专利名称：椭圆沟道的等速万向节的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种椭圆沟道的等速万向节。
背景技术：
椭圆沟道是角接触球笼式万向节突出的一个特征。球道截面形状为椭圆形，可以明显改善钢球与球道的受力情况，使钢球与球道接触区固定下来，球道侧面接触线成收敛状，避免钢球与球道在球道边缘处接触而使钢球受纯剪切力，提高了承载能力，同时球道边缘也不会被钢球压坏。因此设计椭圆沟道是角接触球笼式万向节结构设计的关键，证明了给定接触点瞬时沟道曲率系数，钢球直径及接触角，内、外沟道椭圆参数唯一性问题，给出了计算椭圆长、半轴的解析表达式，同时出现了椭圆参数的近似表达式。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种椭圆沟道的等速万向节。
它由钟形壳、星形套保持架、钢球组成，在钟形壳、星形套之间设有保持架、钢球，在钟形壳内侧、星形套外侧设有球道，球道截面形状为椭圆形，其椭圆参数为a＝[sin2β(2f)1/2/(1-2fcos2β)]·d/2b＝[sinβ/(1-2fcos2β)1/2]·d/2x0=2fsin2βcosβ1-2fcos2β·d2]]>y0=d2sinβ]]>其中，椭圆长轴a、椭圆短轴b、接触点坐标x0和y0，钢球直径d、接触角β和接触点沟道瞬时曲率系数f。
本实用新型明显改善钢球与球道的受力情况，使钢球与球道接触区固定下来，球道侧面接触线成收敛状，避免钢球与球道在球道边缘处接触而使钢球受纯剪切力，提高了承载能力，同时球道边缘也不会被钢球压坏。
图1是椭圆沟道的等速万向节原理图；图2是椭圆沟道的等速万向节结构示意图；
图3是椭圆沟道的等速万向节A-A剖视图。
具体实施方式
椭圆沟道的等速万向节由钟形壳1、星形套2、保持架3、钢球4组成，在钟形壳、星形套之间设有保持架3、钢球4，在钟形壳内侧、星形套外侧设有球道，球道截面形状为椭圆形，一、椭圆沟道的设计如图1，以椭圆沟道中心为原点，建立直角坐标系XOY，钢球位于O1点，钢球与球道接触点为C，接触角β，钢球直径为d，假设钢球与球道之间无间隙，椭圆沟道方程式为x2/a2+y2/b2＝1，则接触点C(x0，y0)的坐标方程式及一阶段导数、二阶导数为x02/a2+y02/b2＝1 (2)y0′2＝-(a2/b2)·(x0/y0) (3)y0″＝-(b2/a2)·[(x0-x0y0′)/y02](4)假设接触点C的瞬时曲率半径为1/ρ，则C点的二阶导数可用瞬时曲率半径表示为y0′′=-(1+y0′2)3/2ρ(ρ>0,y0′′<0)---(5)]]>由(4)、(5)式可知b2a2·y0-x0y0′y02=(1+y0′2)3/2ρ---(6)]]>由(2)、(3)、(6)可解得沟道载面的参数a=[ρy03(1+y012)3/2]1/2y0(1+y0′2)3/2-ρy0′2---(7)]]>b=y03(1+y012)3/2y0(1+y0′2)3/2-ρy0′2---(8)]]>x0=ρy0y0′y0(1+y0′2)3/2-ρy0′2---(9)]]>
y0＝d/2sinβ引进瞬时曲率系数ff＝ρ/d(10)根据图示可知根据椭圆过C点的一阶导数为切线的斜率，由(10)、(11)式代入(7)、(8)、(9)三式，则椭圆的长轴、短轴及接触点C的坐标分别为y′0＝tg(90°+β)＝-ctgβ(11)a＝[sin2β(2f)1/2/(1-2fcos2β)]·d/2 (12)b＝[sinβ/(1-2fcos2β)1/2]·d/2 (13)x0=2fsin2βcosβ1-2fcos2β·d2---(14)]]>y0=d2sinβ---(15)]]>从以上四式可知，a、b、x0和y0只与钢球直径d、接触角β和接触点沟道瞬时曲率系数f有关，给出以上三个参数椭圆的长、短轴及接触点坐标，即椭圆参数是唯一确定的。
如果内沟道瞬时曲率系数为fi，外沟道瞬时曲率系数为fe，则内沟道椭圆参数为ai=sin2βi2fi1-2ficos2βi·d2]]>bi=sinβi(1-2ficos2βi)·d2]]>外沟道椭圆参数为ae=sin2βe2fe1-2fecos2βe·d2]]>be=sinβe(1-2fecos2βe)·d2]]>
二、椭圆参数的近似表达式为使钢球在球道接触点位置受纯剪切力，据有关文献资料推荐，应满足β＝45°，考虑到球笼式万向节主要失效形式为钢球与球道的接触面上的疲劳点蚀，为使钢球在内、外球道接触点的磨损量一致，内、外沟道的瞬时曲率系数fe＝fi，根据有关文献资料推荐，瞬时曲率系数f＝0.515~0.525。
根据以上分析，内、外沟道椭圆参数为a＝ae＝ai＝(2f)1/2/4(1-f)b＝be＝bi＝(2f)1/2d/4(1-f)1/2因沟道是变曲率的椭圆，椭圆上各点的曲率最大变化区为从长半轴上的点到短半轴上的点，变化值为a-b，曲率沿长轴方向的变化率Δ=a-ba×100%.]]>当f＝0.515时，Δ=[2×0.515d4(1-0.515)-2d41-0.515]/2×0.515d4(1-0.515)×100%=2.86%]]>当f＝0.525时，Δ=[2×0.525d4(1-0.525)-2d41-0.525]/2×0.525d4(1-0.525)×100%=4.82%]]>由此可见，接触区中心至边缘沿椭圆长轴方向沟道的曲率变化不超过5％，故可视整个接触区曲率为一致，并为接触点的瞬时曲率。
因此，设计计算时，沟道的椭圆参数可用接触角及接触区的曲率两个指标替代，并选用接触角β＝45°，接触区曲率ρ＝(0.515~0.525)d。
权利要求1.一种椭圆沟道的等速万向节，其特征在于它具有钟形壳(1)、星形套(2)，在钟形壳、星形套之间设有保持架(3)、钢球(4)，在钟形壳内侧、星形壳外侧设有球道，球道截面形状为椭圆形，其椭圆参数为a＝[sin2β(2f)1/2/(1-2fcos2β)]·d/2b＝[sinβ/(1-2fcos2β)1/2]·d/2x0=2fsin2βcosβ1-2fcos2β·d2]]>y0=d2sinβ]]>其中，椭圆长轴a、椭圆短轴b、接触点坐标x0和y0，钢球直径d、接触角β和接触点沟道瞬时曲率系数f。
2.根据权利要求1所述的一种椭圆沟道的等速万向节，其特征在于内沟道瞬时曲率系数为fi，外沟道瞬时曲率系数为fe，则内沟道椭圆参数为ai=sin2βi2fi1-2ficos2βi·d2]]>bi=sinβi(1-2ficos2βi)·d2]]>外沟道椭圆参数表达式为ae=sin2βe2fe1-2fecos2βe·d2]]>be=sinβe(1-2fecos2βe)·d2]]>
专利摘要本实用新型公开了一种椭圆沟道的等速万向节。它由钟形壳、星形套、保持架、钢球组成，在钟形壳、星形套之间设有保持架、钢球，在钟形壳内侧、星形套外侧设有球道，球道截面形状为椭圆形，其椭圆参数见公式,其中，椭圆长轴a、椭圆短轴b、接触点坐标x0和y0，钢球直径d、接触角β和接触点沟道瞬时曲率系数f。本实用新型的优点是明显改善钢球与球道的受力情况，使钢球与球道接触区固定下来，球道侧面接触线成收敛状，避免钢球与球道在球道边缘处接触而使钢球受纯剪切力，提高了承载能力，同时球道边缘也不会被钢球压坏。
文档编号F16D3/16GK2563352SQ02265710
公开日2003年7月30日 申请日期2002年7月22日 优先权日2002年7月22日
发明者陆建春 申请人:浙江万向机械有限公司