本發(fā)明是一種等速萬(wàn)向節(jié)，特別涉及一種雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)及其設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中的等速萬(wàn)向節(jié)密封性能相對(duì)不出色，同時(shí)使用性能相對(duì)較弱。

中國(guó)專(zhuān)利200410070385.5，公開(kāi)一個(gè)目標(biāo)在于提供一種等速萬(wàn)向節(jié),在超過(guò)耐用壽命后能將所產(chǎn)生的誘發(fā)推力和滑動(dòng)阻力穩(wěn)定在低水平上,并表現(xiàn)出良好的NVH特征。本發(fā)明的等速萬(wàn)向節(jié)包括:一個(gè)外組件,其內(nèi)圓周表面上沿軸向延伸有三個(gè)滾道；一個(gè)形成于各個(gè)滾道的每一側(cè)上軸向延伸的滾動(dòng)體導(dǎo)向面；一個(gè)具有徑向方向延伸的三個(gè)耳軸的三腳形組件,和一個(gè)安裝于每一個(gè)三腳形組件上的滾動(dòng)體機(jī)構(gòu),滾動(dòng)體機(jī)構(gòu)能夠相對(duì)于耳軸自由地?cái)[動(dòng)和振動(dòng),滾動(dòng)體機(jī)構(gòu)具有在平行于外組件的軸線(xiàn)方向上沿滾動(dòng)體導(dǎo)向面被引導(dǎo)的滾動(dòng)體。等速萬(wàn)向節(jié)的特征在于:滾動(dòng)體的外圓周表面的粗糙度為0.35Ra或更小。此結(jié)構(gòu)適配性相對(duì)不強(qiáng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，結(jié)構(gòu)緊湊，提供更加出色的密封性能和使用性能的雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)及其設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的：

一種雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)，包括外套和傳動(dòng)軸，所述的外套中設(shè)有星形齒，所述的星形齒的外端設(shè)有偏心保持架，所述的星形齒與偏心保持架間設(shè)有6個(gè)鋼球；

所述的外套在內(nèi)圓柱面上周向等分地開(kāi)有6個(gè)與軸線(xiàn)平行且截面形狀為關(guān)于鋼球中心對(duì)稱(chēng)的雙偏心圓弧內(nèi)溝道，所述的星形齒在外球面上亦周向等分地開(kāi)有6個(gè)與軸線(xiàn)平行且截面形狀為關(guān)于鋼球中心對(duì)稱(chēng)的雙偏心圓弧外溝道；偏心保持架的內(nèi)、外球面中心分別置于鋼球中心的兩側(cè)且偏心距相等,偏心保持架設(shè)有6個(gè)周向窗孔,偏心保持架的內(nèi)球面與星形套外球面配合。

作為優(yōu)選，所述的偏心保持架中設(shè)有與傳動(dòng)軸相擋接的擋塊，所述的外套外設(shè)有與傳動(dòng)軸相觸接的防塵障。

一種雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)方法，按以下步驟進(jìn)行：

(一)、主要零件設(shè)計(jì)：

(1)、外套設(shè)計(jì)：

外套的溝道素線(xiàn)均與軸線(xiàn)平行,溝道截面形狀為雙偏心圓弧形；由于保持架偏心的原因,該溝道的接觸角設(shè)計(jì)成36度；由于保持架在筒形殼圓柱面上既有滾動(dòng)又有滑動(dòng),圓柱面與保持架外球面間要有足夠的間隙,在外套內(nèi)口處設(shè)計(jì)了一內(nèi)圓臺(tái)階；

(2)、星形齒設(shè)計(jì)：

雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)的星形齒，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),一是使外球面上的六等分溝道和外套均與軸線(xiàn)平行；溝道截面形狀與外套相同,接觸角設(shè)計(jì)成36度；

(3)、保持架設(shè)計(jì)：

雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)偏心保持架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使6個(gè)窗孔中心線(xiàn)與保持架中心線(xiàn)重合；

內(nèi)、外球面中心距窗孔中心距離相等,確保該萬(wàn)向節(jié)轉(zhuǎn)角時(shí),主、從動(dòng)軸始終同步；

根據(jù)該萬(wàn)向節(jié)的等速原理,偏心保持架的外部輪廓應(yīng)為純球面；由于外球面中心至內(nèi)球面中心距離等于偏心距的2倍,在與內(nèi)球面相交的端面附近壁厚就變得很薄,熱處理工藝性較差,特別是使用中,此區(qū)域易先磨損甚至破碎；所以,在此端通常設(shè)計(jì)成15度的錐面并與外球面相切,緩解了兩端壁厚的差異,又不影響轉(zhuǎn)角，極限轉(zhuǎn)角可達(dá)2×15度＝30度；

為裝配星形齒,在偏心保持架外球面中心一側(cè)的端面處開(kāi)出一制口,并在該制口與內(nèi)球面相交處設(shè)計(jì)一較短的圓柱面；

(二)、結(jié)構(gòu)主參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算：

(1)、鋼球直徑：

鋼球直徑D_w可按下式計(jì)算：

D_w＝0.22D_k (1)

計(jì)算所得應(yīng)選取最接近的標(biāo)準(zhǔn)值；

(2)、球組節(jié)圓直徑：

球組節(jié)圓直徑D_pw可按下式計(jì)算

D_pw＝K(D_ei+D_k) (2)

K＝0.51～0.53；

(3)、外套溝道截面參數(shù)：

外套溝道截面形狀是關(guān)于鋼球?qū)ΨQ(chēng)的雙偏心圓弧形,其主參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算如下：

外套溝道截面圓弧半徑：

R_k為R_k＝f_kD_w (3)

式中:f_k＝0.515～0.525,一般取f_k＝0.52；

溝道接觸球β_k,根據(jù)前述分析,β_k＝36；

由幾何關(guān)系可得溝道截面圓弧與鋼球兩中心距的水平距離h_k和溝底間隙ε_k分別為：

(4)、星形齒溝道截面參數(shù)：

同外套一樣,星形齒的溝道截面形狀是關(guān)于鋼球中心對(duì)稱(chēng)的雙偏心圓弧形結(jié)構(gòu),其主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算如下：

星形齒溝道截面圓弧半徑Rx為

R_x＝f_xD_w (6)

式中:f_x＝0.515～0.525,f_x＝0.52；

星形齒溝道接觸角β_x同外套一樣,β_x＝36；

由幾何關(guān)系,可得星形齒溝道截面圓弧曲率中心與鋼球中心距的水平距離h_x和星形齒溝道底部與鋼球的間隙β_x分別為：

(5)、外套溝道底部直徑由幾何關(guān)系,可得外套溝道底部直徑D_g為

或，D_g＝D+D_w+2β_k (10)

(6)、星形齒溝道底部直徑由幾何關(guān)系,可得星形齒溝道底部直徑d_g為：

或，d_g＝D-D_w-2β_x (12)

(7)、外套溝道長(zhǎng)度考慮到臺(tái)階和轉(zhuǎn)角對(duì)外套溝道長(zhǎng)度的影響,為確保在極轉(zhuǎn)角、極限伸縮的不利工況下,鋼球仍可在溝道內(nèi),使萬(wàn)向節(jié)正常工作,擬應(yīng)有一溝道長(zhǎng)度余量ε；由此,外套溝道長(zhǎng)度L_g為：

ε＝10-15mm

(8)、星形齒寬度B_x可按下式計(jì)算：

(9)、星形齒外球面曲率中心至端面的距離；

雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)的星形齒是對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu),所以外球面曲率中心至端面的距離L_x為：

(10)、偏心保持架內(nèi)球面理論軸向?qū)挾龋?/p>

偏心保持架內(nèi)球面理論軸向?qū)挾纫话愕扔谛切锡X寬度,所以有：

B_i＝B_x (16)

(11)、偏心保持架制口深度：

偏心保持架制口深度B₂可按下式確定：

B₂＝2e (17)

(12)、偏心保持架寬度，由幾何關(guān)系,可得偏心保持架寬度B_j為：

B_j＝B_i+B₂ (18)

將(16)式和(17)式分別代入(18)式得：

B_j＝B_x+2e (19)

(13)、偏心保持架窗孔中心至端面的距離B₁為：

(14)、外套內(nèi)腔長(zhǎng)度,外套溝道長(zhǎng)度一般要小于內(nèi)腔長(zhǎng)度,這是因?yàn)閭鲃?dòng)軸壓縮到極端時(shí),偏心保持架先接觸到內(nèi)腔底部,所以外套內(nèi)腔長(zhǎng)度L_k可按下式計(jì)算：

(15)、偏心保持架的偏心距：

偏心保持架內(nèi)、外球面曲率中心分別位于窗孔中心的兩側(cè),且內(nèi)、外球面曲率中心至窗孔中心的距離(偏心距)相等，其值e可按下式計(jì)算：

θ＝16°～18°

(16)、偏心保持架內(nèi)球面徑：

雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)6個(gè)鋼球始終與保持架窗孔相切，為使兩軸夾角為最大值時(shí)仍能很好的接觸,而當(dāng)軸間角為0時(shí),鋼球軸向中心線(xiàn)應(yīng)位于窗孔厚度的中點(diǎn)，經(jīng)研究,偏心保持架窗孔厚度S＝K₁D_w(K1＝0.21～0.22)時(shí),可滿(mǎn)足上述要求,由此可進(jìn)行偏心保持架內(nèi)、外球面徑的設(shè)計(jì)計(jì)算；O為窗孔中心；O₁為內(nèi)球面曲率中心；O₂為外球面曲率中心；BE為內(nèi)球面中心一側(cè)的窗孔；C為BE的中點(diǎn)；顯然,C點(diǎn)為軸間角為0°時(shí),鋼球與窗孔的切點(diǎn)；內(nèi)、外球面徑的求解，由于AC-AB＝BC而

所以得

整理得偏心保持架內(nèi)球面徑Di為:

經(jīng)

式中:K₁＝0.21～0.23；

(17)、星形齒外球面徑：

由于星形齒外球面與偏心保持架內(nèi)球面配合,所以,星形齒外球面徑D_x與偏心保持架內(nèi)球面徑D_i的公稱(chēng)值相等,即：

(24)式中:K1＝0.21～0.23；

(18)、偏心保持架外球面徑：

F是與軸線(xiàn)夾角為15°的圓錐面與外球面的切點(diǎn),顯然有O₂F⊥FE；

在RtΔO₂AE中而

所以有由于∠

所以,在R_tΔO₂FE中

由上述推導(dǎo)可得偏心保持架外球面徑D_e為：

式中:K₁＝0.21～0.23；

(19)、外套內(nèi)圓柱面徑：

由于外套內(nèi)圓柱面與偏心保持架外球面配合,所以,外套內(nèi)圓柱面徑D₁

與偏心保持架外球面徑D_e的公稱(chēng)值相等,即：

(20)、偏心保持架制口徑：

雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)裝配時(shí),星形齒是通過(guò)偏心保持架制口裝入的,所以,制口徑要略大于星形齒外球面徑(偏心保持架內(nèi)球面徑),若裝配間隙為ε₁,則偏心保持架制口徑D₂可由下式確定：

D2＝Di+ε₁ (27)一般ε₁＝0.1～0.2

(21)、偏心保持架圓柱面徑：

偏心保持架內(nèi)球面與制口底部平面相交處有一較長(zhǎng)的尖角,影響了星形齒的裝配,通常要加工一較短的圓柱面,一般此圓柱面軸向?qū)挾葹?.12D_W時(shí),星形齒可以順利裝入,由此可進(jìn)行如下的設(shè)計(jì)計(jì)算；

可得

經(jīng)整理,得偏心保持架短圓柱面徑D₃為：

(22)、偏心保持架窗孔結(jié)構(gòu)參數(shù)：

22.1、窗孔寬度：

偏心保持架窗孔的結(jié)構(gòu),由于該孔與鋼球是過(guò)渡配合,窗孔寬度B3

與鋼球直徑D_W的公稱(chēng)值相等,即有：

B₃＝D_W (29)

22.2、窗孔長(zhǎng)度：

偏心保持架窗孔要有一定的長(zhǎng)度,使鋼球有足夠的活動(dòng)空間,確保雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)轉(zhuǎn)角,經(jīng)模擬可得窗孔長(zhǎng)度L為：

L＝1.2D_w (30)

22.3、窗孔沖壓寬度：

偏心保持架的窗孔成形的工藝過(guò)程是:沖孔→銑(或拉)孔→磨孔,所以,窗孔的沖壓寬度應(yīng)在成品寬度的基礎(chǔ)上預(yù)留銑(或拉)孔和磨孔余量；

偏心保持架窗孔沖壓寬度B₄可按下式計(jì)算并適當(dāng)圓整:

B4＝B3-ε_B (31) 一般ε_B＝0.8～1.2

22.4、窗孔磨削長(zhǎng)度：

同球籠式萬(wàn)向節(jié)一樣,雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)工作時(shí),鋼球在偏心保持架窗孔內(nèi)的活動(dòng)范圍為L(zhǎng)-D_w。顯然,每一窗孔的磨削長(zhǎng)度L1應(yīng)等于L-D_W,考慮到窗孔沖壓等分和磨削對(duì)稱(chēng)度等誤差的影響,使窗孔的磨削部位(即L₁區(qū)域)形成綜合的累積誤差，為消除此影響,給鋼球以足夠的活動(dòng)空間,擬在L-D_W的基礎(chǔ)上再加上ε_L(ε_L＝1～2),偏心保持架窗孔磨削長(zhǎng)度L₁可按下式計(jì)算并適當(dāng)圓整：

L₁＝L-D_W+ε_L (32)。

伸縮型球籠式等速萬(wàn)向節(jié)屬于等速萬(wàn)向節(jié)，其工作特點(diǎn)是所有傳力點(diǎn)總是位于兩軸夾角的等分平面上，這樣被萬(wàn)向節(jié)所聯(lián)接的兩軸的角速度就永遠(yuǎn)相等。

DOJ型雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)其外滾道為直槽，在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，星形齒與外套可以沿軸向相對(duì)移動(dòng)，故可省去其它萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的滑動(dòng)花鍵。這不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且由于軸向相對(duì)移動(dòng)是通過(guò)鋼球沿內(nèi)、外滾道滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，所以其滾動(dòng)阻力小，傳動(dòng)效率高。萬(wàn)向節(jié)允許的工作最大夾角為20°。為了能可靠的正常工作，必須使其保持良好的潤(rùn)滑狀態(tài)，否則就會(huì)造成金屬元件的直接接觸，加劇萬(wàn)向節(jié)原件的磨損或擦傷，降低其工作壽命。球籠式等速萬(wàn)向節(jié)所用的潤(rùn)滑劑主要取決于轉(zhuǎn)速和角度。在轉(zhuǎn)速高達(dá)1500r/min時(shí)，使用一種優(yōu)良的油脂，這種油脂能防銹。若轉(zhuǎn)速和角度都較大時(shí)，則使用潤(rùn)滑油。同時(shí)，設(shè)有筒式波紋型橡膠密封罩密封裝置防止?jié)櫥瑒┬孤?/p>

結(jié)構(gòu)特征：

雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)的基本結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)特征為:外套在內(nèi)圓柱面上周向等分地開(kāi)有6個(gè)與軸線(xiàn)平行且截面形狀為關(guān)于鋼球中心對(duì)稱(chēng)的雙偏心圓弧內(nèi)溝道，星形齒在外球面上亦周向等分地開(kāi)有6個(gè)與軸線(xiàn)平行且截面形狀為關(guān)于鋼球中心對(duì)稱(chēng)的雙偏心圓弧外溝道，偏心保持架的內(nèi)、外球面中心分別置于鋼球中心的兩側(cè),且偏心距相等,相應(yīng)地,偏心保持架亦有6個(gè)周向窗孔,用于夾持6個(gè)鋼球,偏心保持架的內(nèi)球面與星形套外球面配合,外球面與筒形殼內(nèi)圓柱面配合。此結(jié)構(gòu)確保了當(dāng)主、從動(dòng)軸同時(shí)有一定角位移和軸向位移復(fù)雜工況下,仍能非常平穩(wěn)、靈活、可靠和精確地傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。雙偏置式萬(wàn)向節(jié)兩軸可達(dá)到的最大轉(zhuǎn)角為20,且結(jié)構(gòu)中星形齒、偏心保持架和鋼球組件通過(guò)星形齒內(nèi)花鍵與傳動(dòng)軸外花鍵配合。為防止該組件在工作中脫離外套,在外套外口處設(shè)計(jì)一擋塊,確保該組件在外套內(nèi)正常工作。

技術(shù)性能特點(diǎn)：

1.密封性能好

防塵罩熱可塑性合成橡膠耐高溫(140℃)、耐沖擊耐沖擊、耐高溫(140℃)、耐沖擊、耐用，由于采用橡膠密封罩、金屬密封罩實(shí)現(xiàn)完全或多層密封，從而避免頻繁維護(hù)。

2.外套、星形齒采用SAE8620H、20NiCrMo2材料、滲碳淬火硬度HRC58+4，深度1.0+1.4mm2。

3.鋼球GCr15優(yōu)質(zhì)軸承鋼優(yōu)質(zhì)軸承鋼、GCr15優(yōu)質(zhì)軸承鋼、ES2100表面硬度HRC58+4。

4.保持架SAE8617H深度Eht(0.6+0.4)mm滲碳深度)內(nèi)外球面、內(nèi)外球面、窗孔磨削表面硬度HRC58+46、滲碳淬火鋼冷成形、淬硬軸頸磨削。

5.完全等速性，內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用了內(nèi)外套溝道中心等距離偏置原理，實(shí)現(xiàn)完全等速傳動(dòng)，能抑制由于轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩變化對(duì)相聯(lián)設(shè)備所產(chǎn)生的各種振動(dòng)和沖擊的不良影響。

6.傳動(dòng)效率高，具有很高的傳動(dòng)效率，其功率損失在軸傾角變化范圍內(nèi)近似成線(xiàn)性變化，選用時(shí)傳動(dòng)效率可近似取1，一般情況下可取0.98。

7.滑移式本體內(nèi)部的內(nèi)外套能在軸向作相對(duì)滑移；該聯(lián)軸器能實(shí)現(xiàn)滑移與轉(zhuǎn)動(dòng)一體化；在等回轉(zhuǎn)達(dá)直徑情況下，最短尺寸遠(yuǎn)小于十字軸。

8.具有吸收震動(dòng)和沖擊的能力。能同時(shí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)和滑移，所以它能吸收對(duì)聯(lián)接傳動(dòng)設(shè)備有害的震動(dòng)及沖擊，對(duì)系統(tǒng)起到保護(hù)作用。

9.安裝方便：

A、由于兩端本體內(nèi)有一定的伸縮量，特別是滑移式快裝彈簧的使用，等速萬(wàn)向聯(lián)軸器的安裝省時(shí)省力。

B、由于萬(wàn)向聯(lián)軸器具有一定的擺角，安裝時(shí)允許誤差較大，軸心對(duì)口非常方便。

C、設(shè)計(jì)新穎的法蘭快裝結(jié)構(gòu)，為用戶(hù)的安裝提供了極大的便利。

因此，本發(fā)明提供的雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)及其設(shè)計(jì)方法，結(jié)構(gòu)緊湊，提高使用性能，提升傳動(dòng)效果。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中外套溝道截面形狀結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明中星形齒的結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本發(fā)明中星形齒溝道截面結(jié)構(gòu)圖；

圖6是本發(fā)明中偏心保持架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明中內(nèi)、外球面徑的求解結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。

實(shí)施例1：如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7所示，一種雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)，包括外套1和傳動(dòng)軸2，所述的外套1中設(shè)有星形齒3，所述的星形齒3的外端設(shè)有偏心保持架4，所述的星形齒3與偏心保持架4間設(shè)有6個(gè)鋼球5；

所述的外套1在內(nèi)圓柱面上周向等分地開(kāi)有6個(gè)與軸線(xiàn)平行且截面形狀為關(guān)于鋼球中心對(duì)稱(chēng)的雙偏心圓弧內(nèi)溝道8，所述的星形齒3在外球面上亦周向等分地開(kāi)有6個(gè)與軸線(xiàn)平行且截面形狀為關(guān)于鋼球中心對(duì)稱(chēng)的雙偏心圓弧外溝道9；偏心保持架4的內(nèi)、外球面中心分別置于鋼球中心的兩側(cè)且偏心距相等,偏心保持架4設(shè)有6個(gè)周向窗孔,偏心保持架6的內(nèi)球面與星形套外球面配合。

所述的偏心保持架4中設(shè)有與傳動(dòng)軸2相擋接的擋塊6，所述的外套1外設(shè)有與傳動(dòng)軸2相觸接的防塵罩7。

一種雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)方法，按以下步驟進(jìn)行：

(一)、主要零件設(shè)計(jì)：

(1)、外套設(shè)計(jì)：

外套的溝道素線(xiàn)均與軸線(xiàn)平行,溝道截面形狀為雙偏心圓弧形；由于保持架偏心的原因,該溝道的接觸角設(shè)計(jì)成36度；由于保持架在筒形殼圓柱面上既有滾動(dòng)又有滑動(dòng),圓柱面與保持架外球面間要有足夠的間隙,在外套內(nèi)口處設(shè)計(jì)了一內(nèi)圓臺(tái)階；

(2)、星形齒設(shè)計(jì)：

雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)的星形齒，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),一是使外球面上的六等分溝道和外套均與軸線(xiàn)平行；溝道截面形狀與外套相同,接觸角設(shè)計(jì)成36度；

(3)、保持架設(shè)計(jì)：

雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)偏心保持架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使6個(gè)窗孔中心線(xiàn)與保持架中心線(xiàn)重合；

內(nèi)、外球面中心距窗孔中心距離相等,確保該萬(wàn)向節(jié)轉(zhuǎn)角時(shí),主、從動(dòng)軸始終同步；

根據(jù)該萬(wàn)向節(jié)的等速原理,偏心保持架的外部輪廓應(yīng)為純球面；由于外球面中心至內(nèi)球面中心距離等于偏心距的2倍,在與內(nèi)球面相交的端面附近壁厚就變得很薄,熱處理工藝性較差,特別是使用中,此區(qū)域易先磨損甚至破碎；所以,在此端通常設(shè)計(jì)成15度的錐面并與外球面相切,緩解了兩端壁厚的差異,又不影響轉(zhuǎn)角，極限轉(zhuǎn)角可達(dá)2×15度＝30度；

為裝配星形齒,在偏心保持架外球面中心一側(cè)的端面處開(kāi)出一制口,并在該制口與內(nèi)球面相交處設(shè)計(jì)一較短的圓柱面；

(二)、結(jié)構(gòu)主參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算：

(1)、鋼球直徑：

鋼球直徑D_w可按下式計(jì)算：

D_w＝0.22D_k (1)

計(jì)算所得應(yīng)選取最接近的標(biāo)準(zhǔn)值；

(2)、球組節(jié)圓直徑：

球組節(jié)圓直徑D_pw可按下式計(jì)算

D_pw＝K(D_ei+D_k) (2)

K＝0.51～0.53；

(5)、外套溝道截面參數(shù)：

外套溝道截面形狀是關(guān)于鋼球?qū)ΨQ(chēng)的雙偏心圓弧形,其主參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算如下：

外套溝道截面圓弧半徑：

R_k為R_k＝f_kD_w (3)

式中:f_k＝0.515～0.525,一般取f_k＝0.52；

溝道接觸球β_k,根據(jù)前述分析,β_k＝36；

由幾何關(guān)系可得溝道截面圓弧與鋼球兩中心距的水平距離h_k和溝底間隙ε_k分別為：

(6)、星形齒溝道截面參數(shù)：

同外套一樣,星形齒的溝道截面形狀是關(guān)于鋼球中心對(duì)稱(chēng)的雙偏心圓弧形結(jié)構(gòu),其主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算如下：

星形齒溝道截面圓弧半徑Rx為

R_x＝f_xD_w (6)

式中:f_x＝0.515～0.525,f_x＝0.52；

星形齒溝道接觸角β_x同外套一樣,β_x＝36；

由幾何關(guān)系,可得星形齒溝道截面圓弧曲率中心與鋼球中心距的水平距離h_x和星形齒溝道底部與鋼球的間隙β_x分別為：

(5)、外套溝道底部直徑由幾何關(guān)系,可得外套溝道底部直徑D_g為

或，D_g＝D+D_w+2β_k (10)

(6)、星形齒溝道底部直徑由幾何關(guān)系,可得星形齒溝道底部直徑d_g為：

或，d_g＝D-D_w-2β_x (12)

(7)、外套溝道長(zhǎng)度考慮到臺(tái)階和轉(zhuǎn)角對(duì)外套溝道長(zhǎng)度的影響,為確保在極轉(zhuǎn)角、極限伸縮的不利工況下,鋼球仍可在溝道內(nèi),使萬(wàn)向節(jié)正常工作,擬應(yīng)有一溝道長(zhǎng)度余量ε；由此,外套溝道長(zhǎng)度L_g為：

ε＝10-15mm

(8)、星形齒寬度B_x可按下式計(jì)算：

(9)、星形齒外球面曲率中心至端面的距離；

雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)的星形齒是對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu),所以外球面曲率中心至端面的距離L_x為：

(10)、偏心保持架內(nèi)球面理論軸向?qū)挾龋?/p>

偏心保持架內(nèi)球面理論軸向?qū)挾纫话愕扔谛切锡X寬度,所以有：

B_i＝B_x (16)

(11)、偏心保持架制口深度：

偏心保持架制口深度B₂可按下式確定：

B₂＝2e (17)

(12)、偏心保持架寬度，由幾何關(guān)系,可得偏心保持架寬度B_j為：

B_j＝B_i+B₂ (18)

將(16)式和(17)式分別代入(18)式得：

B_j＝B_x+2e (19)

(13)、偏心保持架窗孔中心至端面的距離B₁為：

(14)、外套內(nèi)腔長(zhǎng)度,外套溝道長(zhǎng)度一般要小于內(nèi)腔長(zhǎng)度,這是因?yàn)閭鲃?dòng)軸壓縮到極端時(shí),偏心保持架先接觸到內(nèi)腔底部,所以外套內(nèi)腔長(zhǎng)度L_k可按下式計(jì)算：

(15)、偏心保持架的偏心距：

偏心保持架內(nèi)、外球面曲率中心分別位于窗孔中心的兩側(cè),且內(nèi)、外球面曲率中心至窗孔中心的距離(偏心距)相等，其值e可按下式計(jì)算：

θ＝16°～18°

(16)、偏心保持架內(nèi)球面徑：

雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)6個(gè)鋼球始終與保持架窗孔相切，為使兩軸夾角為最大值時(shí)仍能很好的接觸,而當(dāng)軸間角為0時(shí),鋼球軸向中心線(xiàn)應(yīng)位于窗孔厚度的中點(diǎn)，經(jīng)研究,偏心保持架窗孔厚度S＝K₁D_w(K1＝0.21～0.22)時(shí),可滿(mǎn)足上述要求,由此可進(jìn)行偏心保持架內(nèi)、外球面徑的設(shè)計(jì)計(jì)算；O為窗孔中心；O₁為內(nèi)球面曲率中心；O₂為外球面曲率中心；BE為內(nèi)球面中心一側(cè)的窗孔；C為BE的中點(diǎn)；顯然,C點(diǎn)為軸間角為0°時(shí),鋼球與窗孔的切點(diǎn)；內(nèi)、外球面徑的求解，由于AC-AB＝BC而

所以得

整理得偏心保持架內(nèi)球面徑Di為:

經(jīng)

(23)式中:K₁＝0.21～0.23；

(17)、星形齒外球面徑：

由于星形齒外球面與偏心保持架內(nèi)球面配合,所以,星形齒外球面徑D_x與偏心保持架內(nèi)球面徑D_i的公稱(chēng)值相等,即：

式中:K1＝0.21～0.23；

(18)、偏心保持架外球面徑：

F是與軸線(xiàn)夾角為15°的圓錐面與外球面的切點(diǎn),顯然有O₂F⊥FE；

在RtΔO₂AE中而

所以有由于∠

所以,在R_tΔO₂FE中

由上述推導(dǎo)可得偏心保持架外球面徑D_e為：

式中:K₁＝0.21～0.23；

(19)、外套內(nèi)圓柱面徑：

由于外套內(nèi)圓柱面與偏心保持架外球面配合,所以,外套內(nèi)圓柱面徑D₁

與偏心保持架外球面徑D_e的公稱(chēng)值相等,即：

(20)、偏心保持架制口徑：

雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)裝配時(shí),星形齒是通過(guò)偏心保持架制口裝入的,所以,制口徑要略大于星形齒外球面徑(偏心保持架內(nèi)球面徑),若裝配間隙為ε₁,則偏心保持架制口徑D₂可由下式確定：

D2＝Di+ε₁ (27)一般ε₁＝0.1～0.2

(21)、偏心保持架圓柱面徑：

偏心保持架內(nèi)球面與制口底部平面相交處有一較長(zhǎng)的尖角,影響了星形齒的裝配,通常要加工一較短的圓柱面,一般此圓柱面軸向?qū)挾葹?.12D_W時(shí),星形齒可以順利裝入,由此可進(jìn)行如下的設(shè)計(jì)計(jì)算；

可得

經(jīng)整理,得偏心保持架短圓柱面徑D₃為：

(22)、偏心保持架窗孔結(jié)構(gòu)參數(shù)：

22.1、窗孔寬度：

偏心保持架窗孔的結(jié)構(gòu),由于該孔與鋼球是過(guò)渡配合,窗孔寬度B3與鋼球直徑D_W的公稱(chēng)值相等,即有：

B₃＝D_W (29)

22.2、窗孔長(zhǎng)度：

偏心保持架窗孔要有一定的長(zhǎng)度,使鋼球有足夠的活動(dòng)空間,確保雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)轉(zhuǎn)角,經(jīng)模擬可得窗孔長(zhǎng)度L為：

L＝1.2D_w (30)

22.3、窗孔沖壓寬度：

偏心保持架的窗孔成形的工藝過(guò)程是:沖孔→銑(或拉)孔→磨孔,所以,窗孔的沖壓寬度應(yīng)在成品寬度的基礎(chǔ)上預(yù)留銑(或拉)孔和磨孔余量；

偏心保持架窗孔沖壓寬度B₄可按下式計(jì)算并適當(dāng)圓整:

B4＝B3-ε_B (31)一般ε_B＝0.8～1.2

22.4、窗孔磨削長(zhǎng)度：

同球籠式萬(wàn)向節(jié)一樣,雙偏置式等速萬(wàn)向節(jié)工作時(shí),鋼球在偏心保持架窗孔內(nèi)的活動(dòng)范圍為L(zhǎng)-D_w。顯然,每一窗孔的磨削長(zhǎng)度L1應(yīng)等于L-D_W,考慮到窗孔沖壓等分和磨削對(duì)稱(chēng)度等誤差的影響,使窗孔的磨削部位(即L₁區(qū)域)形成綜合的累積誤差，為消除此影響,給鋼球以足夠的活動(dòng)空間,擬在L-D_W的基礎(chǔ)上再加上ε_L(ε_L＝1～2),偏心保持架窗孔磨削長(zhǎng)度L₁可按下式計(jì)算并適當(dāng)圓整：

L₁＝L-D_W+ε_L (32)。