專利名稱：復(fù)合柱銷、聯(lián)軸器及聯(lián)軸器中復(fù)合柱銷的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到聯(lián)軸器，為機(jī)械制造中的傳動系統(tǒng)，特別是涉及復(fù)合柱銷、聯(lián)軸器及聯(lián)軸器中復(fù)合柱銷的加工方法。
背景技術(shù)：
在機(jī)械傳動中，常用聯(lián)軸器對傳動軸進(jìn)行聯(lián)接。最常見的有剛性聯(lián)接，如十字滑塊聯(lián)軸器、鏈條聯(lián)軸器、內(nèi)外齒輪聯(lián)軸器等，其共同特點(diǎn)是吸能減振性能差，不宜頻繁啟動或正反轉(zhuǎn)，或噪聲較大；此外有柔性及半柔性聯(lián)接，如撓性爪(橡膠)型聯(lián)軸器、輪胎殼聯(lián)軸器及彈性柱銷聯(lián)軸器等，其共同特點(diǎn)是噪聲較小，但一般傳動扭矩較小。其中以彈性柱銷聯(lián)軸器的綜合性能較好，使用廣范，構(gòu)造見圖I :該聯(lián)軸器主體分為左、右兩聯(lián)接盤，結(jié)構(gòu)相異不對稱，兩接盤分別與輸入和輸出軸相接。接盤兩面一半用彈 性柱銷以插入方式(可稱為半鋼芯)、另一半以錐孔螺栓緊固方式，進(jìn)行總體半柔性聯(lián)接。此聯(lián)軸器最大缺點(diǎn)是構(gòu)造較復(fù)雜，螺栓錐體及錐孔加工精度要求高，且對日常維護(hù)檢查有嚴(yán)格要求，一旦產(chǎn)生螺栓松動及錐孔磨損，即會造成聯(lián)軸器整體失效。同時(shí)彈性柱銷上的膠圈(橡膠或聚胺脂)的強(qiáng)度和耐磨性較差，使用壽命不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的即在于克服現(xiàn)在技術(shù)上的不足，提供一種復(fù)合柱銷、聯(lián)軸器及聯(lián)軸器中復(fù)合柱銷的加工方法，解決現(xiàn)有聯(lián)軸器的強(qiáng)度和耐磨性較差，使用壽命不高的缺點(diǎn)。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的復(fù)合柱銷，包括鋼芯，所述的鋼芯為圓柱狀，鋼芯的圓周外包覆有尼龍?zhí)住Ｉ鲜龅哪猃執(zhí)着c鋼芯之間為機(jī)件裝配的過渡配合。聯(lián)軸器，包括權(quán)利要求I或2所述的復(fù)合柱銷和兩個(gè)法蘭，其特征在于所述的兩個(gè)法蘭的接盤相向貼合，兩個(gè)接盤組合成一個(gè)圓環(huán)盤，所述的圓環(huán)盤上沿圓周均勻都分布有數(shù)量和位置一致的柱銷穿孔，且柱銷穿孔穿透圓環(huán)盤，復(fù)合柱銷設(shè)置在柱銷穿孔內(nèi)，復(fù)合柱銷的大小與柱銷穿孔配合。進(jìn)一步，上述的圓環(huán)盤沿圓周還分布穿插有若干封蓋壓緊螺釘。上述的圓環(huán)盤的兩側(cè)設(shè)置有柱銷封蓋，用于將復(fù)合柱銷封閉在柱銷穿孔內(nèi)。聯(lián)軸器中復(fù)合柱銷的加工方法，包括以下步驟
a、加工復(fù)合柱銷中的尼龍?zhí)资褂密嚧驳燃庸こ龊细竦哪猃執(zhí)?，該尼龍?zhí)壮叽缬陕?lián)軸器所決定，其中尼龍?zhí)椎拈L度為兩個(gè)接盤的總厚度2L，尼龍?zhí)椎耐鈴綖橹N穿孔的孔徑D，尼龍?zhí)椎膬?nèi)徑d根據(jù)以下公式計(jì)算出
σ 尼(d/D) 4 — σ 鋼(d/D) 3 — σ 尼 + (TL/ 2nR ) 32 / 31 D3 = O (I)
上述式(I)中，σ ；^和σ 分別為尼龍和鋼的抗拉強(qiáng)度，L為其中一個(gè)接盤(8)的厚度，T為聯(lián)軸器所需承受的轉(zhuǎn)矩，η為聯(lián)軸器上所需安裝的復(fù)合柱銷(3)的數(shù)目，R為接盤上柱銷穿孔的分布半徑，R即為柱銷穿孔的軸線到聯(lián)軸器軸線的距離；b、加工復(fù)合柱銷中的鋼芯使用車床等加工出合格的鋼芯，該鋼芯的直徑等于尼龍?zhí)椎膬?nèi)徑d，鋼芯的長度為2L ；
C、將鋼芯壓入尼龍?zhí)變?nèi)。上述步驟a中式(I)的計(jì)算過程
(1)單只復(fù)合柱銷的兩個(gè)大小相等、方向相反的作用力F、F'，且F、F'的大小為 F=F' =T/ (nXR)(2)；
(2)計(jì)算復(fù)合柱銷半段的均布荷載q q=F/L (3)；
(3)計(jì)算復(fù)合柱銷的半段在均布荷載下的總彎矩Mw
Mff = qXL2 / 2(4)；· (4)復(fù)合柱銷中鋼芯和尼龍?zhí)坠餐箯?，即共同承?dān)彎矩Mw，即
M尼 + M鋼=Mw(5)
其中Mig為尼龍?zhí)讖澗?，M 為鋼銷彎矩，并且鋼芯和尼龍?zhí)拙哂胁煌膹?qiáng)度、不同的抗彎模量，其彎矩分別為
M尼=σ尼XW尼(6)
M鋼=σ鋼X W鋼(7 )
其中O吧和O 分別為尼龍和鋼的抗拉強(qiáng)度，Wig和W 分別為尼龍?zhí)缀弯撔镜目箯澞Ａ?，而?br> W尼=JiD3 (I - α 4) / 32(8)
Wffl= Ji α 3 D3 / 32(9)
其中 a=d/D(10)；
(5)將上述式(2)、(3)、(4)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)代入式(5)中即可得到式(I)。本發(fā)明的有益效果是在聯(lián)軸器的兩個(gè)連接接盤接盤內(nèi)穿插柱銷，該柱銷為尼龍?zhí)装匿撔?，為?fù)合柱銷，發(fā)揮了兩種材料的各自優(yōu)點(diǎn)。尼龍有如橡膠或聚胺脂的抗振性，并有更高的強(qiáng)度，很的小摩擦力和更高的使用壽命。但與鋼材相比，尼龍的機(jī)械強(qiáng)度要小得多，不能承受很大的傳動力，而利用鋼芯具有很高機(jī)械強(qiáng)度的特點(diǎn)，正好解決大傳動力問題。同時(shí)，由于尼龍的延伸率較鋼材高出幾倍，有很高的抗沖擊和受力變形及恢復(fù)能力，因而與鋼銷復(fù)合有很好的自適應(yīng)性。此外，尼龍有自潤滑性能，可大大減少使用中的維護(hù)工作?？傊?，該聯(lián)軸器利用尼龍?zhí)讈碇饕惺軟_擊緩沖和適應(yīng)變形，利用鋼芯來主要承受抗彎和抗剪負(fù)荷。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明的剖視；
圖3為圖2中的側(cè)面示意；
圖4為本發(fā)明的受力 圖5為復(fù)合柱銷半段受力變形示意 圖6為復(fù)合柱銷半段受力分析 圖中，I-法蘭，2-柱銷穿孔，3-復(fù)合柱銷，4-鋼芯，5-尼龍?zhí)祝?-封蓋壓緊螺釘，7-柱銷封蓋，8-接盤，9_圓環(huán)盤。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明
如圖2、圖3，復(fù)合柱銷，包括鋼芯4，所述的鋼芯4為圓柱狀，鋼芯4的圓周外包覆有尼龍?zhí)?。
上述的尼龍?zhí)?與鋼芯4之間為過渡配合。聯(lián)軸器，包括權(quán)利要求I或2所述的復(fù)合柱銷3和兩個(gè)法蘭1，其特征在于所述的兩個(gè)法蘭I的接盤8相向貼合，兩個(gè)接盤8組合成一個(gè)圓環(huán)盤9，所述的圓環(huán)盤9上沿圓周均勻都分布有數(shù)量和位置一致的柱銷穿孔2，且柱銷穿孔2穿透圓環(huán)盤9，復(fù)合柱銷3設(shè)置在柱銷穿孔2內(nèi)，復(fù)合柱銷3的大小與柱銷穿孔2配合。進(jìn)一步，上述的圓環(huán)盤9沿圓周還分布穿插有若干封蓋壓緊螺釘6。上述的圓環(huán)盤9的兩側(cè)設(shè)置有柱銷封蓋7，用于將復(fù)合柱銷3封閉在柱銷穿孔2內(nèi)。聯(lián)軸器中復(fù)合柱銷的加工方法，包括以下步驟
a、加工復(fù)合柱銷3中的尼龍?zhí)?:使用車床等加工出合格的尼龍?zhí)?，該尼龍?zhí)?尺寸由聯(lián)軸器所決定，其中尼龍?zhí)?的長度為兩個(gè)接盤8的總厚度2L，尼龍?zhí)?的外徑為柱銷穿孔2的孔徑D，尼龍?zhí)?的內(nèi)徑d根據(jù)以下公式計(jì)算出
σ 尼(d/D) 4 — σ 鋼(d/D) 3 — σ 尼 + (TL/ 2nR ) 32 / 31 D3 = O (I)
上述式(I)中，σ ；^和σ 分別為尼龍和鋼的抗拉強(qiáng)度，L為其中一個(gè)接盤8的厚度，T為聯(lián)軸器所需承受的轉(zhuǎn)矩，η為聯(lián)軸器上所需安裝的復(fù)合柱銷3的數(shù)目，R為接盤上柱銷穿孔2的分布半徑，R即為柱銷穿孔2的軸線到聯(lián)軸器軸線的距離；
b、加工復(fù)合柱銷3中的鋼芯4:使用車床等加工出合格的鋼芯4，該鋼芯4的直徑為d，鋼芯4的長度為2L ；
C、將鋼芯4壓入尼龍?zhí)?內(nèi)。上述步驟a中公式(I)的計(jì)算過程
(1)單只復(fù)合柱銷3的兩個(gè)大小相等、方向相反的作用力F、F'，且F、F'的大小為 F=F' =T/ (nXR)(2)；
(2)計(jì)算復(fù)合柱銷3半段的均布荷載q q=F/L (3)；
(3)計(jì)算復(fù)合柱銷3的半段在均布荷載下的總彎矩Mw
Mff = qXL2 / 2(4)；
(4)復(fù)合柱銷3中鋼芯4和尼龍?zhí)?共同抗彎，即共同承擔(dān)彎矩Mw，即
M尼 + M鋼=Mw(5)
其中Mig為尼龍?zhí)讖澗?，M 為鋼銷彎矩，并且鋼芯4和尼龍?zhí)?具有不同的強(qiáng)度、不同的抗彎模量，其彎矩分別為
M尼=σ尼XW尼(6)
M鋼=σ鋼X W鋼(7 )
其中O吧和O 分別為尼龍和鋼的抗拉強(qiáng)度，Wig和W 分別為尼龍?zhí)缀弯撔镜目箯澞Ａ?，而?br> W尼=JiD3 (I - α 4) / 32(8)
Wffl= Ji α 3 D3 / 32(9)
其中 a=d/D(10)；
(5)將上述式(2)、(3)、(4)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)代入式(5)中即可得到式(I)。下面對本發(fā)明進(jìn)行具體的受力分析
1、本發(fā)明的受力情況如圖4所示，從其右邊的接盤8輸入一個(gè)動力轉(zhuǎn)矩Tl，其左邊接盤8必然有負(fù)載轉(zhuǎn)矩-Tl產(chǎn)生，而動力轉(zhuǎn)矩克服負(fù)載，由右向左的旋轉(zhuǎn)傳動，是靠在兩個(gè) 接盤8的園周均勻分布的復(fù)合柱銷3來傳遞轉(zhuǎn)矩作用力的，復(fù)合柱銷3總數(shù)為η只，因此，在不考慮摩擦損失情況下，單只復(fù)合柱銷3承受了兩個(gè)大小相等、方向相反的作用力F和F'。如傳動轉(zhuǎn)矩已知為
可得單只作用力F = F' = Tl / (nXR) (1—1)
2、復(fù)合柱銷3半段受力情況由于每只復(fù)合柱銷3受力基本相同，且兩端對稱相等及方向相反，則可取其半段進(jìn)行研究。如圖5所示，將右接盤8脫出，并保留其原有作用力后，可將原作用力簡化為對復(fù)合柱銷3對稱中點(diǎn)A的作用力F，及力矩M。可見，復(fù)合柱銷3半段受力具有一端固定的懸臂梁力學(xué)特征。并且，由于原作用力F實(shí)際是分散作用到整個(gè)半段復(fù)合柱銷3長度L上的，復(fù)合柱銷3理論上承受的是均布荷載，因此復(fù)合柱銷3的內(nèi)力矩也應(yīng)為均布荷載所引起。另外，從受力和變形來看，由于尼龍?zhí)?的抗壓、抗拉及剪切強(qiáng)度比鋼芯4要小得多，因此鋼芯4應(yīng)承受其主要載荷。而尼龍?zhí)?本身的延伸率要大得多，在相同受力下其變形量也大得多，這樣可使鋼芯4可在銷尼龍?zhí)?中的產(chǎn)生撓曲變形。也由于左右接盤8之間存在一定間隙及發(fā)生微小錯(cuò)位，還可能產(chǎn)生鋼芯4對點(diǎn)A的少量轉(zhuǎn)動，鋼芯4的少量變形和變位由圖4中的虛線所示。最終達(dá)到協(xié)調(diào)變形和受力。3、復(fù)合柱銷3半段受力計(jì)算
a、上述復(fù)合柱銷3半段的受力簡圖及撓曲變形，由圖6中所示。其總均布荷載為 q = F / L(3—1)
b、復(fù)合柱銷3半段在均布荷載下的總彎矩，由圖6所示。其彎矩計(jì)算為 Mff = qXL2 / 2(3—2)此應(yīng)在確定鋼芯4直徑后進(jìn)行驗(yàn)算
C、復(fù)合柱銷3半段剪力，由圖6圖所示。其最大值為 Q = qXL(3—3)此應(yīng)在確定鋼芯4直徑后進(jìn)行驗(yàn)算
4、鋼芯4與尼龍?zhí)?的直徑比及荷載分配系數(shù)確定
a、鋼芯4和尼龍?zhí)?的直徑比d /D計(jì)算
由于復(fù)合柱銷3的受力特點(diǎn)之一為共同抗彎，其共同承擔(dān)總彎矩Mw，即 M^+ Mm = Mff(4—1)其中Mig為尼龍?zhí)?彎矩，M 為鋼銷彎矩
并且鋼芯4和尼龍?zhí)?具有不同的強(qiáng)度、不同的抗彎模量，其彎矩分別為
= σ尼Xff尼M鋼=σ鋼Xff鋼
其中O @和O ■分別為尼龍和鋼的抗拉強(qiáng)度，Wig和W 分別為尼龍?zhí)?和鋼芯4的抗
彎模量
而且 W尼=JiD3 (I - α4) / 32 Wffl= π α 3 D3 / 32其中D為尼龍?zhí)?外徑，d為鋼芯4直徑，其直徑比d /D為α。貝IJ(4一I)的彎矩式可改寫成
權(quán)利要求
1.復(fù)合柱銷，其特征在于，包括鋼芯(4)，所述的鋼芯(4)為圓柱狀，鋼芯(4)的圓周外包覆有尼龍?zhí)?5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合柱銷，其特征在于，所述的尼龍?zhí)?5)與鋼芯(4)之間為機(jī)件裝配的過渡配合。
3.聯(lián)軸器，包括權(quán)利要求I或2所述的復(fù)合柱銷(3)和兩個(gè)法蘭(I)，其特征在于所述的兩個(gè)法蘭(I)的接盤(8)相向貼合，兩個(gè)接盤(8)組合成一個(gè)圓環(huán)盤(9)，所述的圓環(huán)盤(9)上沿圓周均勻分布有數(shù)量和位置一致的柱銷穿孔(2)，且柱銷穿孔(2)穿透圓環(huán)盤(9)，復(fù)合柱銷(3)設(shè)置在柱銷穿孔(2)內(nèi)，復(fù)合柱銷(3)的大小與柱銷穿孔(2)配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聯(lián)軸器，其特征在于，所述的圓環(huán)盤(9)沿圓周還分布穿插有若干封蓋壓緊螺釘(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聯(lián)軸器，其特征在于，所述的圓環(huán)盤(9)的兩側(cè)設(shè)置有柱銷封蓋(7 )，用于將復(fù)合柱銷(3 )封閉在柱銷穿孔(2 )內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3 5任一所述的聯(lián)軸器，聯(lián)軸器中復(fù)合柱銷的加工方法，其特征在于，包括以下步驟 a、加工復(fù)合柱銷(3)中的尼龍?zhí)?5):使用車床等加工出合格的尼龍?zhí)?5)，該尼龍?zhí)?5)尺寸由聯(lián)軸器所決定，其中尼龍?zhí)?5)的長度為兩個(gè)接盤(8)的總厚度2L，尼龍?zhí)?5)的外徑為柱銷穿孔(2)的孔徑D，尼龍?zhí)?5)的內(nèi)徑d根據(jù)以下公式計(jì)算出σ 尼(d/D)4 — σ 鋼(d/D)3 — σ 尼 + (TL/ 2nR ) 32 / 31 D3 = O (I) 上述式(I)中，σ ；^和σ 分別為尼龍和鋼的抗拉強(qiáng)度，L為其中一個(gè)接盤(8)的厚度，T為聯(lián)軸器所需承受的轉(zhuǎn)矩，η為聯(lián)軸器上所需安裝的復(fù)合柱銷(3)的數(shù)目，R為接盤上柱銷穿孔(2)的分布半徑，R即為柱銷穿孔(2)的軸線到聯(lián)軸器軸線的距離； b、加工復(fù)合柱銷(3)中的鋼芯(4):使用車床加工出合格的鋼芯(4)，該鋼芯(4)的直徑等于尼龍?zhí)?5)的內(nèi)經(jīng)d，鋼芯(4)的長度為2L ； C、將鋼芯(4)壓入尼龍?zhí)?5)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聯(lián)軸器中復(fù)合柱銷的加工方法，其特征在于，步驟a中式(I)的計(jì)算過程 (1)單只復(fù)合柱銷(3)所受兩個(gè)大小相等、方向相反的作用力F、F'，且F、F'的大小為 F= F' =T/ (nXR)(2)； (2)計(jì)算復(fù)合柱銷(3)半段的均布荷載q q=F/L(3)； (3)計(jì)算復(fù)合柱銷(3)的半段在均布荷載下的總彎矩Mw Mff = qXL2/ 2(4)； (4)復(fù)合柱銷(3)中鋼芯(4)和尼龍?zhí)?5)共同抗彎，即共同承擔(dān)彎矩Mw，即 M尼 + M鋼=Mw(5) 其中Mig為尼龍?zhí)讖澗兀琈 為鋼銷彎矩，并且鋼芯(4)和尼龍?zhí)?5)具有不同的強(qiáng)度、不同的抗彎模量，其彎矩分別為 M尼=0尼\評尼(6) M鋼=σ鋼X W鋼(7 )其中O @和O ■分別為尼龍和鋼的抗拉強(qiáng)度，Wig和W 分別為尼龍?zhí)?5)和鋼芯(4)的抗彎模量，而且 W尼=JiD3 (I - α 4) / 32(8) W鋼=Ji α 3 D3 / 32(9) 其中 a=d/D(10)； (5)將上述式(2)、(3)、(4)、(6)、(7)、(8)、(9) 、(10)代入式(5)中即可得到式(I)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合柱銷、聯(lián)軸器及聯(lián)軸器中復(fù)合柱銷的加工方法，復(fù)合柱銷包括鋼芯(4)，所述的鋼芯(4)為圓柱狀，鋼芯(4)的圓周外包覆有尼龍?zhí)?5)。本發(fā)明的有益效果采用鋼材和尼龍的復(fù)合柱銷，發(fā)揮了兩種材料的各自優(yōu)點(diǎn)，尼龍有如橡膠或聚胺脂的抗振性，并有更高的強(qiáng)度，很的小摩擦力和更高的使用壽命，但與鋼材相比，尼龍的機(jī)械強(qiáng)度要小得多，不能承受很大的傳動力，而利用鋼芯具有很高機(jī)械強(qiáng)度的特點(diǎn)，正好解決大傳動力問題，同時(shí)，由于尼龍的延伸率較鋼材高出幾倍，有很高的抗沖擊和受力變形及恢復(fù)能力，因而與鋼銷復(fù)合有很好的自適應(yīng)性，此外，尼龍有自潤滑性能，可大大減少使用中的維護(hù)工作。
文檔編號F16D3/70GK102720740SQ20121021782
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者喬秀坤, 熊杰 申請人:中國五冶集團(tuán)有限公司