CN113027669A - 斜轴式柱塞马达输出轴球凹与柱塞球头球面副及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液压元件技术领域，涉及一种液压马达的制造技术，具体为一种斜轴式柱塞马达输出轴球凹与柱塞球头球面副及制造方法。小口球凹的球心位于球凹小口边沿的内侧。小口球凹的边沿上设置球凹过槽，相邻两个球凹过槽之间仍保留内球面；球头上设置球头过槽，相邻两个球头过槽之间仍保留外球面。球凹过槽分别与相邻球头过槽之间保留的外球面一一对应地对齐，球头过槽分别与相邻球凹过槽之间保留的内球面一一对应地对齐，球头朝向小口球凹平移嵌入到小口球凹之中,组合成球面副。本发明能降低加工工艺的精度要求、减少零件数量和安装步骤、大幅增加受力强度、增大输出扭矩的提升空间、提高工作效率。

Description

斜轴式柱塞马达输出轴球凹与柱塞球头球面副及制造方法

技术领域

本发明涉及液压元件技术领域，涉及一种液压马达的制造技术，具体为一种斜轴式柱塞马达输出轴球凹与柱塞球头球面副及制造方法。

背景技术

目前的斜轴式柱塞马达，包括输出轴、球头压盖和多个柱塞，输出轴上设置球凹转盘，球凹转盘上有球头安装面，球头安装面与输出轴的轴心线垂直，球头安装面上设置多个球凹，球凹是内球面，球凹绕着输出轴的轴心线均匀圆周阵列，球凹的球心正好位于球头安装面所在的平面上；在几何学上，球面被经过球心的平面截得的圆叫做大圆，被不经过球心的截面截得的圆叫做小圆，球凹的内球面被球头安装面所截得的圆正好是大圆；球头压盖上设置多个内球面通孔，球头压盖安装在球头安装面上，多个内球面通孔与多个球凹一一对应地配合在一起，内球面通孔的球半径与球凹的球半径大小相等，内球面通孔的球心与球凹的球心重合；柱塞的第一端是球头，柱塞的第二端是球头柱塞杆，球头柱塞杆的直径小于内球面通孔最小处的直径，在安装时，球头柱塞杆先从内球面通孔中穿过，然后使球头嵌入球凹，球头压盖使用螺钉与内螺孔的组合安装在球头安装面上，内球面通孔的球心与球凹的球心重合，球头的外球面和“内球面通孔内球面与球凹内球面的组合内球面”组成球面副。在使用中，球头柱塞杆的方向与输出轴的轴心线成三十至六十度夹角。

这种球面副具有这样的缺陷。第一，对加工工艺的精度要求比较高，多个内球面通孔的内球面与球凹的内球面同时严重地组合成一个内球面，这就要求各个内球面的半径大小公差和位置度公差都要很严格，否则就不能组合成精确的球面副，影响产品的使用寿命。第二，螺钉与内螺孔的组合所能承受的力量有限，这种结构就决定了生产的液压马达不能输出太大的扭短，否则，这里就是受力最薄弱的环节，螺钉与内螺孔的组合螺纹一旦失效，该马达也就报废了。第三，球头柱塞杆的直径必须小于内球面通孔最小处的直径，否则就无法安装，而斜轴式柱塞马达的输出扭矩直接取决于球头柱塞杆的直径的大小，无法加大直径就意味着同样一个型号增大扭矩的优化方案无法实现，更新换代的前景不广阔。第四，工艺复杂，消耗工时较多。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的上述不足，提供一种斜轴式柱塞马达输出轴球凹与柱塞球头球面副及制造方法，本发明能降低加工工艺的精度要求、减少零件数量和安装步骤、大幅增加受力强度、增大输出扭矩的提升空间、提高工作效率。

一种斜轴式柱塞马达输出轴球凹与柱塞球头球面副，包括输出轴和多个柱塞；输出轴上设置球凹转盘，球凹转盘上有球头安装面，球头安装面与输出轴的轴心线垂直，球头安装面上设置多个小口球凹，小口球凹是内球面，小口球凹绕着输出轴的轴心线均匀圆周阵列；柱塞的第一端是球头，柱塞的第二端是球头柱塞杆，球头的直径等于小口球凹的直径，球头的外球面和小口球凹的内球面配合组成球面副；

其特征在于，小口球凹的球心位于球凹小口边沿的内侧，即小口球凹与“球凹小口边沿所围成的平面”围成的内球空间大于半球，平行于球头安装面的大圆在小口球凹的内部；球凹小口边沿是指小口球凹的内球面与球头安装面的圆形交线，即小圆；如果球头安装面与“小口球凹的内球面”的相邻边上有倒角，则是指小口球凹的内球面与倒角的圆锥面的圆形交线；球凹小口边沿的直径显然小于球头的直径，球头不能直接通过球凹小口边沿进入小口球凹；

在小口球凹的边沿上设置三至二十个球凹过槽，相邻两个球凹过槽之间仍保留内球面；球凹过槽可以是球凹直过槽或球凹螺旋过槽；如果是球凹直过槽，则其方向垂直于球头安装面的方向；如果是球凹螺旋过槽，则其轴心线的方向垂直于球头安装面的方向；球凹过槽的深度至少到过小口球凹的球心且平行于球头安装面的平面；

在球头上设置球头过槽，球头过槽的数量与球凹过槽的数量相等，球头过槽可以是球头直过槽或球头螺旋过槽，球头直过槽与球凹直过槽相对应，球头螺旋过槽与球凹螺旋过槽相对应，球头螺旋过槽与球凹螺旋过槽的旋向要相同，即都是左旋或者都是右旋；如果是球头直过槽，则其方向平行于球头柱塞杆的轴心线方向；如果是球头螺旋过槽，则其轴心线的方向平行于球头柱塞杆的轴心线方向；相邻两个球头过槽之间仍保留外球面；

在安装时，使球头柱塞杆的轴心线与球头安装面垂直,球头朝向小口球凹，球凹过槽分别与相邻球头过槽之间保留的外球面一一对应地对齐，球头过槽分别与相邻球凹过槽之间保留的内球面一一对应地对齐；如果是球头直过槽与球凹直过槽，球头朝向小口球凹平移就能顺利嵌入到小口球凹之中,组合成球面副；如果是球头螺旋过槽与球凹螺旋过槽，则球头一边绕球头柱塞杆的轴心线旋转一边朝向小口球凹平移就能顺利嵌入到小口球凹之中,组合成球面副；然后使柱塞绕球面副的球心旋转三十至六十度夹角,球头柱塞杆的轴心线与球头安装面不再垂直,则球凹过槽与相邻球头过槽之间保留的外球面不再对齐,球头过槽与相邻球凹过槽之间保留的内球面不再对齐,球头嵌在小口球凹之中不能取出来。在使用中，随着球头和小口球凹的磨损，尺寸逐渐变小，最后球头从小口球凹中脱离出来，液压马达就不能再使用，使用球头直过槽和球凹直过槽的更容易脱开，使用球头螺旋过槽和球凹螺旋过槽的，由于其槽形状的复杂性，两者不容易脱开，所以使用球头螺旋过槽和球凹螺旋过槽的使用寿命会更长一些。

一种斜轴式柱塞马达输出轴球凹与柱塞球头球面副的制造方法，包括如下步骤：

1)用去除材料的方法在小口球凹的边沿上设置三至二十个球凹过槽，相邻两个球凹过槽之间仍保留内球面；球凹过槽的方向垂直于球头安装面的方向，或者球凹过槽的方向沿着曲线方向，球凹过槽所沿曲线的切线在垂直于球头安装面的方向上有分量，或者球凹过槽的方向沿着折线方向；球凹过槽的深度至少到“过小口球凹的球心且平行于球头安装面的平面”；球凹过槽围绕在“过小口球凹的球心且垂直于球头安装面的直线”周围；

2)用去除材料的方法在球头上加工与球凹过槽等数量的球头过槽；球头过槽的方向平行于球头柱塞杆的轴心线方向，或者球头过槽的方向沿着曲线方向，球头过槽所沿曲线的切线在平行于球头柱塞杆的轴心线方向上有分量，或者球头过槽的方向沿着折线方向，球头过槽与球凹过槽相配套、相适应；相邻两个球头过槽之间仍保留外球面；球头过槽围绕在球头柱塞杆的轴心线周围；

3)使球头柱塞杆的轴心线与球头安装面垂直,球头朝向小口球凹，球凹过槽分别与相邻球头过槽之间保留的外球面对齐，球头过槽分别与相邻球凹过槽之间保留的内球面一一对应地对齐,球头经过平移，或者经过“平移与旋转的组合运动”，嵌入到小口球凹之中,组合成球面副,然后使柱塞绕球面副的球心旋转三十至六十度夹角,球头柱塞杆的轴心线与球头安装面不再垂直,则球凹过槽与相邻球头过槽之间保留的外球面不再对齐,球头过槽与相邻球凹过槽之间保留的内球面不再对齐,球头嵌在小口球凹之中不能取出来，从而达到了制造球凹与柱塞球头球面副的目的。

本发明的有益效果：第一，对加工工艺的精度要求降低，本发明不再设置球头压盖，小口球凹中位于“过球心且平行于球头安装面的截面”与球头安装面之间的内球面起到了传统配置中球头压盖的功能，这样就少了球头压盖这样一个重要零件，不必再要求球头压盖的内球面的半径大小公差和位置度公差，减少了工艺步骤，降低了工艺要求。第二，不再设置球头压盖，设置成整体结构，代替了通过螺钉与内螺孔的组合连接球头压盖，消除了一个受力最薄弱的环节，这样在受力强度上会增加几十倍甚至上百倍，液压马达的输出扭矩有了很大提升空间。第三，球头柱塞杆的直径不再受制约内球面通孔的制约，通过加大球头柱塞杆的直径来增大扭矩的优化方案有望实现，液压马达的输出扭矩有了很大提升空间。第四，新的技术方案所增加的工艺步骤不复杂，球凹过槽和球头过槽的加工精度要求不高，留有足够大的间隙，能顺利通过就行，所增加的生产成本不高。第五，省去了安装球头压盖、拧螺钉的时间，原来至少十分钟的工作，球头嵌在小口球凹之中的工作步骤，现在不到一分钟就能完成，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例1的正向全剖示意图；

图2为球头21与小口球凹111在进入装配前的位置关系示意图；

图3是图2中沿A-A线的剖视图；

图4为本发明实施例2中球头21与小口球凹111在进入装配前的位置关系示意图。

图中：

1-输出轴；11-球凹转盘；111-小口球凹；112-球凹直过槽；113-倒角；114-球凹球心；115-球凹小口边沿；116-球头安装面；117-球凹螺旋过槽；

2-柱塞；21-球头；211-球头直过槽；212-半球面一；213-半球面二；214-球头螺旋过槽；22-球头柱塞杆；

3-多缸转盘；4-配油盘；5-马达外壳。

具体实施方式

下面将结合实施例1至3及附图1至4，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，如图1-3所述。

一种斜轴式柱塞马达输出轴球凹与柱塞球头球面副，包括输出轴1和多个柱塞2；输出轴1上设置球凹转盘11，球凹转盘11上有球头安装面116，球头安装面116与输出轴1的轴心线垂直，球头安装面116上设置多个小口球凹111，小口球凹111是内球面，小口球凹111绕着输出轴1的轴心线均匀圆周阵列；柱塞2的第一端是球头21，柱塞2的第二端是球头柱塞杆22，球头21的直径等于小口球凹111的直径，球头21的外球面和小口球凹111的内球面配合组成球面副；

其特征在于，小口球凹111的球心位于球凹小口边沿115的内侧，即小口球凹111与“球凹小口边沿115所围成的平面”围成的内球空间大于半球，平行于球头安装面116的大圆在小口球凹111的内部，如图2所示；球凹小口边沿115是指小口球凹111的内球面与球头安装面116的圆形交线，即小圆；如果有倒角113，则是指小口球凹111的内球面与倒角113的圆锥面的圆形交线；球凹小口边沿115的直径显然小于球头21的直径，球头21不能直接通过球凹小口边沿115进入小口球凹111；

如图2和图3所示，在小口球凹111的边沿上设置了四个球凹直过槽112，相邻两个球凹直过槽112之间仍保留内球面；球凹直过槽112的方向垂直于球头安装面116的方向，球凹直过槽112的深度至少到过小口球凹111的球心且平行于球头安装面116的平面；在球头21上设置了四个球头直过槽211，球头直过槽211的方向平行于球头柱塞杆22的轴心线方向，相邻两个球头直过槽211之间仍保留外球面；在安装时，使球头柱塞杆22的轴心线与球头安装面116垂直,球头21朝向小口球凹111，四个球凹直过槽112分别与四个相邻球头直过槽211之间保留的外球面对齐，四个球头直过槽211分别与四个相邻球凹直过槽112之间保留的内球面对齐,如图3所示,这样球头21就能顺利嵌入到小口球凹111之中,组合成球面副,然后使柱塞2绕球面副的球心旋转三十至六十度夹角,球头柱塞杆22的轴心线与球头安装面116不再垂直,则球凹直过槽112与相邻球头直过槽211之间保留的外球面不再对齐,球头直过槽211与相邻球凹直过槽112之间保留的内球面不再对齐,球头21嵌在小口球凹111之中不能取出来。

本实施例的有益效果：第一，对加工工艺的精度要求降低，本实施例不再设置球头压盖，小口球凹111中位于“过球心且平行于球头安装面116的截面”与球头安装面116之间的内球面起到了传统配置中球头压盖的功能，这样就少了球头压盖这样一个重要零件，不必再要求球头压盖的内球面的半径大小公差和位置度公差，减少了工艺步骤，降低了工艺要求。第二，不再设置球头压盖，设置成整体结构，代替了通过螺钉与内螺孔的组合连接球头压盖，消除了一个受力最薄弱的环节，这样在受力强度上会增加几十倍甚至上百倍，液压马达的输出扭矩有了很大提升空间。第三，球头柱塞杆的直径不再受制约内球面通孔的制约，通过加大球头柱塞杆的直径来增大扭矩的优化方案有望实现，液压马达的输出扭矩有了很大提升空间。第四，新的技术方案所增加的工艺步骤不复杂，球凹直过槽112和球头直过槽211的加工精度要求不高，留有足够大的间隙，能顺利通过就行，所增加的生产成本不高。第五，省去了安装球头压盖、拧螺钉的时间，球头嵌在小口球凹之中的工作步骤，原来至少十分钟的工作，现在不到一分钟就能完成，提高了工作效率。

实施例2，如图4所述，在小口球凹111的边沿上设置了六个左旋球凹螺旋过槽117，相邻两个球凹螺旋过槽117之间仍保留内球面；球凹螺旋过槽117的轴心线方向垂直于球头安装面116的方向，球凹螺旋过槽117的深度至少到过小口球凹111的球心且平行于球头安装面116的平面；在球头21上设置了六个左旋球头螺旋过槽214，球头螺旋过槽214的轴心线方向平行于球头柱塞杆22的轴心线方向，相邻两个球头螺旋过槽214之间仍保留外球面；在安装时，使球头柱塞杆22的轴心线与球头安装面116垂直,球头21朝向小口球凹111，六个球凹螺旋过槽117分别与六个相邻球头螺旋过槽214之间保留的外球面对齐，六个球头螺旋过槽214分别与六个相邻球凹螺旋过槽117之间保留的内球面对齐,如图3所示,这样绕球头柱塞杆22的轴心线旋转球头21就能顺利嵌入到小口球凹111之中,组合成球面副,然后使柱塞2绕球面副的球心旋转三十至六十度夹角,球头柱塞杆22的轴心线与球头安装面116不再垂直,则球凹螺旋过槽117与相邻球头螺旋过槽214之间保留的外球面不再对齐,球头螺旋过槽214与相邻球凹螺旋过槽117之间保留的内球面不再对齐,球头21嵌在小口球凹111之中不能取出来。其它结构、功能和有益效果同实施例1。在使用中，随着球头21和小口球凹111的磨损，尺寸逐渐变小，最后球头21从小口球凹111中脱离出来，液压马达就不能再使用，使用球头直过槽211和球凹直过槽112的更容易脱开，使用球头螺旋过槽214和球凹螺旋过槽117的，由于其槽形状的复杂性，则不容易脱开，所以使用球头螺旋过槽214和球凹螺旋过槽117的使用寿命会更长一些。

实施例3，一种斜轴式柱塞马达输出轴球凹与柱塞球头球面副的制造方法，包括如下步骤：

1)如图2和图3所示，用去除材料的方法在小口球凹111的边沿上加工四个球凹过槽，相邻两个球凹过槽之间仍保留内球面；球凹过槽的方向垂直于球头安装面116的方向，球凹过槽的深度至少到“过小口球凹111的球心且平行于球头安装面116的平面”；四个球凹过槽围绕在“过小口球凹111的球心且垂直于球头安装面116的直线”周围；

2)用去除材料的方法在球头21上加工四个球头过槽，球头过槽的方向平行于球头柱塞杆22的轴心线方向，相邻两个球头过槽之间仍保留外球面；四个球头过槽围绕在球头柱塞杆22的轴心线周围；

3)使球头柱塞杆22的轴心线与球头安装面116垂直,球头21朝向小口球凹111，四个球凹过槽分别与四个相邻球头过槽之间保留的外球面对齐，四个球头过槽分别与四个相邻球凹过槽之间保留的内球面对齐,如图3所示,这样球头21就能顺利嵌入到小口球凹111之中,组合成球面副,然后使柱塞2绕球面副的球心旋转三十至六十度夹角,球头柱塞杆22的轴心线与球头安装面116不再垂直,则球凹过槽与相邻球头过槽之间保留的外球面不再对齐,球头过槽与相邻球凹过槽之间保留的内球面不再对齐,球头21嵌在小口球凹111之中不能取出来。

其它结构、功能和有益效果同实施例1。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种斜轴式柱塞马达输出轴球凹与柱塞球头球面副，包括输出轴和多个柱塞；输出轴上设置球凹转盘，球凹转盘上有球头安装面，球头安装面与输出轴的轴心线垂直，球头安装面上设置多个小口球凹，小口球凹是内球面，小口球凹绕着输出轴的轴心线均匀圆周阵列；柱塞的第一端是球头，柱塞的第二端是球头柱塞杆，球头的直径等于小口球凹的直径，球头的外球面和小口球凹的内球面配合组成球面副；

其特征在于，小口球凹的球心位于球凹小口边沿的内侧；球凹小口边沿是指小口球凹的内球面与球头安装面的圆形交线；如果球头安装面与“小口球凹的内球面”的相邻边上有倒角，则是指小口球凹的内球面与倒角的圆锥面的圆形交线；

在小口球凹的边沿上设置三至二十个球凹过槽，相邻两个球凹过槽之间仍保留内球面；球凹过槽是球凹直过槽或球凹螺旋过槽；如果是球凹直过槽，则其方向垂直于球头安装面的方向；如果是球凹螺旋过槽，则其轴心线的方向垂直于球头安装面的方向；球凹过槽的深度至少到过小口球凹的球心且平行于球头安装面的平面；

在球头上设置球头过槽，球头过槽的数量与球凹过槽的数量相等，球头过槽是球头直过槽或球头螺旋过槽，球头直过槽与球凹直过槽相对应，球头螺旋过槽与球凹螺旋过槽相对应，球头螺旋过槽与球凹螺旋过槽的旋向相同；如果是球头直过槽，则其方向平行于球头柱塞杆的轴心线方向；如果是球头螺旋过槽，则其轴心线的方向平行于球头柱塞杆的轴心线方向；相邻两个球头过槽之间仍保留外球面。

2.一种如权利要求1所述的斜轴式柱塞马达输出轴球凹与柱塞球头球面副的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

1)用去除材料的方法在小口球凹的边沿上加工三至二十个球凹过槽，相邻两个球凹过槽之间仍保留内球面；球凹过槽的方向垂直于球头安装面的方向，或者球凹过槽的方向沿着曲线方向，球凹过槽所沿曲线的切线在垂直于球头安装面的方向上有分量，或者球凹过槽的方向沿着折线方向；球凹过槽的深度至少到“过小口球凹的球心且平行于球头安装面的平面”；球凹过槽围绕在“过小口球凹的球心且垂直于球头安装面的直线”周围；

2)用去除材料的方法在球头上加工与球凹过槽等数量的球头过槽；球头过槽的方向平行于球头柱塞杆的轴心线方向，或者球头过槽的方向沿着曲线方向，球头过槽所沿曲线的切线在平行于球头柱塞杆的轴心线方向上有分量，或者球头过槽的方向沿着折线方向，球头过槽与球凹过槽相配套、相适应；相邻两个球头过槽之间仍保留外球面；球头过槽围绕在球头柱塞杆的轴心线周围；

3)使球头柱塞杆的轴心线与球头安装面垂直,球头朝向小口球凹，球凹过槽分别与相邻球头过槽之间保留的外球面对齐，球头过槽分别与相邻球凹过槽之间保留的内球面一一对应地对齐,球头经过平移，或者经过“平移与旋转的组合运动”，嵌入到小口球凹之中,组合成球面副,然后使柱塞绕球面副的球心旋转三十至六十度夹角,球头嵌在小口球凹之中。

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