CN2396230Y - 半球笼式同步万向联轴器 - Google Patents

Abstract

半球笼式同步万向联轴器由外环1、内环2、若干钢球3、两个半球笼4及左右定心块11、9等构成。内、外环相结合的面上分别有若干钢球滚道直槽6和5,若干钢球3置于直槽5和6组合的槽中作传力件。两半球笼4的齿在外环槽中与钢球两侧接触。左、右定心块11、9固定在轴8两侧,使两半球笼和若干钢球可沿内环圆周作往复转动,控制钢球在同一平面内,使转速同步。由于采用不占钢球接触面的半球笼,因而制造简单,承载能力大,使用寿命长。

Description

半球笼式同步万向联轴器

本实用新型涉及到一种机械传动部件，特别是一种万向联轴器。

目前较先进的万向联轴器是球笼式同步万向联轴器。它具有转速同步、传动平稳、转角大、效率高，适于高速传动等优点，但是其加工制造精度要求很高，在国内难于推广使用。

图1是球笼式万向联轴器中的直槽型球笼式万向联轴器的结构简图，图2为这种联轴器的局部剖视图(两图中另件标号相同)。图中可以看出，联轴器由外环1、内环2、若干钢球3、球笼4构成。外环1的内圆柱面和内环2的外球面加工有相同数量的椭圆形截面的钢球滚道直槽，整体式球笼4位于内、外环之间，三者之间要求有较精确的滑动配合，球笼外、内球面要求有相等的偏心距X、Y，使球笼与内环之间能产生相对运动。钢球3置于内、外环的滚道直槽内，同时也在球笼之中。从两图中可以得知：

1、整体式球笼的形状比较复杂，内、外球面均为配合面，精度要求高，且厚度较薄，因此其加工，制造及热处理难度较大，同时也给装配带来困难。

2、由于球笼厚度占去了传力钢球约30％的接触面积，使内、外环的滚道槽分别作用于钢球的上、下球冠，使钢球受一力偶矩作用，内、外环均承受较大径向力，使整个结构受力状况不佳，造成容易磨损失效，也限制了承载能力的提高。

3、内、外环滚道槽设计为椭圆形截面，目的是为了使椭圆道槽与钢球能成45。交角的四个接触点，但椭圆形截面的道槽加工精度很难达到。如果未达到应有的精度，各个传力钢球受力不均，是加快磨损的重要原因。

本实用新型的目的是要就是提供一种对目前直槽型球笼式同步万向联轴器的结构加以改进的，能克服上述不足之处的半球笼式同步万向联轴器，使之加工制造简单容易，受力状况得到改善，承载能力增大，使用寿命增长。

本实用新型的实施方案是将整体式球笼剖分为两个半球笼，置于内环的轴向两侧，用两定心块紧挨其固定在内环轴上，使两半球笼与内环形成滑动配合，两半球笼与若干传力钢球接触之处改为齿，钢球放在两半球笼齿之间，一起放置在外环道槽中，钢球的另一半在内环槽中。因此两半球笼与若干钢球，由于两定心块的约束，沿内环球体圆周形成一个环形闭合的受力体系，控制钢球在运转中作有序运动，使主、从动轴转速同步。

实用新型的具体结构由图3、图4、图5、图6给出。

图3为本实用新型提出的半球笼式同步万向联轴器的轴向剖面图，其轴间角为α。

图4为本结构轴间角α＝0时，钢球所在位置的横截面图。

图5为图3中左边半球笼4的左向视图。

图6为图5A-A向视图。

从上述图中可知：该结构包括一个圆筒形的外环1，外环1的内圆柱面上有若干截面为半圆形的滚道直槽5。一个球形内环2，内环2的球面上有若干与滚道直槽5相对应的内环滚道直槽6。一个内环轴8，内环轴8用键固定在内环轴孔内。内环2的外球面与外环1的内圆柱面相配合。若干传力钢球3，钢球3置于内、环相组合的滚道直槽内，作为内、外环之间的传力件。两个半球笼4，半球笼4如图4、图5所示：形状为外球面直径为d₃，内球面直径为d的球台状壳体，半球笼上有若干齿7，齿的端部向内稍凸，凸出长度以与钢球接触超过球心为准，两半球笼分别位于紧挨内环轴向两侧，其内球面分别与内环的外球面相配合，一个位于轴8右端直径为d₃处，一个位于轴8左径的小径13处，而钢球则位于两半球笼的齿之间，在外环道槽中接触。一个右定心块9，右定心块9的内球面与右半球笼的外球面d₃配合，位于轴8的d₃直径处。若干调整垫片10，剖分圆垫片10在轴8轴肩与右定心块9之间，用以调整内环与半球笼之间适当的动配合间隙，然后再用螺钉固定右定心块9在轴8上。一个左定心块11，左定心块11的内球面与左半球笼外球面d₃相配合，位于轴8小径13处。若干调整垫片12，垫片12在左定心块11与轴8小径13处的轴肩之间，同样用以调整左半球笼11与内环之间的动配合间隙。一个锁紧螺母14，用于固定左定心块11。一个密封套15及一个胶囊16，用于润滑密封。

外环1的内圆柱面与内环2的外球面，两半球笼4的内、外球面分别与内环2、左定心块11、左定心块9的外、内球面，钢球3与外环直槽5、内环直槽6、两半球笼齿7均为滑动配合。

从以上结构可以看出：两个半球笼4与若干传力钢球3，由于右定心块9，左定心块11的约束作用，沿内环2的球体圆周可作往复转动，形成一个环形闭合受力体系，使钢球在运转中，始终处在同一平面内，作有序运动。同时也可以看出：两半球笼的齿处在外环1的滚道直槽5内，齿的端部向内稍凸部分在内环直槽6内，因此球笼不占钢球与内、外环的接触面积。

图7为该结构的运动分析图，图中标号与前相同。

当外环中心轴线AA与内环中心轴线BB轴间角为α时，作CC⊥AA，DD⊥BB，则∠AOB＝∠COD＝α，外环道槽5的两边EE，E′E′与内环道槽6的两边FF，F′F′相交成为一菱形，位于两槽之间的钢球3与菱形相切于G、H、M、N，连接钢球中心O₁与切点G，H，并分别延长AA、BB相交于K、P，由于AA∥EE∥E′E′，BB∥FF∥F′F′，因此O₁K⊥AA，O₁P⊥BB，且O₁K＝O₁P。所以O₁O是∠AOB，∠COD的角平分线。

设外环为主动轴，其角速度为ω₁，内环为从动轴，其角速度为ω₂，由于钢球3在O点只有一个线速度V，

对于主动轴     V＝O₁Kω₁；

对于从动轴     V＝O₁Pω₂；

由于O₁K＝O₁P， 因此ω₁＝ω₂。即该结构运转时，主、从动轴的转速相等，同步。不会因为从动轴速度波动而生产惯性力，带来不良动负荷影响。

当内、外环对应道槽处于由中心轴线AA、BB所形成的平面上时(如图3所示)，两道槽会重合而不能相交成菱形，钢球由于球笼的控制，仍处于∠COD的平分面上。

当轴间角α＝O时，所有钢球处于与内、外环轴线垂直的，阻力最小的圆面内。设内环直径为d，钢球直径为d₁，最大轴间角为α，联轴器的伸缩量为σ，内环轴大端直径为d₂，该结构为满足钢球及两半球笼均转过α/2，有如下相关尺寸：

外环滚道直槽长b＝d₁+dSinα/2+σ

球笼齿槽长b₁≥dSinα/2

半球笼齿宽m≤d₁-btgα/2

半球笼孔直径d₄≥d₂+dSinα/2

本实用新型结构也可用圆柱销代替钢球作传力件。图8为该圆柱销的形状图：销的两端为球冠，直径为SΦd₁，中间为圆柱，直径为Φd₅。相应的内、外环滚道直槽两侧为平面，槽底为圆弧，其余结构完全相同。由于销的两端为球冠，仍具有钢球运动的特点，中间为圆柱，使柱销与平面接触，改善了应力状况。这种联轴器可应用于中，低速重载

从上述结构及分析可知，本实用新型联轴器具有如下技术特征：

1、仍具有现有直槽型球笼式同步万向联轴器的技术特性，即转速同步，传动平稳，轴间角大(可达25°)，效率高，且具有伸缩性等优点。

2、加工制造简单容易。由于球笼剖分为两半，使加工制造大为简单。半球笼与外环没有配合面，且没有内、外之间的偏心距，精度容易达到。内、外环上的滚道直槽截面为半圆形，而不是椭圆形，加工方便，精度容易达到。

3、提高了承载能力。球笼不放置在内、外环之间，钢球在内、外环之间承受纯剪切作用，受力状况得到很大改善，承载能力得到极大提高，可应用于冲击震动强烈的重工行业。

4、装配极其简单方便。由于没有偏心距、球笼为剖分式半球笼，又有垫片可调整，装配精度很容易达到。

Claims (4)

1、半球笼式同步万向联轴器，由外环1、内环2、若干钢球3、两个半球笼4及右定心块9，左定心块11等构成，其特征在于：圆筒形的外环1的内圆柱面有若干钢球滚道直槽5，球形状的内环2上有若干滚道直槽6，若干钢球3置于内、外环相组合的滚道直槽内，作为内、外环之间的传力件，两个半球笼4紧挨内环2的轴向两侧，其内球面与内环相配合，两半球笼上的齿7在外环槽中与钢球两侧接触，右定心块9，左定心块11分别位于两半球笼4两侧，与其外球面相配合，并用调整垫片10、12调整两半球笼与内环之间的动配合间隙，然后将两定心块固定在内环轴8上，使两个半球笼与若干钢球，沿内环球体圆周可作往复转动，形成一个环形闭合受力体系，使钢球在运转中处于同一平面上。

2、根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于：外环1的内圆柱面与内环2的外球面直接接触，形成滑动配合。

3、根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于：外环1的内圆柱面上的滚道直槽5和内环外球面的滚道直槽6的截面是半圆形。

4、根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于半球笼4是一种具有内、外球面，一端具有直径为d₄的孔径，另一端圆周具有若干齿7的球台状壳体另件。

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