CN105783658A - Vl型万向节内星轮滚道节圆直径专用检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械加工检测专用工装设计技术领域，公开了一种VL型万向节内星轮滚道节圆直径专用检测装置，包括底座部件、固定钢球部件和活动钢球部件，及一个节圆直径校对块用于设置百分表读数基准,三部件呈180°设置，固定钢球部件的固定钢球与内星轮的滚道配合，活动钢球部件的移动球座内设置活动轴，活动轴的前端设置活动钢球，活动轴利用压缩弹簧将活动钢球最佳配合在内星轮的相应滚道内，与活动轴相触及的百分表显示测量值。本发明还公开了上述节圆直径检测原理和方法。本发明创新性地将实验室的三坐标仪变更为生产现场用的专用检验工装，测量和判断方法简单，检测速度快，对检测人员技能要求低。

Description

VL型万向节内星轮滚道节圆直径专用检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于机械加工检测专用工装设计技术领域，特别是VL型万向节内星轮滚道节圆直径专用检测装置及检测方法。

背景技术

参见附图1，伸缩型球笼式等速（也称VL型）万向节的星形套104（也称内星轮）以内花键与主动轴105相连，其外表面有六条圆筒形凹槽形成内滚道。筒形外壳101的内表面有相应的六条圆筒形凹槽形成外滚道。这些滚道中心线不与轴线平行，而是以相同的角度相对于轴线倾斜，且同一零件上相邻两条滚道的倾斜方向相反，即呈“V”形。装合后，同一周向位置处内、外滚道的倾斜方向刚好相反，即对称交叉，而6个钢球103则处于内、外滚道的交叉部位，并由球笼102使之保持在轴间交角的平分面上，以保证万向节作等角速传动。动力由主动轴105经内星轮104、钢球103和筒形外壳101输出。在传递转矩过程中，内星轮104和筒形外壳101通过钢球103沿内、外滚道滚动来实现轴向相对移动，省去其它万向传动装置中必须有的滑动花键，这不仅使结构简化，与滑动花键相比，其滚动阻力小，传动效率高。

参见附图2-7，内星轮的外表面有六条圆筒形凹槽形成外滚道，滚道中心线以相同的角度相对于轴线倾斜，且相邻两条滚道的倾斜方向相反。六条滚道仅在系统平面B－B上是均布的，六个滚道圆心所构成的圆直径即为节圆直径，系统平面B－B与筒形外壳和球笼的系统平面存在唯一的装配关系以确保两端角速度变化均匀，其为虚拟平面，与其相关的尺寸不能直接测量；同时节圆由六个滚道圆心所构成，也是虚拟的圆，亦无法直接测量其直径值。

参见附图6至7,180°方向上左右两滚道的中心线相互平行，且与内星轮轴线倾斜同一角度，则此两中心线间的距离等于系统平面上180°方向上左右滚道的两圆心距离即节圆直径值，因与滚道接触的钢球103直径相同，生产现场为快速判断节圆直径，曾采用游标卡尺测量内星轮180°方向上左右滚道两端的最凹边，最凹边为目测，人为检测误差大，效率低；相对节圆直径的误差值±0.05mm，游标卡尺的精度为0.02mm，其精度偏低，故测量值仅作预估。

现有技术中通常使用三坐标测量仪进行测量和评价，三坐标测量仪通过编制测量程序来采集产品的相应点，其自身的软件能模拟并计算出最终结果，测量精度高。但设备价格昂贵；对环境（温、湿度）要求较高；需专人编程，对操作人员要求高；检测时间长，无法适用于生产现场环境的快速测量应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供用于生产现场的VL型万向节内星轮滚道节圆直径专用检测装置及检测方法，检测操作简单，直观精准。

本发明采取的技术方案是：

VL型万向节内星轮滚道节圆直径专用检测装置，其特征是，包括底座部件、固定钢球部件和活动钢球部件，及一个节圆直径校对块用于设置百分表读数基准，所述底座部件固定在底板上，所述底座部件上方设置一个锥形基准块，所述固定钢球部件和活动钢球部件呈180°设置在所述底座部件的两侧，所述固定钢球部件固定设置在所述底板上，所述固定钢球部件的前端设置固定钢球，所述固定钢球与所述内星轮的滚道配合，所述活动钢球部件包括固定设置在所述底板上的移动球座，在所述移动球座内设置活动轴，所述活动轴的前端设置所述活动钢球，所述活动轴利用压缩弹簧将所述活动钢球最佳配合在内星轮的相应滚道内，在所述移动球座上设置百分表，所述百分表以所述节圆校对块为测量基准时，测量所述内星轮三组滚道对应的数值，即内星轮滚道节圆直径的误差值。

进一步，所述活动钢球部件包括固定设置在所述移动球座上的表座，所述表座上设置的所述百分表穿过孔内的压缩弹簧与活动轴相接触，所述活动轴穿过设置在所述移动球座通孔内的轴承，后端与压缩弹簧焊连，当所述活动钢球置于内星轮时由于弹簧受压的回弹力推动所述活动轴向内星轮方向移动，将所述活动钢球最佳配合在内星轮的相应滚道内。

进一步，所述表座的阶梯通孔的小孔内放置开口铜套，用螺钉固紧以保护和固定所述百分表。

进一步，所述固定钢球部件和活动钢球部件上均开设腰形槽，通过所述腰形槽调节并固定所述固定钢球部件和活动钢球部件在所述底板上的位置。

进一步，所述锥形基准块渗碳处理。

进一步，所述轴承为滚动直线球轴承。

进一步，所述固定钢球和活动钢球的高度相等。

进一步，所述锥形基准块与所述固定钢球和活动钢球的球心之间的高度均为内星轮的系统平面高度h。

利用上述的VL型万向节内星轮滚道节圆直径专用检测装置进行检测的方法，其特征是，包括如下步骤：

（1）待检测内星轮安装在锥形基准块上；

（2）将固定钢球部件和活动钢球部件沿底板的导向槽安装在底板上；

（3）调整固定钢球部件使固定钢球与内星轮的滚道配合；

（4）使活动钢球部件的活动轴呈自由状态，并调节活动钢球部件使活动钢球配合在对应的滚道内，确保压缩弹簧受压并有一定的回弹力；

（5）取出内星轮，将节圆直径校对块放置在锥形基准块上时，前后慢慢滑移，观察百分表读数为最大值时，将此数值设置为预定值；

（6）待检测内星轮180°方向上左右滚道对准固定钢球和活动钢球再下压放置于锥形基准块上，读出百分表的值；

（7）取出内星轮并转动60°，重复第（6）步，读出百分表的值；

（8）重复第（6）第（7）步，测出3个百分表读数；

（9）将3个百分表数值及预定值相互比较的差值，就是内星轮滚道节圆直径误差值。

进一步，所述预定值为0。

进一步，还包括判断所述节圆直径误差值的步骤，节圆直径误差小于0.05mm时，所述内星轮滚道节圆直径误差合格，否则为不合格。

本发明的有益效果是：

（1）测量和判断方法简单，检测速度快，对检测人员技能要求低；

（2）结构简单，牢固耐用，对环境要求低；

（3）更换不同厚度的基准块和不同直径的钢球，利用腰形槽调整固定球座和移动球座的位置，可测量多规格尺寸的内星轮，极大地降低了制造成本；

（4）检测精度误差为0.01mm，所检产品合格率达100%，能满足汽车零件大批量生产的要求。

附图说明

附图1为VL型万向节结构示意图；

附图2为内星轮的结构俯视示意图；

附图3为附图2中A-A剖视图；

附图4为附图3中B-B剖视图；

附图5为附图4中C向旋转视图；

附图6为内星轮及滚道中心线的立体结构示意图；

附图7为内星轮左右滚道中心线截面与轴线夹角示意图；

附图8为内星轮节圆直径误差检测原理示意图；

附图9为本发明的专用检测装置的俯视示意图；

附图10为本发明的专用检测装置的侧视示意图；

附图11为本发明的专用检测装置的立体结构示意图。

附图中的标记分别为：

1．底脚螺丝；2．底板；

3．固定球座；　　4．钢球；

5．平垫圈；6．螺母；

7．垫块；　8．基准块；

9．螺钉；　　10．活动轴；

11．压缩弹簧；12．表座；

13．螺钉；　14．铜套；

15．滚动直线球轴承；16．移动球座；

17．定向块；18．百分表；

19．螺钉；　　20．螺钉；

21．螺钉；　　　101．筒形外壳；

102．球笼；103．钢球；

104．星形套；　105．主动轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明VL型万向节内星轮滚道节圆直径专用检测装置及检测方法的具体实施方式作详细说明。

参见附图2至8，因内星轮六条滚道仅在系统平面B－B上是均布的，系统平面B－B上六个滚道中心所构成圆（即节圆）的直径误差值为±0.05mm，图8中，点O1和E1分别表示偏离正0.05mm时滚道的圆心和最凹点（即切点），点O2和E2分别表示偏离负0.05mm时滚道的圆心和最凹点（即切点），180°方向上左右滚道的两圆心距离OO等于节圆直径D，因与滚道接触的钢球103直径相同，则节圆直径的误差值转化为180°方向上左右滚道的两切点距离的差值，即节圆直径的误差值±0.05mm等于(E1E1-E2E2)＝2E1E2。

依据上述理论，节圆直径专用检测装置设置一个固定钢球部件、一个活动钢球部件和底座部件，均安放在底板上；同时以距离EE为直径设置一个直径校对块。底板上设有导向槽，以利固定钢球部件和活动钢球部件呈180°设置在底座部件的两侧。

底座部件包含用螺钉固定在底板上的垫块和基准块，锥形基准块表面渗碳处理以耐磨，用于放置内星轮。

固定钢球部件由固定球座通过螺钉固定在底板上，钢球用螺母固定在固定球座上。

活动钢球部件是将移动球座用螺钉固定在底板上，活动轴一端与活动钢球用螺纹相连，另一端穿过固定在移动球座中间通孔上的滚动直线球轴承，与压缩弹簧焊连。表座用螺钉固定于移动球座上，其中间阶梯通孔的小孔内放置开口铜套，大孔内安放压缩弹簧，百分表穿过开口铜套和压缩弹簧与活动轴触及，螺钉压紧开口铜套固定百分表。定向块用螺钉固定在移动球座的钢球侧。

固定钢球和活动钢球的球心与底座部件中基准块上表面的距离均为内星轮系统平面B－B的高度h，活动轴左右移动，与之接触的百分表对活动钢球的球心水平位移进行测量。

参见附图9-11，固定钢球部件的固定球座3底部凸条对应放置于底板2的导向槽中，用螺钉21固定在底板2上，底板2通过四个底脚螺丝1固定在工作平台上；钢球4穿进固定球座3的中间通孔，被螺母6紧固在固定球座3。

活动钢球部件的移动球座16底部凸条对应放置于底板2的导向槽中，用螺钉21固定在底板2上；活动轴10的前端插入钢球9并以螺纹相连后，后端穿进移动球座16的中间通孔内的滚动直线球轴承15，与压缩弹簧11焊连；压缩弹簧11另一端安置在表座12的阶梯通孔的大孔内，小孔内放置开口铜套14，百分表18穿过开口铜套14和压缩弹簧11，与活动轴10触及，被螺钉13压紧开口铜套14固定在表座12；表座12用螺钉19紧固移动球座16；定向块17被螺钉9固定在移动球座16的钢球侧。

底座部件的垫块7叠加基准块8，通孔对齐底板2上的螺纹孔，用螺钉20紧固，基准块8上平面至钢球4的球心距离均为内星轮的系统平面高度h。

测量时，先将节圆直径校对块放置在锥形基准块8上，前后慢慢滑移，观察百分表读数为最大值时，将此数值设置为零。将被测内星轮180°方向上左右滚道对准固定钢球4和活动钢球4再下压放置于锥形基准块8上，活动钢球4带动活动轴10后移，压缩弹簧受压的回弹力紧推活动钢球4与内星轮滚道最佳配合，活动轴10触及百分表得出一读数；取出内星轮，旋转60°，同理测出另二个读数，完成内星轮的一次测量过程，这些数值应小于0.05mm。

本发明的检测过程步骤如下：

（1）待检测内星轮安装在锥形基准块上；

（2）将固定钢球部件和活动钢球部件沿底板的导向槽安装在底板上；

（3）调整固定钢球部件使固定钢球与内星轮的滚道配合；

（4）使活动钢球部件的活动轴呈自由状态，并调节活动钢球部件使活动钢球配合在对应的滚道内，确保压缩弹簧受压并有一定的回弹力；

（5）取出内星轮，将节圆直径校对块放置在锥形基准块上时，前后慢慢滑移，观察百分表读数为最大值时，将此数值设置为预定值，预定值设为0；

（6）待检测内星轮180°方向上左右滚道对准固定钢球和活动钢球再下压放置于锥形基准块上，读出百分表的值；

（7）取出内星轮并转动60°，重复第（6）步，读出百分表的值；

（8）重复第（6）第（7）步，测出3个百分表读数；

（9）将3个百分表数值及预定值相互比较的差值，就是内星轮滚道节圆直径误差值。

（10）当节圆直径误差小于0.05mm时，所述内星轮滚道节圆直径误差合格，否则为不合格。

为了达到本发明的预期技术效果，本装置需严格按照量仪的检测验收标准进行检测和鉴定。首先依据图纸要求，检查各传动部件是否灵活；其次用三坐标仪测量标准内星轮样件，再用上述专用检测装置检测该样件，将两组数据对应比较，其误差值是否在可控范围内，如是，给出一数值作为测量基准的修正值；最后需进行专用检测装置的可重复性和再现性（GR＆R）分析，分析结果符合要求，验证了其正确性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种VL型万向节内星轮滚道节圆直径专用检测装置，其特征在于：包括底座部件、固定钢球部件和活动钢球部件，及一个节圆直径校对块用于设置百分表读数基准,所述底座部件固定在底板上，所述底座部件上方设置一个锥形基准块，所述锥形基准块用于安装内星轮，所述固定钢球部件和活动钢球部件呈180°设置在所述底座部件的两侧，所述固定钢球部件固定设置在所述底板上，所述固定钢球部件的前端设置固定钢球，所述固定钢球与所述内星轮的滚道配合，所述活动钢球部件包括固定设置在所述底板上的移动球座，在所述移动球座内设置活动轴，所述活动轴的前端设置所述活动钢球，所述活动轴利用压缩弹簧将所述活动钢球最佳配合在内星轮的相应滚道内，在所述移动球座上设置百分表，所述百分表以所述节圆校对块为测量基准时，测量所述内星轮三组滚道对应的数值，即内星轮滚道节圆直径的误差值。

2.根据权利要求1所述的VL型万向节内星轮滚道节圆直径专用检测装置，其特征在于：所述活动钢球部件包括固定设置在所述移动球座上的表座，所述表座上设置的所述百分表穿过孔内的压缩弹簧与活动轴相接触，所述活动轴穿过设置在所述移动球座通孔内的轴承，后端与压缩弹簧焊连，当所述活动钢球置于内星轮时由于弹簧受压的回弹力推动所述活动轴向内星轮方向移动，将所述活动钢球最佳配合在内星轮的相应滚道内。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的VL型万向节内星轮滚道节圆直径专用检测装置，其特征在于：所述固定钢球部件和活动钢球部件上均开设腰形槽，通过所述腰形槽调节并固定所述固定钢球部件和活动钢球部件在所述底板上的位置。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的VL型万向节内星轮滚道节圆直径专用检测装置，其特征在于：所述锥形基准块渗碳处理。

5.根据权利要求1至2中任一项所述的VL型万向节内星轮滚道节圆直径专用检测装置，其特征在于：所述轴承为滚动直线球轴承。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的VL型万向节内星轮滚道节圆直径专用检测装置，其特征在于：所述固定钢球和活动钢球的高度相等。

7.根据权利要求6所述的VL型万向节内星轮滚道节圆直径专用检测装置，其特征在于：所述锥形基准块上表面与所述固定钢球和活动钢球的球心之间的高度均为内星轮的系统平面高度h。

8.利用如权利要求1-7中任一项所述的VL型万向节内星轮滚道节圆直径专用检测装置进行检测的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）待检测内星轮放置在锥形基准块上；

（2）将固定钢球部件和活动钢球部件沿底板的导向槽安装在底板上；

（3）调整固定钢球部件使固定钢球与内星轮的滚道配合；

（4）使活动钢球部件的活动轴呈自由状态，并调节活动钢球部件使活动钢球配合在对应的滚道内，确保压缩弹簧受压并有一定的回弹力；

（5）取出内星轮，将节圆直径校对块放置在锥形基准块上时，前后慢慢滑移，观察百分表读数为最大值时，将此数值设置为预定值；

（6）待检测内星轮180°方向上左右滚道对准固定钢球和活动钢球再下压放置于锥形基准块上，读出百分表的值；

（7）取出内星轮并转动60°，重复第（6）步，读出百分表的值；

（8）重复第（6）第（7）步，得到3个百分表读数；

（9）将3个百分表数值及预定值相互比较的差值，就是内星轮滚道节圆直径误差值。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述预定值为0。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：还包括判断所述节圆直径误差值的步骤，当误差小于0.05mm时，所述内星轮滚道节圆直径误差合格，否则为不合格。