本申请属于机械加工领域，具体而言是一种具有自适应性的多体柔性万向轴。
背景技术：
随着社会的发展与科技的进步，舰船、核反应堆、火箭与航空发动机等设备所使用的导管越来越多，对导管的形状与性能的要求也更为严苛。铸造、焊接等传统的加工方发难以满足需求，现有的弯管技术弯曲部位的圆度等形状公差难以达到使用要求，如何保证并提高金属导制备的精度迫在眉睫。
现有专利如专利号为cn200820173243.5，申请日为20081016，名称为《柔性万向轴》的实用新型专利，其技术方案为：本实用新型公开了一种柔性万向轴，所述万向轴的万向节的外部结构由弹性钢丝或钢条编织的弹性套筒取代了花瓣式的连接体，由刚式的硬连接变为柔性的软连接，由它来主要承担万向轴的扭矩，转动灵活方便，有极高的耐磨性。
上述专利虽然也属于柔性万向轴，但是弯曲部位的圆度等形状公差难以达到使用要求。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的上述问题，现在提出一种发生弯曲时可以根据实际情况自动调整各杯套间的位置，保证轴的直径基本恒定的具有自适应性的多体柔性万向轴。
为实现上述技术问题，本申请所采用的技术方案如下：
一种具有自适应性的多体柔性万向轴，其特征在于：包括基轴和拉索，所述拉索的两端分别固定有短钢套和长钢套，所述短钢套和长钢套之间的拉索部分套接有至少一个左杯套、一个右杯套和中间杯套组；所述长钢套与基轴固定相连。
所述中间杯套组包括至少一个中间杯套，中间杯套为球心与拉索的中心线重合的双球面结构，所述双球面包括外球面与内球面两个球面，所述中间杯套为挠性轴结构，两球心间距为中间杯套的有效厚度（也就是每增加一个杯套柔性轴所增加的长度），且相邻中间杯套的内球面重合。
内球面和外球面的半径为相等、递增或递减。来形成锥度挠性轴，当轴发生弯曲或其它形式变形时，杯套球面能够进行自适应调整，保持轴的轴径不变。
所述左杯套与右杯套的一端为平面，另一端为球面，其与基轴进行固定。
所述拉索上设置有垫圈。
所述长钢套与基轴为螺纹连接。
所述基轴的前端面为平面，其上沿周向均匀分布有螺纹孔或者键槽，实现与相邻杯套的紧固连接。
拉索为钢丝绳，其与短钢套、长钢套的连接可以是冲压紧固、焊接、铆接也可以是其它的紧固连接方式，当使其发生变形的外力去除以后，拉索能够带动杯套迅速复位，回复原状。
本申请的有益效果是：
与现有技术相比，由于采用了以上的技术方案，本申请所公开的一种具有自适应性的多体柔性万向轴能够实现多个反向上任意角度的弯曲与旋转，且在弯曲与旋转的过程中杯套表面各点相对中心的距离保持不变。当作为从弯管内壁支撑芯轴使用时，杯套能够与管道内壁贴合紧密，可极大的提高管件弯曲的时的形状精度，也可以作为挠性轴来进行空间动力的传动，克服万向节的不足。此外，该装置具有结构简单、刚度高、运行稳定可靠、便于调整、适应性强与制造成本低等优点，具有很高的社会意义与推广价值。
附图说明
附图1拉索轴连接方式示意图。
附图2杯套组合示意图。
附图3具有自适应性的多体柔性万向轴总体示意图。
附图标记说明：
1-短钢套，2-拉索，3-垫圈，4-左杯套，5-中间杯套，10-右杯套，11-基轴，12-防松螺钉孔，13-长钢套，32-中间杯套组。
具体实施方式
实施例1
一种具有自适应性的多体柔性万向轴包括基轴11和拉索2，所述拉索2的两端分别固定有短钢套1和长钢套13，所述短钢套1和长钢套13之间的拉索2部分套接有至少一个左杯套4、一个右杯套10和中间杯套组32；所述长钢套13与基轴11固定相连。
所述中间杯套组32包括至少一个中间杯套5，中间杯套5为球心与拉索2的中心线重合的双球面结构，所述双球面包括外球面与内球面两个球面，所述中间杯套5为挠性轴结构，两球心间距为中间杯套5的有效厚度（也就是每增加一个杯套柔性轴所增加的长度），且相邻中间杯套5的内球面重合。
内球面和外球面的半径为相等、递增或递减。来形成锥度挠性轴，当轴发生弯曲或其它形式变形时，杯套球面能够进行自适应调整，保持轴的轴径不变。
左杯套4与右杯套10的一端为平面，另一端为球面，其与基轴11进行固定。拉索2上设置有垫圈3。长钢套13与基轴11为螺纹连接。基轴11的前端面为平面，其上沿周向均匀分布有螺纹孔或者键槽，实现与相邻杯套的紧固连接。
拉索2为钢丝绳，其与短钢套1、长钢套13的连接可以是冲压紧固、焊接、铆接也可以是其它的紧固连接方式，当使其发生变形的外力去除以后，拉索2能够带动杯套迅速复位，回复原状。
与现有技术相比，由于采用了以上的技术方案，本申请所公开的一种具有自适应性的多体柔性万向轴能够实现多个反向上任意角度的弯曲与旋转，且在弯曲与旋转的过程中杯套表面各点相对中心的距离保持不变。当作为从弯管内壁支撑芯轴使用时，杯套能够与管道内壁贴合紧密，可极大的提高管件弯曲的时的形状精度，也可以作为挠性轴来进行空间动力的传动，克服万向节的不足。此外，该装置具有结构简单、刚度高、运行稳定可靠、便于调整、适应性强与制造成本低等优点，具有很高的社会意义与推广价值。
实施例2
该装置拉索2轴的一种固定方式如附图1所示，首先将垫圈3穿入拉索2中，其次在拉索2的两端分别穿入短钢套1与长钢套13，然后通过冲压的方法分别将拉索2与短钢套1、拉索2与长钢套13压紧，使其能够承受预定的载荷而不松动；杯套的排列方式如附图2所示，从左至右依次排列左杯套4，中间杯套组32以及右杯套10；最后，将附图1所示的拉索2轴的右端从附图2所示的杯套组合的左端穿入，右端穿出，最终通过长钢套13的外螺纹与基轴11左端面的上的内螺纹进行紧固连接，并根据需要预紧至所设定的扭矩，组装好后的总体结构示意图如附图3所示。
本申请所公开的一种具有自适应性的多体柔性万向轴既可以作为定形轴使用，也可以作为挠性传动轴使用。作为定形轴使用时（以弯管芯轴为例进行说明），其具体工作过程如下：首先将本申请所公开的万向轴的基轴11右端连接在弯管机的芯轴上，随后芯轴前移将万向轴由右端的短钢套1开始插入管件所需弯曲部位的内壁，并保证中间杯套组32与管壁贴合均匀，然后弯管机转臂运动，带动管件与万向轴挠性端弯曲，附图2所示的杯套组中各杯套发生相对运动并撑紧管道弯曲部位的内壁，保持其形状，弯曲完以后芯轴退出，拉索2带动杯套复位；作为挠性传动轴时，需要根据所要传递的载荷对杯套的表面进行适当的处理以便增加摩擦力或者适当的改变局部表面的结构，并调整到合适的预紧力，然后直接将基轴11与左杯套4分别与传动部件相连即可。
拉索2为多股钢丝绳或其它弹性元件，其上通过冲压或者焊接等方法固定有短钢套1与长钢套13，并在长钢套13上攻有外螺纹；组装时，先将垫圈3与若干个杯套依次由长钢套13端穿入，然后将长钢套13上的外螺纹旋入基轴11前端的内螺纹，并根据载荷的大小调整螺纹连接的紧固力矩，最后在基轴11周向的螺钉孔内拧入防松螺钉，实现基轴11与长钢套13的轴向定位与螺栓防松。基轴11后端孔内可攻螺纹或开键槽以实现与其它部件的连接；弯管时，将基轴11的后端与弯管机的芯轴相连，从短钢套1端将杯套组穿入所需要弯曲的管件的内部，移动杯套组至管件所需弯曲的部位进行弯管，管件做弯曲运动时带动拉索2与杯套运动，杯套间相对滑动并紧贴管道内壁保证管道弯曲部位的形状，弯管完成后芯轴后退抽出整个万向轴，拉索2回弹，带动杯套组恢复原状，为下一次弯管做好准备。
拉索2采用多股钢丝绳，并通过冲压的方式将其与短钢套1以及长钢套13进行紧固连接。
杯套的球面均为光滑曲面，且从左至右（如摘要附图所示）杯套球面直径依次略微增大，以便于导向；作为传动轴时，各杯套的球面可以时磨砂的曲面以增加摩擦力，从而增加所能传递的力矩，也可以通过单向弧面滑键等其它的方式在满足挠性的前提下增加所能传递的载荷。
左端第一个杯套左端面为平面，其上有沉孔以便于垫圈3的安装，该端面也可以根据需要制作凸台或键槽与其它轴进行连接。
长钢套13与基轴11通过螺纹进行紧固连接，实际应用时也采用其它固定可调的方式进行连接。
与基轴11相连的杯套通过凹球面中的沉孔与基轴11进行螺栓固定连接，实际应用时也可以时键连接、焊接或铆接等其它的连接方式。
1.一种具有自适应性的多体柔性万向轴，其特征在于：包括基轴（11）和拉索（2），所述拉索（2）的两端分别固定有短钢套（1）和长钢套（13），所述短钢套（1）和长钢套（13）之间的拉索（2）部分套接有至少一个左杯套（4）、一个右杯套（10）和中间杯套组（32）；所述长钢套（13）与基轴（11）固定相连。
2.根据权利要求1所述的一种具有自适应性的多体柔性万向轴，其特征在于：所述中间杯套组（32）包括至少一个中间杯套（5），中间杯套（5）为球心与拉索（2）的中心线重合的双球面结构，所述双球面包括外球面与内球面两个球面，所述中间杯套（5）为挠性轴结构，两球心间距为中间杯套（5）的有效厚度，且相邻中间杯套（5）的内球面重合。
3.根据权利要求2所述的一种具有自适应性的多体柔性万向轴，其特征在于：内球面和外球面的半径为相等、递增或递减。
4.根据权利要求1所述的一种具有自适应性的多体柔性万向轴，其特征在于：所述左杯套（4）与右杯套（10）的一端为平面，另一端为球面。
5.根据权利要求1所述的一种具有自适应性的多体柔性万向轴，其特征在于：所述拉索（2）上设置有垫圈（3）。
6.根据权利要求1所述的一种具有自适应性的多体柔性万向轴，其特征在于：所述长钢套（13）与基轴（11）为螺纹连接。
7.根据权利要求1所述的一种具有自适应性的多体柔性万向轴，其特征在于：所述基轴（11）的前端面为平面，其上沿周向均匀分布有螺纹孔或者键槽，实现与相邻杯套的紧固连接。
技术总结