Универсальный шарнир Советский патент 1987 года по МПК F16D3/38 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для передачи вращающего момента между несоосны- ми валами.

Целью изобретения является уменьше- ние габаритов щарнира, снижение металлоемкости при обеспечении равнопрочности составляющих его звеньев.

На фиг. 1 изображен шарнир при несоос- ном расположении одной из вилок, общий вид на фиг. 2 - схема действия растягивающих (черных) и сжимающих (белых) внешних сил; на фиг. 3 - шарнир в разобранном виде, общий вид; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - эпюры изгибающих моментов от нагружения щарнира внешней силой F, приложенной к одной из вилок при максимальной несоосности; на фиг. 6 - то же для щарнира Гука с пересекающимися осями промежуточного элемента; на фиг. 7 - вариант упрощения промежуточного элемента, общий вид; на фиг. 8 - вариант уп- рощения внутренних поверхностей вилки; на фиг. 9 - вариант исполнения вкладыша, общий вид.

Универсальный шарнир содержит две вилки 1, промежуточный элемент 2 и два шарнир ных кольца 3.

Каждая из вилок 1 состоит из цапфы 4 и двух проушин 5, в которых выполнены соосные цилиндрические отверстия 6, ось Y-Y которых расположена перпендикулярно оси X-X вилки.

Торцовая и боковые поверхности проушин образованы наружными коническими поверхностями 7, плавно сопряженными с плоскими поверхностями 8, сопряженными в свою очередь с внутренними коническими поверхностями 9. Ось поверхности 7 совпадает с осью соосных отверстий 6, а вершина конической поверхности 7 расположена в точке 10 пересечения оси X-X вилки и оси Y-Y соосных отверстий. Угол наклона поверхности 7 к оси Y-Y равен 45°.

Ось Z-Z поверхности 9 расположена перпендикулярно оси Y-Y поверхности 7 и на расстоянии, равном расстоянию между шарнирными кольцами 3, а вершина расположена в точке 11 пересечения оси X-X вилки и оси Z-Z. Угол наклона поверхно- сти 9 к оси Z-Z равен 45°.

Внутренние поверхности проушин образованы двумя плоскими параллельными поверхностями 12, сопряженными между собой тороидальной поверхностью 13, радиус г сечения которой равен половине расстояния между поверхностями 12, а линии пересечения поверхностей 12, 8 расположены под углом ос к оси X-X вилки, равным пределFJ- ной допустимой несоосности вилок.

Промежуточный элемент 2 выполнен с двумя расположенными перпендикулярно друг другу парами плоских параллельных поверхностей 14 с двумя перекрещивающимися под прямым углом отверстиями 15,

0

5

5

0

5

0

выполненными на расстоянии Р друг от друга и тороидальными поверхностями 16 на торцах.

На фиг. 5 изображена эпюра изгибающих моментов от нагружения шарнира внешней силой F, приложенной к одной из вилок, когда она расположена в крайнем угловом положении. Эпюра имеет нагруженную часть а. Для сравнения на фиг. 6 приведена эпюра для шарнира Гука, где шарнирные оси выполнены пересекающимися, не имеющая части а, длина которого зависит прямо пропорционально от расстояния Р (фиг. 3) и равна расстоянию от шарнирного пальца до крайней точки проушины данной вилки.

В случае отсутствия сжимающих нагрузок тороидальная поверхность 13 проушин может быть заменена цилиндрической поверхностью 17 (фиг. 8) при сохранении формы поверхностей 16 промежуточного элемента 2.

Форма промежуточного элемента 2 может быть еще более упрощена при наличии зазора b (фиг. 7). В этом случае тороидальные поверхности 16 могут быть заменены плоскими поверхностями 18.

Сборка шарнира осуществляется последовательным соединением вилки с промежуточным элементом и последующим соединением промежуточного элемента с другой вилкой.

При повороте одной из вилок относительно собственной оси поворачиваются шарнирный палец, промежуточный элемент, другой палец и другая вилка.

Формула изобретения

Универсальный шарнир, содержащий две вилки с соосными отверстиями в прауши- нах, установленные с возможностью взаимодействия друг с другом посредством размещенного между ними промежуточного элемента с двумя перекрещивающимися под прямым углом отверстиями, а также двух шарнирных пальцев, установленных в отверстиях проушин и промежуточного элемента, отличающийся тем, что, с целью уменьщения габаритов, снижения металлоемкости при обеспечении равнопрочности, один из шарнирных пальцев, соединяющий проушины одной из вилок с промежуточным элементом, расположен между другим пальцем и внутренними поверхностями проушины другой вилки, торцовая и боковые поверхности проушин вилки выполнены с наружными коническими поверхностями, ось которых совпадает с осью соосных отверстий, вершина расположена в точке пересечения оси вилки с осью соосных отверстий, а угол наклона образующих равен 45°, сопряженными с плоскими поверхностями проущин и сопряженными с ними с внутренними коническими поверхностями, ось которых расположена перпендикулярно оси наружных конических поверхностей, на расстоянии, равном расстоянию между шарнирными пальцами, вершина которых расположена в точке пересечения оси вилки с осью другого пальца, а угол наклона образующих равен 45°, внутренние поверхности проушин выполнены в виде двух плоских параллельных поверхностей, сопряженных между собой тороидальной поверхностью, радиус сечения которой равен половине расстояния между

плоскими параллельными поверхностями, при этом линия пересечения каждой из плоских внутренних поверхностей с плоской боковой поверхностью расположена под углом

к оси вилки, равным предельно допустимой несоосности вилок, а промежуточный элемент выполнен с двумя расположенными перпендикулярно друг другу парами плоских параллельных поверхностей, сопряженных на торцах тороидальными поверхностями, ответными по форме соответствую- шим поверхностям вилок.

Фиг.1

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для соединения несоосных валов. Целью изобретения является уменьшение габаритов и снижение металлоемкости при обеспечении равнопрочности составляющих звеньев. Шарнир содержит две вилки, установленный между ними промежуточный элемент с двумя перекрещивающимися под прямым углом отверстиями, в которых установлены шарнирные пальцы, взаимодействующие с отверстиями в проушинах вилок. Промежуточный элемент установлен так, что шарнирный палец, соединяющий его с вилкой, установлен в удаленное от вилки отверстие. Формы поверхностей проушин вилки и промежуточного элемент обеспечивают их максимальное сближение. 9 ил. со СХ) N4 05

73

/

Фиг.З

ФигЛ

Фиг. 5

f

Фиг. 6

Фиг.8

Фиг. в