向下，同速度或不同速度的動力傳遞。上述的貫通式外球籠等速萬向聯軸器和貫穿于外球籠等速萬向聯軸器芯部的內球籠等速萬向聯軸器可由以下具體結構構成其中，貫通式球籠等速萬向聯軸器，主要結構包括外空心軸11和位于外空心軸11兩側的外轉動關節，以及設置在外轉動關節的左右兩側的外連接端15，外轉動關節左右兩側的外連接端15上分別設置有可將外轉動關節套裝的大外套I ;外轉動關節包括設置在外空心軸兩端的中空的球面狀大軸頭2，球面狀大軸頭2的外球面與大外套I的柱狀內表面上設置有相對應的鋼球運動溝道，大外套I與球面狀大軸頭2之間設置有分隔并安置各鋼球的大保持架8，大保持架8內外表面分別有與球面狀大軸頭2和大外套I相配合的球面，達到萬向轉動，實現軸間夾角補償；大保持架的作用是將周向均布的大鋼球保持在主動軸和從動軸的二個等分面上，實現任意轉角、任意安裝形式下，主動軸和從動軸等速同步傳動；大鋼球3安置在大保持架8內后由球面壓蓋5封閉；大外套I與球面壓蓋5之間由密封件4密封連接，球面壓蓋5與球面狀大軸頭2之間由大密封罩7密封，球面壓蓋5還設置有油杯14。球面壓蓋5與球面狀大軸頭2之間由大密封罩7密封后用不銹鋼扎帶13扎牢，其中的不銹鋼扎帶可以為大不銹鋼扎帶，也可以為小不銹鋼扎帶，或者同時用大不銹鋼扎帶和小不銹鋼扎帶同時進行扎牢，由此使球面壓蓋5與螺釘9彈簧墊圈10承受軸向拉伸力；根據需要長度，兩中空球面狀大軸頭2中間用無縫精密管焊接。貫穿于外球籠等速萬向聯軸器芯部的 內球籠等速萬向聯軸器，主要結構包括內空心軸25和位于內空心軸25兩側的內轉動關節以及設置在內轉動關節的左右兩側的內連接端21，內轉動關節左右兩側的內連接端21上分別設置有可將內轉動關節套裝的小外套16 ；內轉動關節包括設置在內空心軸25兩端的球面狀小軸頭18，球面狀小軸頭18的外球面與小外套16的柱狀內表面上設置有相對應的鋼球運動溝道，小外套16與球面狀小軸頭18之間設置有分隔并安置各小17鋼球的小保持架20，小保持架20內外表面分別有與球面狀小軸頭18和小外套16相配合的球面，達到萬向轉動，實現軸間夾角補償；相比較來說，貫穿于芯部的球籠等速萬向聯軸器相對薄弱，為強化其效果，把貫通式球籠等速萬向聯軸器的大鋼球直徑縮小，增加大鋼球數量；這樣中空球面狀大軸頭中間的孔徑可以盡量大，以保證內軸最大直徑擺動10度時不干涉，有效實現薄弱環節的使用強度；小保持架的作用是將周向均布的小鋼球保持在主動軸和從動軸的二個等分面上，實現任意轉角、任意安裝形式下，主動軸和從動軸等速同步傳動；小鋼球17安置在小保持架內后由組合式密封罩23密封，密封后用不銹鋼扎帶24扎牢；小外套16與組合式密封罩23之間由密封膠密封連接，組合式密封罩的小口端與內空心軸25密封；兩個內連接端21上分別有固定安裝的球頭擋板19，用以限制軸向壓縮行程和保證擺動無干涉；根據需要長度，兩球面狀小軸頭18中間用無縫精密管焊接，為提高長度超長情況下，兩軸相對平穩性能，外空心軸11和內空心軸25之間設置的軸承12為方便裝拆、調整的帶緊定套的調心球軸承，提高運轉平穩性及保證拆裝便利。本實用新型中，兩道鋼球運動溝道的形狀都為橢圓形或雙圓弧結構；大外套I兩側的連接端為花鍵、軸套或法蘭，大外套I與球面壓蓋5之間的密封件為紅鋼紙墊密封件；所述大密封罩7和組合式密封罩23由耐老化橡膠材料制成，球面狀大軸頭2、球面狀小軸頭18中間部分可以不焊接，制成整體式，以適應超短工況的使用。本實用新型球籠等速萬向聯軸器的參數要求如下將上述大外套I、小外套16、球面狀大軸頭2、球面狀小軸頭18、大保持架8、小保持架20以及球頭擋板19經滲碳工藝處理的表面硬度為HRC58-62，芯部硬度為HRC38-45，滲碳淬火層深度為O. 8 I. 8mm (視大小而定);大外套I、小外套16、球面狀大軸頭2、球面狀小軸頭18、鋼球裝配后接觸角度為38 45度，配合間隙為ES ;球面狀大軸頭2、的外球面和大保持架8的內球面尺寸配合為G6/f6，球面狀小軸頭18的外球面和小保持架20的內球面尺寸配合為G6/f6 ;大保持架8的外球面和大外套I的內表面尺寸配合為F9/e8。小保持架20的外球面和小外套16的內表面尺寸配合為F9/e8。大小、保持架的鋼球窗口與大、小鋼球尺寸配合為f6，由此可以運轉靈活，潤滑充分。上述大外套I與球面狀大軸頭2以及球面壓蓋5密封形成的工作腔內加注二硫化鑰(MoS)復合鋰基潤滑脂，填充量占空間的50% 70% ;所述小外套16與球面狀小軸頭18以及組合式密封罩23密封形成的工作腔內加注二硫化鑰(MoS)復合鋰基潤滑脂，填充量占空間的50% 70%，一方面可以在各工作接觸面上形成致密的保護膜，減少磨損，另一方面添加一次潤滑脂后不需要再進行添加，減少了現有技術中普通結構的聯軸器因添加潤滑脂造成的維護成本，對聯軸器起 到密封潤滑的作用，實現在使用期間免維護的特點。
權利要求1.一種同軸雙速、雙向球籠等速萬向聯軸器，包括由外空心軸(11)和位于外空心軸(11)兩側的外轉動關節組成的外球籠等速萬向聯軸器以及由內空心軸(25)和位于內空心軸(25)兩側的內轉動關節組成的內球籠等速萬向聯軸器，其特征在于所述內球籠等速萬向聯軸器貫穿于外球籠等速萬向聯軸器內，外空心軸(11)和內空心軸(25)之間設置有軸承(12)。
2.按照權利要求I所述的同軸雙速、雙向球籠等速萬向聯軸器，其特征在于所述外轉動關節和內轉動關節的回轉中心位于一個點上。
3.按照權利要求I或2所述的同軸雙速、雙向球籠等速萬向聯軸器，其特征在于 所述外轉動關節的左右兩側設置有外連接端(15)，外轉動關節左右兩側的外連接端(15)上分別設置有可將外轉動關節套裝的大外套(I);所述外轉動關節包括設置在外空心軸兩端的球面狀大軸頭(2)，球面狀大軸頭(2)的外球面與大外套(I)的柱狀內表面上設置有相對應的鋼球運動溝道，大外套(I)與球面狀大軸頭(2)之間設置有分隔并安置各鋼球的大保持架(8)，大保持架(8)內外表面分別有與球面狀大軸頭(2)和大外套(I)相配合的球面，大鋼球(3)安置在大保持架(8)內后由球面壓蓋(5)封閉；所述大外套(I)與球面壓蓋(5 )之間由密封件(4 )密封連接，球面壓蓋(5 )與球面狀大軸頭(2 )之間由大密封罩(7)密封； 所述內轉動關節的左右兩側設置有內連接端(21 )，內轉動關節左右兩側的內連接端(21)上分別設置有可將內轉動關節套裝的小外套(16);所述內轉動關節包括設置在內空心軸(25)兩端的球面狀小軸頭(18)，球面狀小軸頭(18)的外球面與小外套(16)的柱狀內表面上設置有相對應的鋼球運動溝道，小外套(16)與球面狀小軸頭(18)之間設置有分隔并安置各鋼球的小保持架(20)，小保持架(20)內外表面分別有與球面狀小軸頭(18)和小外套(16)相配合的球面；小鋼球(17)安置在小保持架內后由組合式密封罩(23)密封；小夕卜套(16)與組合式密封罩(23)之間由密封膠密封連接，組合式密封罩的小口端與內空心軸(25)密封；兩個內連接端(21)上分別有固定安裝的球頭擋板(19)。
4.按照權利要求3所述的同軸雙速、雙向球籠等速萬向聯軸器，其特征在于所述外空心軸(11)和內空心軸(25)之間設置的軸承(12)為帶緊定套的調心球軸承。
5.按照權利要求3所述的同軸雙速、雙向球籠等速萬向聯軸器，其特征在于所述大外套(I)兩側的連接端為花鍵、軸套或法蘭。
6.按照權利要求3所述的同軸雙速、雙向球籠等速萬向聯軸器，其特征在于所述大外套(I)與球面壓蓋(5)之間的密封件為紅鋼紙墊密封件；所述大密封罩(7)和組合式密封罩(23)由耐老化橡膠材料制成。
7.按照權利要求3所述的同軸雙速、雙向球籠等速萬向聯軸器，其特征在于所述大外套(I)、小外套(16)、球面狀大軸頭(2)、球面狀小軸頭(18)、大保持架(8)、小保持架(20)以及球頭擋板(19)經滲碳工藝處理的表面硬度為HRC58-62，芯部硬度為HRC38-45，滲碳淬火層深度為O. 8 I. 8mm。
8.按照權利要求3所述的同軸雙速、雙向球籠等速萬向聯軸器，其特征在于所述兩道鋼球運動溝道的形狀都為橢圓形或雙圓弧結構；大外套(I)、小外套(16)、球面狀大軸頭(2)、球面狀小軸頭(18)、鋼球裝配后接觸角度為38 45度，配合間隙為ES。
9.按照權利要求3所述的同軸雙速、雙向球籠等速萬向聯軸器，其特征在于所述大外套(I)與球面狀大軸頭(2)以及球面壓蓋(5)密封形成的工作腔內加注二硫化鑰復合鋰基潤滑脂，填充量占空間的50% 70% ;所述小外套(16)與球面狀小軸頭(18)以及組合式密封罩(23)密封形成的 工作腔內加注二硫化鑰復合鋰基潤滑脂，填充量占空間的50% 70%。
專利摘要本實用新型公開了一種同軸雙速、雙向球籠等速萬向聯軸器。它包括由外空心軸和位于外空心軸兩側的外轉動關節組成的外球籠等速萬向聯軸器以及由內空心軸和位于內空心軸兩側的內轉動關節組成的內球籠等速萬向聯軸器，內球籠等速萬向聯軸器貫穿于外球籠等速萬向聯軸器內，外空心軸和內空心軸之間設置有軸承。它的優點在于實現內外雙軸不同速度或不同方向的動力等速傳動的需要，既能實現內、外軸的同軸心一個運轉方向下，不同速度的動力傳遞；也能完全實現內、外軸的同軸心二個運轉方向下，同速度或不同速度的動力傳遞，同時具備優良的補償性能，實現主、從動軸間的等速同步傳動。
文檔編號F16D3/84GK202790174SQ20122042382
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者趙學峰 申請人:鎮江宇航重工機械有限公司