CN102661327A - 可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置，其包括滚珠花键式传动轴（A）、1号十字轴式万向节双叉法兰（B）及2号十字轴式万向节双叉法兰（C）。滚珠花键式传动轴（A）包括花键套管（1）、花键套（2）、花键轴（3）、花键轴联接法兰（4）、法兰盘压盖（5）与6列花键轴滚动钢球（8）。1号十字轴式万向节双叉法兰（B）的一端通过2号法兰端面键（15）与滚珠花键式传动轴（A）中的花键套管（1）固定连接，2号十字轴式万向节双叉法兰（C）的一端通过3号法兰端面键（16）与滚珠花键式传动轴（A）中的花键轴联接法兰（4）固定连接，可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置的轴向伸缩量为±20mm，轴线折角为9度。

Description

可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置

技术领域

本发明涉及一种机械传动装置，更具体地说，本发明涉及一种可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置。

背景技术

目前，我国机械行业领域中所采用的万向传动装置一般由万向节及传动轴组成，根据所采用的万向节的不同结构，万向传动装置可分为主要有十字轴式、双联式、球叉式以及球笼式万向传动装置。其中十字轴万向传动装置因其结构简单，工作可靠、传动效率高得到了广泛的应用，配以十字轴万向节的花键轴多工作在高速的旋转环境，能够传递较大的转矩，同时要求在轴向能够快速的伸缩。现在采用的矩形齿花键、渐开线齿形花键以及三角形齿花键在与轴的传递过程中为平动摩擦，使花键齿磨损，并产生较高的热量，导致两者的配合间隙变大，造成了传动轴的径向跳动，降低了工作的可靠性与传递效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的问题，提出了一种能实现较大轴向伸缩速度，同时能传递较大扭矩且具有较高传动效率的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置包括滚珠花键式传动轴、1号十字轴式万向节双叉法兰及2号十字轴式万向节双叉法兰。

所述的滚珠花键式传动轴包括花键套管、花键套、花键轴、花键轴联接法兰、法兰盘压盖、1号连接楔键、2号连接楔键、6列花键轴滚动钢球、1号连接平键与2号连接平键。

花键套管套装在花键套上并采用1号连接平键与2号连接平键连接，套装有花键套管的花键套套装在花键轴的左端，6列花键轴滚动钢球装入由花键套与花键轴所构成的6条通道内，花键轴联接法兰套装在花键轴右端的锥形轴上并采用1号连接楔键与2号连接楔键连接，法兰盘压盖通过螺栓固定连接在花键轴中锥形轴的右端面上，法兰盘压盖的环形左端面与花键轴联接法兰锥形孔的右端面接触连接。

1号十字轴式万向节双叉法兰的一端通过螺栓及2号法兰端面键与滚珠花键式传动轴中的花键套管固定连接，2号十字轴式万向节双叉法兰的一端通过螺栓及3号法兰端面键与滚珠花键式传动轴中的花键轴联接法兰固定连接，所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置的轴向伸缩量为±20mm，轴线折角为9度。

技术方案中所述的花键套管是一管类结构件，外圆柱面呈阶梯状结构，花键套管的大端沿轴向均布有螺纹孔，花键套管大端的端面上设置有安装2号法兰端面键的键槽，花键套管通孔的内圆柱面上沿轴向设置有两个互为对称的安装1号连接平键及2号连接平键的键槽；技术方案中所述的花键套为圆柱状的环形结构件，花键套的外圆柱面上设置有上下对称的安装1号连接平键及2号连接平键的两个键槽，花键套通孔的内圆柱面上沿轴向均布有三组花键槽，即相邻两组花键槽之间的夹角为120度，每组花键槽由两列相互平行的贯通花键套的横截面为半圆形的凹槽组成；技术方案中所述的花键轴的左端是圆柱体形部分，圆柱体的圆柱面上沿轴向均布有三组花键槽，相邻两组花键槽之间的夹角为120度，每组花键槽由两列相互平行的横截面为半圆形的贯通的凹槽组成，花键轴的右端是锥形轴，锥度为1：10，锥形轴的锥形面的上下对称地设置有两个安装1号连接楔键与2号连接楔键的楔键槽，锥形轴的右端面上有设置有四个安装法兰盘压盖的螺纹孔；技术方案中所述的花键轴联接法兰是一管类结构件，外圆柱面呈阶梯状结构，花键轴联接法兰的中心线上设置有阶梯通孔，阶梯通孔的左端为锥形孔，其锥度为1：10，右端为圆柱通孔，花键轴联接法兰锥形孔的内锥面上设置两个对称的结构相同的安装1号连接楔键与2号连接楔键的楔键槽，花键轴联接法兰的大端沿轴向均布有螺纹孔，花键轴联接法兰的右端面上设置有安装3号法兰端面键的键槽；技术方案中所述的1号十字轴式万向节双叉法兰与2号十字轴式万向节双叉法兰结构相同。1号连接楔键与2号连接楔键结构相同。1号连接平键与2号连接平键结构相同；技术方案中所述的6列花键轴滚动钢球是包括6个单列花键轴滚动钢球，每列包括9个花键轴滚动钢球，6×9个花键轴滚动钢球结构相同。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置采用滚珠花键连接，受力均匀，导向性好，通过滚珠在花键轴及花键套配合形成的圆形通道内滚动，实现了传动轴轴向伸缩运动，在轴向伸缩运动的同时可传递更大的扭矩。

2.本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置的滚珠花键连接，满足了较大轴向伸缩速度的传动要求。

3.本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置将普通十字轴万向联轴器花键副的滑动摩擦配合方式转变为滚动摩擦配合方式，避免了由于大扭矩传递时平动摩擦产生大量热量而引起的热蚀等现象，从而减少了机械损失，提高了传动效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置的轴测投影图；

图2是本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置主视图上的全剖视图；

图3是本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置的分解式轴测投影图；

图4是本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置中的滚珠花键式传动轴的轴测投影图；

图5是图4中M-M位置的剖视图；

图6是图4中N-N位置的剖视图;

图7是本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置中的滚珠花键式传动轴的分解式轴测投影图；

图8-a是本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置中的花键套管的轴测投影图;

图8-b是本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置中的花键套管主视图上的全剖视图；

图9-a是本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置中的花键套的轴测投影图;

图9-b是本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置中的花键套主视图上的全剖视图；

图10是本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置中的花键轴的轴测投影图；

图11-a是图10中H-H位置的剖视图;

图11-b是图10中K-K位置的剖视图;

图12-a是本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置中的花键轴联接法兰的轴测投影图;

图12-b是本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置中的花键轴联接法兰主视图上的全剖视图；

图13是本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置中的法兰盘压盖的轴测投影图；

图14是本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置中的1号十字轴式万向节双叉法兰的轴测投影图;

图15是本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置中的十字轴式万向节双叉法兰的分解式轴测投影图；

图16是本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置中的单个万向节法兰与十字轴装配关系的轴测投影图；

图17是本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置中的万向节法兰端面键的轴测投影图；

图中：A.滚珠花键式传动轴，B.1号十字轴式万向节双叉法兰，C.2号十字轴式万向节双叉法兰，1.花键套管，2.花键套，3.花键轴，4.花键轴联接法兰5.法兰盘压盖，6.1号连接楔键，7.2号连接楔键，8.6列花键轴滚动钢球，9.1号连接平键，10.2号连接平键，11.1号法兰端面键，12.1号万向节法兰，13.1号十字轴，14.2号万向节法兰，15.2号法兰端面键，16.3号法兰端面键，17.3号万向节法兰，18.2号十字轴，19.4号万向节法兰，20.4号法兰端面键，21.1号十字轴轴承，22.2号十字轴轴承，23.3号十字轴轴承，24.4号十字轴轴承。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1至图3，本发明所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置主要由滚珠花键式传动轴A、1号十字轴式万向节双叉法兰B及2号十字轴式万向节双叉法兰C组成。所述的1号十字轴式万向节双叉法兰B和2号十字轴式万向节双叉法兰C结构相同，1号十字轴式万向节双叉法兰B与2号十字轴式万向节双叉法兰C和所述的滚珠花键式传动轴A的两端固定连接，并使1号十字轴式万向节双叉法兰B与2号十字轴式万向节双叉法兰C和滚珠花键式传动轴A同轴，构成所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置的两个联接端，其中1号十字轴式万向节双叉法兰B的一端通过螺栓及2号法兰端面键15与滚珠花键式传动轴A的花键套管1固定连接，1号十字轴式万向节双叉法兰B的另一端通过螺栓及1号法兰端面键11与输出轴或动力接收端固定联接。2号十字轴式万向节双叉法兰C的一端通过螺栓及3号法兰端面键16与滚珠花键式传动轴A的花键轴联接法兰4固定连接，2号十字轴式万向节双叉法兰C的另一端通过螺栓及4号法兰端面键20与输出轴或动力接收端固定联接。所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置的轴向伸缩量为±20mm，轴线折角为9°。

参阅图4至图7，所述的滚珠花键式传动轴A主要由花键套管1、花键套2、花键轴3、花键轴联接法兰4、法兰盘压盖5、1号连接楔键6、2号连接楔键7、6列花键轴滚动钢球8、1号连接平键9及2号连接平键10组成。所述的花键套管1通过1号连接平键9及2号连接平键10与花键套2成套装刚性连接，花键套管1与花键套2之间在圆周方向没有相对运动，在轴向可相对滑动便于拆装，实现两者的动力传递；所述的花键套2通过6列花键轴滚动钢球8套装在花键轴3上成滑动连接，6列花键轴滚动钢球8在花键套2及花键轴3所构成的圆形通道内滚动，实现了所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置的轴向伸缩。所述的花键轴联接法兰4通过1号连接楔键6与2号连接楔键7套装在花键轴3中的锥形轴端成刚性连接，并通过花键轴3的锥形轴端端面上的四个螺纹孔与法兰盘压盖5螺栓连接，实现花键轴联接法兰4与花键轴3之间的定位，并达到要求的预紧力。

参阅图8-a与图8-b，所述的花键套管1是一管类结构件，外圆柱面呈阶梯状，花键套管1的大端沿轴向均布有螺纹孔，花键套管1大端的端面上设置有通过花键套管1回转中心的安装2号法兰端面键15的键槽，通过螺栓及2号法兰端面键15与1号十字轴式万向节双叉法兰B连接，实现动力的传递；花键套管1通孔的内圆柱面上沿轴向设置有两个互为对称的键槽，通过1号连接平键9及2号连接平键10实现与花键套2的联接，同时花键套管1与花键套2为过盈配合。

参阅图9-a与图9-b，所述的花键套2为圆柱状的环形结构件，采用整体材料制造，其外圆柱面上设置有上下对称的两个键槽，通过1号连接平键9及2号连接平键10实现与花键套管1的联接。花键套2通孔的内圆柱面上沿轴向均布有三组花键槽，即相邻两组花键槽之间的夹角（圆心角）为120度，每组花键槽由两列相互平行的横截面为半圆形的贯通花键套2的凹槽组成，构成了滚珠花键式传动轴A的外花键。

参阅图10、图11-a与图11-b，所述的花键轴3采用整体材料制造，一（左）端是长的圆柱体形部分，圆柱体的圆柱面上沿轴向均布有三组花键槽，即相邻两组花键槽之间的夹角（圆心角）为120度，每组花键槽由两列相互平行的横截面为半圆形的贯通花键轴3的凹槽组成，构成了滚珠花键式传动轴A的内花键，花键轴3的内花键与花键套2的外花键对应安装配合构成了供6列花键轴滚动钢球8滚动的通道，每列包括9个花键轴滚动钢球，6×9个花键轴滚动钢球结构相同；花键轴3的另一（右）端是短的锥形轴，锥度为1：10，锥形轴的外锥形面的上下对称地设置有两个楔键槽，实现与花键轴联接法兰4的联接，同时锥形轴的右端面上有设置有四个螺纹孔，法兰盘压盖5通过螺栓与锥形轴的右端面固定连接，法兰盘压盖5的环形左端面与花键轴联接法兰4锥形孔的右端面接触连接，实现花键轴联接法兰4与花键轴3的紧密配合，并达到所要求的预紧力。

参阅图12-a与图12-b，所述的花键轴联接法兰4是一管类结构件，外圆柱面呈阶梯状，花键轴联接法兰4的中心线上设置有阶梯通孔，阶梯通孔的一（左）端为锥形孔，其锥度为1：10，右端为圆柱通孔，花键轴联接法兰4锥形孔内锥面上设置两个对称的结构相同的楔键槽，通过1号连接楔键6、2号连接楔键7与花键轴3的锥形轴紧密联接，花键轴联接法兰4的大端沿轴向均布有螺纹孔，花键轴联接法兰4的右端面上设置有安装3号法兰端面键16的键槽，通过螺栓及3号法兰端面键16和2号十字轴式万向节双叉法兰C联接，实现动力传递。

参阅图13，所述的法兰盘压盖5一（左）侧设置有3mm的突台，突台压入花键轴联接法兰4右端的圆柱通孔内，法兰盘压盖5的边缘卡在花键轴联接法兰4的凸肩上，法兰盘压盖5上设置有四个通孔，通过螺栓与花键轴3锥形轴的右端面上设置的四个螺纹孔固定联接，达到所要求的预紧力。

参阅图14至图17，所述的1号十字轴式万向节双叉法兰B是由1号法兰端面键11、1号万向节法兰12、1号十字轴13、2号万向节法兰14、2号法兰端面键15、1号十字轴轴承21、2号十字轴轴承22、3号十字轴轴承23与4号十字轴轴承24组成，所述的1号十字轴式万向节双叉法兰B参照SWC225BH产品制造。

所述1号十字轴13为垂直相交的两根轴所组成的对称结构件，每根轴的两端为工作轴颈，十字轴13共有四个轴颈。1号十字轴13上回转轴线共线的对称的一对工作轴颈通过锁片螺钉套装有1号十字轴轴承21和2号十字轴轴承22，套装有1号十字轴轴承21和2号十字轴轴承22的一对工作轴颈安装在1号万向节法兰12上的两节叉孔内为转动连接，1号十字轴13上回转轴线共线的对称的另一对工作轴颈通过锁片螺钉套装有3号十字轴轴承23和4号十字轴轴承24，套装有3号十字轴轴承23和4号十字轴轴承24的一对工作轴颈安装在2号万向节法兰14上的两节叉孔内为转动连接。所述的1号法兰端面键11与2号法兰端面键15结构相同，1号法兰端面键11与2号法兰端面键15皆为对称的条形结构件，起到径向固定的作用。

参阅图3，所述的2号十字轴式万向节双叉法兰C是由3号法兰端面键16、3号万向节法兰17、2号十字轴18、4号万向节法兰19、4号法兰端面键20、5号十字轴轴承、6号十字轴轴承、7号十字轴轴承与8号十字轴轴承组成，所述的2号十字轴式万向节双叉法兰C参照SWC225BH产品制造。

所述的2号十字轴18为垂直相交的两根轴所组成的对称结构件，每根轴的两端为工作轴颈，2号十字轴18共有四个工作轴颈。2号十字轴18上回转轴线共线的对称的一对工作轴颈通过锁片螺钉套装有5号十字轴轴承与6号十字轴轴承，套装有5号十字轴轴承与6号十字轴轴承的一对工作轴颈安装在3号万向节法兰17上的两节叉孔内为转动连接，2号十字轴18上回转轴线共线的对称的另一对工作轴颈通过锁片螺钉套装有7号十字轴轴承与8号十字轴轴承，套装有7号十字轴轴承与8号十字轴轴承的一对工作轴颈安装在4号万向节法兰19上的两节叉孔内为转动连接，所述的3号法兰端面键16与4号法兰端面键20皆为对称的条形结构件，起到径向固定的作用。

所述的1号十字轴式万向节双叉法兰B与2号十字轴式万向节双叉法兰C结构相同。即1号法兰端面键11、2号法兰端面键15、3号法兰端面键16与4号法兰端面键20结构相同；1号万向节法兰12、2号万向节法兰14、3号万向节法兰17与4号万向节法兰19结构相同；1号十字轴13与2号十字轴18结构相同；1号十字轴轴承21、2号十字轴轴承22、3号十字轴轴承23、4号十字轴轴承24、5号十字轴轴承、6号十字轴轴承、7号十字轴轴承与8号十字轴轴承结构相同，同采用标准号为GB/276的深沟球的轴承。

Claims (7)

1.一种可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置，其特征在于，所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置包括滚珠花键式传动轴（A）、1号十字轴式万向节双叉法兰（B）及2号十字轴式万向节双叉法兰（C）；

所述的滚珠花键式传动轴（A）包括花键套管（1）、花键套（2）、花键轴（3）、花键轴联接法兰（4）、法兰盘压盖（5）、1号连接楔键（6）、2号连接楔键（7）、6列花键轴滚动钢球（8）、1号连接平键（9）与2号连接平键（10）；

花键套管（1）套装在花键套（2）上并采用1号连接平键（9）与2号连接平键（10）连接，套装有花键套管（1）的花键套（2）套装在花键轴（3）的左端，6列花键轴滚动钢球（8）装入由花键套（2）与花键轴（3）所构成的6条通道内，花键轴联接法兰（4）套装在花键轴（3）右端的锥形轴上并采用1号连接楔键（6）与2号连接楔键（7）连接，法兰盘压盖（5）通过螺栓固定连接在花键轴（3）中锥形轴的右端面上，法兰盘压盖（5）的环形左端面与花键轴联接法兰（4）锥形孔的右端面接触连接；

1号十字轴式万向节双叉法兰（B）的一端通过螺栓及2号法兰端面键（15）与滚珠花键式传动轴（A）中的花键套管（1）固定连接，2号十字轴式万向节双叉法兰（C）的一端通过螺栓及3号法兰端面键（16）与滚珠花键式传动轴（A）中的花键轴联接法兰（4）固定连接，所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置的轴向伸缩量为±20mm，轴线折角为9度。

2.按照权利要求1所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置，其特征在于，所述的花键套管（1）是一管类结构件，外圆柱面呈阶梯状结构，花键套管（1）的大端沿轴向均布有螺纹孔，花键套管（1）大端的端面上设置有安装2号法兰端面键（15）的键槽，花键套管（1）通孔的内圆柱面上沿轴向设置有两个互为对称的安装1号连接平键（9）及2号连接平键（10）的键槽。

3.按照权利要求1所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置，其特征在于，所述的花键套（2）为圆柱状的环形结构件，花键套（2）的外圆柱面上设置有上下对称的安装1号连接平键（9）及2号连接平键（10）的两个键槽，花键套（2）通孔的内圆柱面上沿轴向均布有三组花键槽，即相邻两组花键槽之间的夹角为120度，每组花键槽由两列相互平行的贯通花键套（2）的横截面为半圆形的凹槽组成。

4.按照权利要求1所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置，其特征在于，所述的花键轴（3）的左端是圆柱体形部分，圆柱体的圆柱面上沿轴向均布有三组花键槽，相邻两组花键槽之间的夹角为120度，每组花键槽由两列相互平行的横截面为半圆形的贯通的凹槽组成，花键轴（3）的右端是锥形轴，锥度为1：10，锥形轴的锥形面的上下对称地设置有两个安装1号连接楔键（6）与2号连接楔键（7）的楔键槽，锥形轴的右端面上有设置有四个安装法兰盘压盖（5）的螺纹孔。

5.按照权利要求1所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置，其特征在于，所述的花键轴联接法兰（4）是一管类结构件，外圆柱面呈阶梯状结构，花键轴联接法兰（4）的中心线上设置有阶梯通孔，阶梯通孔的左端为锥形孔，其锥度为1：10，右端为圆柱通孔，花键轴联接法兰（4）锥形孔的内锥面上设置两个对称的结构相同的安装1号连接楔键（6）与2号连接楔键（7）的楔键槽，花键轴联接法兰（4）的大端沿轴向均布有螺纹孔，花键轴联接法兰（4）的右端面上设置有安装3号法兰端面键（16）的键槽。

6.按照权利要求1所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置，其特征在于，所述的1号十字轴式万向节双叉法兰（B）与2号十字轴式万向节双叉法兰（C）结构相同；1号连接楔键（6）与2号连接楔键（7）结构相同；1号连接平键（9）与2号连接平键（10）结构相同。

7.按照权利要求1所述的可伸缩滚珠花键式十字轴万向传动装置，其特征在于，所述的6列花键轴滚动钢球（8）是包括6个单列花键轴滚动钢球，每列包括9个花键轴滚动钢球，6×9个花键轴滚动钢球结构相同。

Images