萬向十字軸制造技術

針對現有重載及超重載領域的萬向聯軸器中的萬向十字軸于應力集中而極易產生疲勞斷裂的技術難題，本發明專利技術提供一種能夠減少應力集中的萬向十字軸，在每個軸頭的底部與基體之間均設有一個呈近似圓錐狀過渡臺，每個軸頭同與其相連接的呈近似圓錐狀過渡臺平滑過渡；在軸截面上，近似圓錐狀過渡臺母線均為橢圓弧線。本發明專利技術有益的技術效果是：通過在萬向十字軸的基體與軸頭之間分別設置了一個呈近似圓錐狀過渡臺，每個呈近似圓錐狀過渡臺同與之相連接的軸頭根部和基體之間均為平滑的過渡，且無截面形狀的突變，從而減輕了十字軸軸頭根部的應力集中，提高了十字軸的強度，減少了疲勞斷裂的可能性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于萬向聯軸器
，具體涉及用于重載及超重載領域的萬向聯軸器內的萬向十字軸。
技術介紹
目前，廣泛應用在熱連軋粗軋機、大型型鋼軋機、穿孔機、中寬厚板及爐卷軋機等重型機械的主傳動裝置上的重載及超重載十字軸式萬向聯軸器的萬向十字軸極易壞損:一方面是由于用在上述大型設備中的重載及超重載萬向聯軸器的體積龐大，回轉直徑HO在Φ 650mm至1300mm之間，扭矩在2300KN.m至19405KN.m，導致其在運行時受到的沖擊載荷和扭矩很大；另一方面，其在作業過程中還要受到頻率很高的交變沖擊載荷。因此，重載及超重載十字軸式萬向聯軸器的關鍵部件萬向十字軸極易發生斷裂而導致報廢。造成上述斷裂的機理是:萬向十字軸是重載及超重載十字軸式萬向聯軸器中的關鍵部件，也是薄弱部件，萬向十字軸的軸頸根部的疲勞斷裂是其主要的失效形式。要解決該部件的強度問題存在如下幾個技術難點:首先，受設備空間的制約，不能通過增加萬向十字軸尺寸的方式來提高重載及超重載十字軸式萬向聯軸器整體的承載能力；其次，本裝置在運行中存在應力集中的問題，應力集中導致萬向十字軸軸頸底部的疲勞斷裂；最后，現有技術中的萬向十字軸主要采用鋼坯熱鍛成型，再以數控機床加工其軸頸，而萬向十字軸的軸頸根部的過渡結構大多采用單圓弧面平滑過渡或者臺階型過渡。采用單圓弧面過渡的萬向十字軸易因為過渡圓弧尺寸過大而受到十字軸結構尺寸的限制，無法克服應力集中的問題，在這種過渡方式下的萬向十字軸依然在軸頸根部產生應力集中，在使用中仍舊容易發生斷裂，此外該結構的機械加工難度較大，工藝性欠佳，影響生產效率的提高；采用臺階型過渡圓角進行過渡的萬向十字軸存在截面形狀的突然變化，在這些形狀突變處存在較大的應力集中現象，故也無法有效解決易斷裂的問題。
技術實現思路
針對現有重載及超重載領域的萬向聯軸器中的萬向十字軸于應力集中而極易反生疲勞斷裂的技術難題，本專利技術提供一種能夠減少萬向十字軸的軸頭根部的應力集中，提高零件結構強度及工藝性的萬向節十字軸。其具體結構為: 萬向十字軸，由球體狀的基體I及自基體I的四個方向延伸出的與軸承相連的、形狀一致的軸頭組成，即由基體1、第一軸頭21、第二軸頭22、第三軸頭23和第四軸頭24組成，在每個軸頭的底部與基體I之間均設有一個呈近似圓錐狀過渡臺，每個軸頭同與其相連接的呈近似圓錐狀過渡臺平滑過渡；即第一軸頭21的底部設有第一軸頭近似圓錐狀過渡臺211，第一軸頭近似圓錐狀過渡臺211的底部與基體I相連接且第一軸頭近似圓錐狀過渡臺211的側面與基體I相切；第二軸頭22的底部設有第二軸頭近似圓錐狀過渡臺221，第二軸頭近似圓錐狀過渡臺221的底部與基體I相連接且第二軸頭近似圓錐狀過渡臺221的側面與基體I相切；第三軸頭23的底部設有第三軸頭近似圓錐狀過渡臺231，第三軸頭近似圓錐狀過渡臺231的底部與基體I相連接且第三軸頭近似圓錐狀過渡臺231的側面與基體I相切；第四軸頭24的底部設有第四軸頭近似圓錐狀過渡臺241，第四軸頭近似圓錐狀過渡臺241的底部與基體I相連接且第四軸頭近似圓錐狀過渡臺241的側面與基體I相切；第一軸頭近似圓錐狀過渡臺211、第二軸頭近似圓錐狀過渡臺221、第三軸頭近似圓錐狀過渡臺231和第四軸頭近似圓錐狀過渡臺241的形狀與尺寸相同；在軸截面上，近似圓錐狀過渡臺母線3均為橢圓弧線。此外，第一軸頭近似圓錐狀過渡臺211的底邊與第二軸頭近似圓錐狀過渡臺221的底邊相切于點A，第二軸頭近似圓錐狀過渡臺221的底邊與第三軸頭近似圓錐狀過渡臺231的底邊相切于點B，第三軸頭近似圓錐狀過渡臺231的底邊與第四軸頭近似圓錐狀過渡臺241的相切于點C，第四軸頭近似圓錐狀過渡臺241的底邊與第一軸頭近似圓錐狀過渡臺211的相切于點D ;所述點A、點B、點C和點D共面。此外,設第一軸頭21和第二軸頭22沿第一對稱面401鏡像對稱,第二軸頭22和第三軸頭23沿第二對稱面402鏡像對稱，第三軸頭23和第四軸頭24沿第三對稱面403鏡像對稱，第四軸頭24和第一軸頭21沿第四對稱面404鏡像對稱；在軸截視面上，構成近似圓錐狀過渡臺母線3的橢圓弧線的橢圓短軸a均位于相鄰兩個十字軸頭的對稱面上；即第一軸頭近似圓錐狀過渡臺211右側的母線3的短軸a位于第一對稱面401上，第一軸頭近似圓錐狀過渡臺211左側的母線3的短軸a位于第四對稱面404上；第二軸頭近似圓錐狀過渡臺221上方的母線3的短軸a位于第一對稱面401上，第二軸頭近似圓錐狀過渡臺221下方的母線3的短軸a位于第二對稱面402上；第三軸頭近似圓錐狀過渡臺231右側母線3的短軸a位于第二對稱面402上，第三軸頭近似圓錐狀過渡臺231左側母線3的短軸a位于第三對稱面403上；第四軸頭近似圓錐狀過渡臺241下方母線3的短軸a位于第三對稱面403上，第四軸頭近似圓錐狀過渡臺241上方的母線3的短軸a位于第四對稱面上404上。此外，萬向十字軸的回轉直徑HO的范圍在600mm至1300mm之間，構成近似圓錐狀過渡母線3的橢圓弧線的橢圓的短軸a的長度范圍為在0.1X(回轉直徑H0-2X軸頭長度Hl-軸頭直徑D)至2X (回轉直徑H0-2X軸頭長度Hl-軸頭直徑D)之間；構成近似圓錐狀過渡母線3的橢圓弧線橢圓的短軸a和構成近似圓錐狀過渡母線3的橢圓弧線橢圓的長軸b的比值在0.20至0.60之間，其中，優選的構成近似圓錐狀過渡母線3的橢圓弧線橢圓的短軸a和構成近似圓錐狀過渡母線3的橢圓弧線橢圓的長軸b的比值是在0.45至0.50之間。;呈近似圓錐狀過渡臺的臺高H2的范圍是在0.25X (回轉直徑H0-2X軸頭長度Hl-軸頭直徑D)至0.3535 X (回轉直徑H0-2X軸頭長度Hl-軸頭直徑D)之間。有益的技術效果 本專利技術所述的萬向十字軸的基體與四個軸頭之間分別設置了一個呈近似圓錐狀過渡臺，每個呈近似圓錐狀過渡臺同與之相連接的軸頭根部和基體之間均為平滑的過渡，無截面形狀的突變，因而減輕了十字軸軸頭根部的應力集中，提高了十字軸的強度，減少了疲勞斷裂的可能性。附圖說明圖1是本專利技術的主視圖。圖2是圖1俯視圖。圖3是圖2的A-A剖視圖。圖4是圖3中E區的局部放大圖。圖5是圖3中F區的局部放大圖。圖6是圖3中G區的局部放大圖。圖7是圖3中H區的局部放大圖。圖8是圖1的立體圖。圖9是實施例1在五種扭矩條件下的檢測結果。圖10是實施例2在五種扭矩條件下的檢測結果。圖11是實施例3在五種扭矩條件下的檢測結果。圖中的序號為:基體1、第一軸頭21、第二軸頭22、第三軸頭23、第四軸頭24、第一軸頭近似圓錐狀過渡臺211、第二軸頭近似圓錐狀過渡臺221、第三軸頭近似圓錐狀過渡臺231、第四軸頭近似圓錐狀過渡臺241、近似圓錐狀過渡臺母線3、第一對稱面401、第二對稱面402、第三對稱面403、第四對稱面404。具體的實施方法 現結合附圖詳細說明本專利技術的具體結構。實施例1 參見圖1，萬向十字軸，由球體狀的基體I及自基體I的四個方向延伸出的與軸承相連的、形狀一致的軸頭組成，即由基體1、第一軸頭21、第二軸頭22、第三軸頭23和第四軸頭24組成，在每個軸頭的底部與基體I之間均設有一個呈近似圓錐狀過渡臺，每個軸頭同與其相連接的呈近似圓錐狀過渡臺平滑過渡本文檔來自技高網...

【技術保護點】
萬向十字軸，由球體狀的基體（1）及自基體（1）的四個方向延伸出的與軸承相連的、形狀一致的軸頭組成，即由基體（1）、第一軸頭（21）、第二軸頭（22）、第三軸頭（23）和第四軸頭（24）組成，其特征在于，在每個軸頭的底部與基體（1）之間均設有一個呈近似圓錐狀過渡臺，每個軸頭同與其相連接的呈近似圓錐狀過渡臺平滑過渡；即第一軸頭（21）的底部設有第一軸頭近似圓錐狀過渡臺（211），第一軸頭近似圓錐狀過渡臺（211）的底部與基體（1）相連接且第一軸頭近似圓錐狀過渡臺（211）的側面與基體（1）相切；第二軸頭（22）的底部設有第二軸頭近似圓錐狀過渡臺（221），第二軸頭近似圓錐狀過渡臺（221）的底部與基體（1）相連接且第二軸頭近似圓錐狀過渡臺221的側面與基體（1）相切；第三軸頭（23）的底部設有第三軸頭近似圓錐狀過渡臺（231），第三軸頭近似圓錐狀過渡臺（231）的底部與基體（1）相連接且第三軸頭近似圓錐狀過渡臺（231）的側面與基體（1）相切；第四軸頭（24）的底部設有第四軸頭近似圓錐狀過渡臺（241），第四軸頭近似圓錐狀過渡臺（241）的底部與基體（1）相連接且第四軸頭近似圓錐狀過渡臺241的側面與基體（1）相切；第一軸頭近似圓錐狀過渡臺（211）、第二軸頭近似圓錐狀過渡臺（221）、第三軸頭近似圓錐狀過渡臺（231）和第四軸頭近似圓錐狀過渡臺（241）的形狀與尺寸相同；在軸截面上，近似圓錐狀過渡臺母線（3）均為橢圓弧線。...

【技術特征摘要】
1.萬向十字軸，由球體狀的基體(1)及自基體(1)的四個方向延伸出的與軸承相連的、形狀一致的軸頭組成，即由基體(1)、第一軸頭(21)、第二軸頭(22)、第三軸頭(23)和第四軸頭(24)組成，其特征在于，在每個軸頭的底部與基體(1)之間均設有一個呈近似圓錐狀過渡臺，每個軸頭同與其相連接的呈近似圓錐狀過渡臺平滑過渡；即第一軸頭(21)的底部設有第一軸頭近似圓錐狀過渡臺(211)，第一軸頭近似圓錐狀過渡臺(211)的底部與基體(1)相連接且第一軸頭近似圓錐狀過渡臺(211)的側面與基體(1)相切；第二軸頭(22)的底部設有第二軸頭近似圓錐狀過渡臺(221)，第二軸頭近似圓錐狀過渡臺(221)的底部與基體(1)相連接且第二軸頭近似圓錐狀過渡臺221的側面與基體(1)相切；第三軸頭(23)的底部設有第三軸頭近似圓錐狀過渡臺(231)，第三軸頭近似圓錐狀過渡臺(231)的底部與基體(1)相連接且第三軸頭近似圓錐狀過渡臺(231)的側面與基體(1)相切；第四軸頭(24)的底部設有第四軸頭近似圓錐狀過渡臺(241)，第四軸頭近似圓錐狀過渡臺(241)的底部與基體(1)相連接且第四軸頭近似圓錐狀過渡臺241的側面與基體(1)相切；第一軸頭近似圓錐狀過渡臺(211)、第二軸頭近似圓錐狀過渡臺(221)、第三軸頭近似圓錐狀過渡臺(231)和第四軸頭近似圓錐狀過渡臺(241)的形狀與尺寸相同；在軸截面上，近似圓錐狀過渡臺母線(3)均為橢圓弧線。2.如權利要求1所述的萬向十字軸，其特征在于，第一軸頭近似圓錐狀過渡臺(211)的底邊與第二軸頭近似圓錐狀過渡臺(221)的底邊相切于點A，第二軸頭近似圓錐狀過渡臺(221)的底邊與第三軸頭近似圓錐狀過渡臺(231)的底邊相切于點B，第三軸頭近似圓錐狀過渡臺(231)的底邊與第四軸頭近似圓錐狀過渡臺(241)的相切于點C，第四軸頭近似圓錐狀過渡臺(241)的底邊與第一軸頭近似圓錐狀過渡臺(211)的相切于點D ;所述點A、點B、點C和點D共面。3.如權利要求1所述的萬向十字軸，其特征在于，設第一軸頭(21)和第二軸頭(22)沿第一對稱...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙韓，陳科，殷磊，朱長江，孟冠軍，張祖芳，鄭斌，陳振華，
申請(專利權)人：合肥工業大學馬鞍山高新技術研究院，合肥工業大學，安徽泰爾重工股份有限公司，
類型：發明
國別省市：