高强度离轴滑块式万向传输轴的制作方法

[]本发明属机械,确切的讲是一种改良型十字轴万向传输机构，以改善刚度、减小体积及增加使用寿命的新构造。

背景技术：

0、[背景技术]

1、万向联轴器有多种结构型式：例如：十字轴式、球笼式、球叉式、凸块式、球销式、球铰式、球铰柱塞式、三销式、三叉杆式、三球销式、铰杆式等；最常用的为十字轴式，其次为球笼式。在实际应用中，根据所传递转矩大小，分为重型、中型、轻型和小型。用来联接不同机构中的两根轴(主动轴和从动轴)，使之共同旋转，以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。国标规格有：十字轴式万向联轴器是用量较大的万向联轴器，轴承是十字轴式万向联轴器的易损件。几种大型十字轴式万向联轴器的主要区别在于轴承座和十字叉头的变化，形成不同结构形式。为保证主、从动轴的同步性，实际应用中均采用双联形式，双联的联接方式不外乎焊接或法兰盘通过螺栓联接，中间长短的变化可有多种形式。十字轴式万向联轴器十字头部件有以下形式：swc型整体性叉头十字轴式万向联轴器(jb/t 5513-2006)、swp型部分轴承座十字轴式万向联轴器(jb/t 3241-2005)、swz型整体轴承座十字轴式万向联轴器(jb/t3242-1993)、ws型小型双十字轴式万向联轴器(jb/t 5901-1991)、wsd型小型单十字轴式万向联轴器(jb/t 5901-1991)、swp型十字轴式万向联轴器用十字包、wgc型十字轴式万向联轴器用十字包(jb/t 7341.2-2006)。以上重型和小型十字轴式万向联轴器均为通用型，汽车行业不同车型有各自专用十字轴式万向联轴器或其他品种万向联轴器。例如轿车选用球笼式万向联轴器。此外农业机械、工业机械等运动机械产品也均有专用万向联轴器，起重大多数采用十字轴式万向联轴器。联轴器种类繁多，按照被联接两轴的相对位置和位置的变动情况，可以分为：①固定式联轴器。主要用于两轴要求严格对中并在工作中不发生相对位移的地方，结构一般较简单，容易制造，且两轴瞬时转速相同，主要有凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等。②可移式联轴器。主要用于两轴有偏斜或在工作中有相对位移的地方，根据补偿位移的方法又可分为刚性可移式联轴器和弹性可移式联轴器。刚性可移式联轴器利用联轴器工作零件间构成的动联接具有某一方向或几个方向的活动度来补偿，如牙嵌联轴器(允许轴向位移)、十字沟槽联轴器(用来联接平行位移或角位移很小的两根轴)、万向联轴器(用于两轴有较大偏斜角或在工作中有较大角位移的地方)、齿轮联轴器(允许综合位移)、链条联轴器(允许有径向位移)等，弹性可移式联轴器(简称弹性联轴器)利用弹性元件的弹性变形来补偿两轴的偏斜和位移，同时弹性元件也具有缓冲和减振性能，如蛇形弹簧联轴器、径向多层板簧联轴器、弹性圈栓销联轴器、尼龙栓销联轴器、橡胶套筒联轴器等。联轴器有些已经标准化。选择时先应根据工作要求选定合适的类型，然后按照轴的直径计算扭矩和转速，再从有关手册中查出适用的型号，最后对某些关键零件作必要的验算。

2、功能分类：用来把两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离，只有机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离。联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差，承载后的变形以及温度变化的影响等，会引起两轴相对位置的变化，往往不能保证严格的对中。根据联轴器有无弹性元件、对各种相对位移有无补偿能力，即能否在发生相对位移条件下保持联接功能以及联轴器的用途等，联轴器可分为刚性联轴器，挠性联轴器和安全联轴器。联轴器的主要类型、特点及其在作用类别在传动系统中的作用备注刚性联轴器只能传递运动和转矩，不具备其他功能包括凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等挠性联轴器无弹性元件的挠性联轴器，不仅能传递运动和转矩，而且具有不同程度的轴向、径向、角向补偿性能包括齿式联轴器、万向联轴器、链条联轴器、滑块联轴器、膜片联轴器等有弹性元件的挠性联轴器，能传递运动和转矩；具有不同程度的轴向、径向、角向补偿性能；还具有不同程度的减振、缓冲作用，改善传动系统的工作性能包括各种非金属弹性元件挠性联轴器和金属弹性元件挠性联轴器，各种弹性联轴器的结构不同，差异较大，在传动系统中的作用亦不尽相同安全联轴器传递运动和转矩，过载安全保护。挠性安全联轴器还具有不同程度的补偿性能包括销钉式、摩擦式、磁粉式、离心式、液压式等安全联轴器，联轴器的选择主要考虑所需传递轴转速的高低、载荷的大小、被联接两部件的安装精度等、回转的平稳性、价格等，参考各类联轴器的特性，选择一种合用的联轴器类型。

3、具体选择时可考虑以下几点：绝大多数联轴器均已标准化或规格化。设计者的任务是选用，而不是设计。选用联轴器的基本步骤如下：选择联轴器的类型根据传递载荷的大小，轴转速的高低，被联接两部件的安装精度等，参考各类联轴器特性，选择一种合用的联轴器类型。1)所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲减振功能的要求。例如，对大功率的重载传动，可选用齿式联轴器；对严重冲击载荷或要求消除轴系扭转振动的传动，可选用轮胎式联轴器等具有高弹性的联轴器。2)联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小。对于高速传动轴，应选用平衡精度高的联轴器，例如膜片联轴器等，而不宜选用存在偏心的滑块联轴器等。3)两轴相对位移的大小和方向。当安装调整后，难以保持两轴严格精确对中，或工作过程中两轴将产生较大的附加相对位移时，应选用挠性联轴器。例如当径向位移较大时，可选滑块联轴器，角位移较大或相交两轴的联接可选用万向联轴器等。4)联轴器的可靠性和工作环境。通常由金属元件制成的不需润滑的联轴器比较可靠；需要润滑的联轴器，其性能易受润滑完善程度的影响，且可能污染环境。含有橡胶等非金属元件的联轴器对温度、腐蚀性介质及强光等比较敏感，而且容易老化。5)由于制造、安装、受载变形和温度变化等原因，当安装调整后，难以保持两轴严格精确对中。存在一定程度的x、y方向位移和偏斜角ci。当径向位移较大时，可选滑块联轴器，角位移较大或相交两轴的联接可选用万向联轴器等。当工作过程中两轴产生较大的附加相对位移时，应选用挠性联轴器。

4、万向联轴器由于其偏差角度大,传递扭矩高等特点,被广泛应用于各类通用机械场合.万向联轴器常见类型有:通用型,高转速型,微型,可伸缩,大扭矩万向联轴器等诸多类型.ws.wsd小型十字轴万向联轴器适用于联接两轴轴线夹角β≤45°的传动轴系；传递公称转矩11.2～1120n·m的单十字轴万向联轴器和双十字轴万向联轴器.万向联轴器适用于联结空间同一平面上两轴轴线夹角β≤45o的传动场合,传递公称转矩11.2-1120n.m.wsd型为单十字万向联轴器,ws型为双十字万向联轴器每节最大轴间夹角45o.成品孔h7,可根据要求,开键槽,六方孔和四方孔.允许两轴间夹角在限定的范围内随工作需要而改变.

5、选型问题：

6、万向联轴器选型前必须明确先决条件和情况：1.从原动机到万向联轴器之间有无传动装置。若有传动比是多少，通过中间传动装置以后是几根轴输出，即是否有功率分流。考虑到原动机的类型、功率及其转速等。2.需要考虑到原动机的类型和选配十字轴式万向联轴器传递负荷的负荷类别：单向恒定负荷、脉动负荷或双向交变负荷。万向联轴器的安装状态如何。水平、垂直还是倾斜安装。要尽可能使其轴线折角小于3度，如果不得已倾斜安装，要确定水平和垂直角是多少。3.考虑到原动机的工作环境是怎样的，是否有高温、粉尘、水淋、化学腐蚀等恶劣环境条件的影响，根据使用环境的不同选择相应类型的万向联轴器。4.需要知道万向联轴器两端要求的联接形式及具体的安装尺寸，以及要了解否有安装托架等特殊要求。5.十字轴式万向联轴器本身的转速是多少。是否需要进行动平衡。要求动平衡或平衡，要求哪一级别的平衡品质等级。6.安装位置是否有限制。具体安装长度是多少，是否需要伸缩。要求伸缩时，万向联轴器最短状态下向外的伸长量是多少。对于不需要伸缩的万向联轴器必须考虑轴向尺寸误差的补偿，应确定在系统中进行补偿的位置。通过对以上先决条件的了解，逐步确定万向轴的规格，最后确定选择哪一种结构形式。万向联轴器的结构形式有十字轴式、球笼式、球叉式、凸块式、球销式、球铰式、球铰柱塞式、三销式、三叉杆式、三球销式、铰杆式等，最常用的为十字轴式，其次为球笼龙，在实际应用中根据所传递转矩大小分为重型、中型、轻型和小型。要想从如此多的万向联轴器中选择一款适合原动机使用的联轴器就需要深刻了解以上所述的先决条件和外界影响因素。

技术实现思路

0、[技术实现要素：]

1、本发明的目的：克服已有技术的不足之处,主要是改善在高的传输力矩下的加小体积，增加使用寿命，同时保持精度不变。

2、本发明的特点：结构紧凑，传输效率及传输精度高，使用寿命长。

3、本发明技术关键：采用离轴圆周滑动的特种结构及布局，采用离轴滑块模式(所谓离轴转动，就是约束滑块的回转中心不在旋转物件的对称中心上，而在滑块的几何中心之外，叫离轴；比如圆盘的回转中心在其几何中心，一段圆弧的回转中心在圆弧的几何中心之外)，兼顾各项指标。

4、具体技术实现要素：

5、高强度离轴滑块式万向传输轴结构包括端轴套、正交轴体、铰杆组成；端轴套是一个与传输轴刚性相连，且带有一个垂直于传输轴的转轴或轴孔的一个连接件，正交轴体是一个具有正交轴线的一对转轴或轴孔或弧形滑槽、弧形滑条构造的连接体；铰杆是两端带有轴或轴孔或弧形滑条、弧形滑槽构造的部件，且两端的轴或轴孔相互垂直；为了兼顾各滑动连接构造的强度的均衡性，所以弧形滑条匹配弧形滑槽的构造对，至少是一组，或者是所有的滑动配合位置都是用弧形滑条匹配弧形滑槽的构造；因为滑条与滑槽之间的配合有着紧凑型，易于在小的尺度内匹配高的强度，分散里的分布，有利于增长寿命及保障长期精度。

6、高强度离轴滑块式万向传输轴的装配关系：作为连接体的正交轴体，是通过将正交轴体的轴或轴孔分别与端轴套及铰杆的轴孔或轴相互铰接；或者是将正交轴体的弧形滑条、弧形滑槽构造分别与端轴套及铰杆的弧形滑槽、弧形滑条的构造滑动连接；

7、高刚度精密滚珠涡轮蜗杆系统的工作原理：

8、当端轴套刚性连接2根方向不平行的转轴时，由于铰杆的方位取决于，每个端部区域的2个正交轴，正好是2个自由度；所以铰杆具有全方向的指向功能，所以2根方向不平行的转轴具有转动传输功能。其特征就在于：构造中至少包括是一组弧形滑条匹配弧形滑槽的成对构造，或者是所有的滑动配合位置都是用弧形滑条匹配弧形滑槽的构造；弧形滑条、弧形滑槽构造分别加工在轴套、正交轴体、铰杆的连接部位上，连接处一定是弧形滑槽、弧形滑条的互相对接配合关系。

9、进一步：铰杆是通过铰轴或离轴铰轴连接2个正交轴体的部件(或者是轴线非相交的正交轴体部件)；

10、进一步：上述正交轴体的其特征是：正交轴体的2个正交轴的轴线是相交的正交直线，或者是正交的异面直线。