专利名称：具有鼓形外渐开线花键的传动轴的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及传动轴，用于轴向柱塞泵或马达结构中，尤其是一种具有鼓形外 渐开线花键的传动轴。
背景技术：
传动轴上的渐开线花键是通轴型轴向柱塞泵/马达中传递力矩的关键部位，其工 作状态的好坏直接影响着泵的运行可靠程度。当传动轴在2000 3000r/min高速运转下，根据泵输出不同的压力，其花键部位 承受着巨大的扭矩和冲击，传递力矩的缸体的平稳性将直接影响到支撑平面，即配油面的 磨损，以及整个泵的运行效率和噪声等。轴向柱塞泵结构中，传动轴由一对圆锥滚柱轴承面对面支撑，经原动机带动输出 轴，并通过传动轴上的渐开线花键带动缸体旋转，使均勻分布在缸体上的柱塞绕传动轴转 动。每个柱塞端部有一个滑靴，通过回程弹簧、缸体弹簧及球铰、回程盘将滑靴压在与轴线 成一定倾斜角的斜盘上，同时将缸体设有铜衬板端面压在配油盘上，具有一定的预紧力，起 初始密封作用。当缸体旋转时，柱塞即作往复运动，完成吸油和压油动作。其中，缸体柱塞孔承受 着很大的侧向力，而且这种侧向力引起的比压分布是不均勻的，长期在高速运转的情况下 工作将会把缸体孔磨损，尤其是侧向力引起的旋转离心力，更会使得缸体运转不平稳。如果 仅依靠提高制造和安装精度改善传动质量，制造成本高，而且制造难度加大。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种具有鼓形外渐开线花键的传动轴， 能够补偿被连接缸体与传动轴之间因加工或安装累积误差引起的径向位移和角位移，特别 是高速旋转状态下的位移补偿。本实用新型解决上述技术问题所采取的技术方案是一种具有鼓形外渐开线花 键的传动轴，用于重型静液压传动装置的通轴型轴向柱塞泵或马达，由一对圆锥滚柱轴承 支撑，所述的传动轴带动缸体旋转，缸体的端面上通过定位销固定有铜衬板，铜衬板压在配 油盘上，所述的传动轴中部为鼓形外渐开线花键轴，该鼓形外渐开线花键轴具有外齿，外齿 的节圆及齿根圆沿轴向均为外凸的鼓形曲线，且在鼓形外渐开线花键轴与缸体的有效啮合 段，鼓形曲线的最高点与最低点之间的距离为0.3 0. 4mm，其中，鼓形外渐开线花键轴与 缸体的有效啮合段为工作段。本实用新型的鼓形外渐开线花键，节圆和齿根圆沿着轴向都是弧形的，即外凸的 鼓形曲线，其目的是允许缸体随着传动轴高速旋转带动下，有一定局限范围的摆角。尽管鼓形花键优点明显，但其与缸体的接触面积有减小，动态载荷就会增大，如果 在此应用中摆角过大，渐开线花键齿的累积误差则会加大载荷分布的不均勻性，容易造成 渐开线花键齿面的磨损，导致外齿的鼓形区域被破坏。[0010]所以，本实用新型将鼓形曲线的最高点与最低点之间的距离设置在0. 3 0. 4mm, 即保持最大开口摆角控制在1°，最大工作摆角控制在0.5°左右，可以大大增加渐开线花 键齿根齿侧的啮合面积，从而降低载荷分布的不均勻性，减小冲击振动、防止齿侧表面的磨 损禾口损坏。在上述方案的基础上，所述鼓形外渐开线花键轴中，非工作段外齿在节圆处的齿 宽为2. 38 2. 41，工作段外齿在节圆处的有效齿宽为2. 42 2. 45。在上述方案的基础上，为了满足使用寿命，提高耐磨性能，所述传动轴为42CrMo 合金结构钢，其表面洛氏硬度在HRC32 38。缸体与传动轴鼓形外渐开线花键轴配合类型为圆齿根齿侧啮合，配合等级为SAE 1级。本实用新型的有益效果是在该系列通轴泵产品中，其结构的滑靴和配油盘均采用了液压静力平衡，当传动 轴采用鼓形外渐开线花键后，可以补偿缸体径向位移和角位移，缸体具有定心好，受力均 勻，运转时能使缸体铜衬板始终紧贴在配油盘上，不但减少了泵/马达内部主要配件的磨 损，而且使泵/马达具有很高的容积效率和机械效率。
图1为理想状态下轴向柱塞泵的结构示意图。 图2为本实用新型的传动轴与缸体配合的结构示意图。 图3为图2的A部放大图。图4为本实用新型传动轴鼓形外渐开线花键处的部分侧剖结构示意图。附图中标号说明 1一传动轴；11 一鼓形外渐开线花键轴； 111 一外齿 A—节圆鼓形曲线；B—齿根圆鼓形曲线； 2,2' 一圆锥滚柱轴承 3 一缸体；31 一柱塞孔； 4一铜衬板；5一定位销；6 —配油盘C 一配油面；a —齿宽。
具体实施方式
请参阅图1为理想状态下轴向柱塞泵的结构示意图所示，一种具有鼓形外渐开线 花键的传动轴1，用于通轴型轴向柱塞泵或马达，由一对圆锥滚柱轴承2，2’前后支撑，传动 轴1带动缸体3旋转，缸体3的端面上通过定位销5固定有铜衬板4，铜衬板4压在配油盘 6上，铜衬板4与配油盘6之间为配油面C。缸体3与传动轴1传动方式为在装配后，缸体3轴向施有预压力，通过铜衬板4 与配油盘6之间的配油面C支撑。在图1中的理想状态下，传动轴1在旋转情况下，铜衬板 4与配油盘6均垂直于传动轴1 ；而在现实状态下，铜衬板4与配油盘6并不垂直于传动轴 1，引起原因主要是当缸体3旋转时，缸体柱塞孔31承受的巨大侧向力和旋转离心力；其次 是加工及装配累积误差(一般控制在0. 01 0. 05mm)。[0029]请参阅图2为本实用新型的传动轴与缸体配合的结构示意图，图3为图2的局部 放大图和图4为本实用新型传动轴鼓形外渐开线花键处的部分侧剖结构示意图所示，所述 的传动轴1中部为鼓形外渐开线花键轴11，该鼓形外渐开线花键轴11带动缸体3内渐开线 花键导向传动，鼓形外渐开线花键轴11具有外齿111，外齿111的节圆沿轴向形成外凸的 节圆鼓形曲线A，齿根圆沿轴向形成外凸的齿根圆鼓形曲线B，且在鼓形外渐开线花键轴11 的工作段内，节圆鼓形曲线A及齿根圆鼓形曲线B的最高点与最低点之间的距离为0. 3 0. 4mm。所述鼓形外渐开线花键轴11在非工作段，外齿111在节圆处的齿宽a为2. 38 2. 41，在工作段，外齿111在节圆处的有效齿宽a为2. 42 2. 45。所述传动轴为42CrMo合金结构钢，其表面洛氏硬度在HRC32 38。1、传动轴鼓形外渐开线花键加工尺寸节圆直径C 38. 1 (基于传动轴两端顶针，圆跳动不大于0. 025mm)齿数24节圆分数16/32基圆直径Φ32. 995压力角30。形式直径(max) 0 36. 51滚柱直径测量法直径42. 72、加工装备及加工刀具传动轴鼓形外渐开线花键采用两顶针装夹，分度模头分度，并通过渐开线链轮铣 刀经立式加工中心加工，其链轮铣刀相关参数如下材料M42齿数=14热处理HRC65-69，齿形表面氰化处理其他要求:M1.5875，α 30
权利要求1.一种具有鼓形外渐开线花键的传动轴，用于重型静液压传动装置的通轴型轴向柱 塞泵或马达，由一对圆锥滚柱轴承支撑，传动轴带动缸体旋转，缸体的端面上通过定位销固 定有铜衬板，铜衬板压在配油盘上，其特征在于所述的传动轴中部为鼓形外渐开线花键 轴，该鼓形外渐开线花键轴具有外齿，外齿的节圆及齿根圆沿轴向均为外凸的鼓形曲线，且 在鼓形外渐开线花键轴与缸体的有效啮合段，鼓形曲线的最高点与最低点之间的距离为 0. 3 0. 4mm，其中，鼓形外渐开线花键轴与缸体的有效啮合段为工作段。
2.根据权利要求1所述的具有鼓形外渐开线花键的传动轴，其特征在于所述鼓形外 渐开线花键轴中，非工作段外齿在节圆处的齿宽为2. 38 2. 41，工作段外齿在节圆处的有 效齿宽为2. 42 2. 45。
3.根据权利要求1所述的具有鼓形外渐开线花键的传动轴，其特征在于所述传动轴 为42CrMo合金结构钢，其表面洛氏硬度在HRC32 38。
专利摘要本实用新型涉及一种具有鼓形外渐开线花键的传动轴，用于通轴型轴向柱塞泵或马达，传动轴由一对圆锥滚柱轴承支撑，带动缸体旋转，缸体的端面上通过定位销固定有铜衬板，铜衬板压在配油盘上，其中，所述的传动轴中部为鼓形外渐开线花键，该鼓形外渐开线花键具有外齿，外齿的节圆及齿根圆沿轴向均为外凸的鼓形曲线，且在鼓形外渐开线花键的工作段内，鼓形曲线的最高点与最低点之间的距离为0.3～0.4mm。优点是传动轴为鼓形外渐开线花键可补偿缸体径向位移和角位移，缸体具有定心好，受力均匀，运转时能使缸体铜衬板始终紧贴在配油盘上，不但减少泵/马达内部主要配件的磨损，而且使泵/马达具有很高的容积效率和机械效率。
文档编号F04B53/00GK201902471SQ201020689420
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者胡富华, 蔡晓峰, 郭兴旺 申请人:上海高压油泵厂有限公司