聯(lián)軸機(jī)構(gòu)及其萬向聯(lián)軸器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聯(lián)軸機(jī)構(gòu)及其萬向聯(lián)軸器，聯(lián)軸機(jī)構(gòu)包括通過端面齒嚙合傳動連接的第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體，端面齒為曲線端面齒；萬向聯(lián)軸器包括傳動軸及對稱設(shè)于傳動軸兩端的端面齒叉頭和十字軸；端面齒叉頭的端面齒為所述曲線端面齒，本發(fā)明的聯(lián)軸機(jī)構(gòu)及其萬向聯(lián)軸器，與工作機(jī)器兩軸的連接間隙小，能減小連接面的變形，避免因間隙產(chǎn)生沖擊造成振動大、噪音高和安裝后聯(lián)結(jié)處出現(xiàn)松動的問題，提高運(yùn)行平穩(wěn)度，減少螺栓數(shù)量，縮減連接叉頭的體積，節(jié)約空間，降低成本；應(yīng)用于軋鋼機(jī)高溫重載的特殊場合，能夠達(dá)到承載能力強(qiáng)、對心性能好、運(yùn)轉(zhuǎn)更平穩(wěn)、使用壽命長、傳動精度高、傳動噪音低以及以更小的體積承受更大載荷的效果。
【專利說明】聯(lián)軸機(jī)構(gòu)及其萬向聯(lián)軸器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種軸連接結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種聯(lián)軸機(jī)構(gòu)及其萬向聯(lián)軸器。
【背景技術(shù)】
[0002]聯(lián)軸機(jī)構(gòu)是用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械機(jī)構(gòu)，有些聯(lián)軸機(jī)構(gòu)還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用，目前，國內(nèi)外許多大鋼廠軋機(jī)和其他冶金設(shè)備上所應(yīng)用的十字軸式萬向聯(lián)軸機(jī)構(gòu)普遍存在以下幾方面的不足:一，十字軸式聯(lián)軸機(jī)構(gòu)兩端法蘭與工作機(jī)器兩軸的連接是通過平鍵和螺栓連接，安裝找正困難、常出現(xiàn)松動且要求螺栓數(shù)量高；二，平鍵連接間隙大，配合聯(lián)結(jié)易因間隙產(chǎn)生沖擊，振動大、噪音高、運(yùn)行平穩(wěn)程度低；不僅承載能力差，而且大量的連接螺栓造成安裝和拆卸困難，勞動強(qiáng)度大、工序繁多，連接叉頭體積龐大，成本高、占據(jù)空間大且不便于制造。
[0003]因此，為解決上述問題，需要一種聯(lián)軸機(jī)構(gòu)，降低配合間隙，減小連接面的變形，避免因間隙產(chǎn)生沖擊造成振動大、噪音高和安裝后聯(lián)結(jié)處出現(xiàn)松動的問題，提高運(yùn)行平穩(wěn)度，減少螺栓數(shù)量，縮減連接叉頭的體積，節(jié)約空間，降低成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種聯(lián)軸機(jī)構(gòu)及其萬向聯(lián)軸器，與工作機(jī)器兩軸的連接間隙小，能減小連接面的變形，避免因間隙產(chǎn)生沖擊造成振動大、噪音高和安裝后聯(lián)結(jié)處出現(xiàn)松動的問題，提高運(yùn)行平穩(wěn)度，減少螺栓數(shù)量，縮減連接叉頭的體積，節(jié)約空間，降低成本。
[0005]本發(fā)明的聯(lián)軸機(jī)構(gòu)，包括通過端面齒嚙合傳動連接的第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體；所述端面齒為曲線端面齒；
[0006]進(jìn)一步，所述曲線端面齒為節(jié)曲線函數(shù)齒，其節(jié)曲線函數(shù)方程為:x=R*C0S(t)、y=R*sin(t)、zl=A*cos (2n*t),其中R為節(jié)曲線投影圓半徑、A為節(jié)曲線的振幅、η為節(jié)曲線階數(shù)、t為轉(zhuǎn)過的角度；
[0007]進(jìn)一步，還包括將第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體連接固定的多個螺栓螺母副；
[0008]進(jìn)一步，所述第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體的連接端分別一體成型的設(shè)有可安裝所述螺栓螺母副的法蘭邊；所述曲線端面齒設(shè)于相應(yīng)法蘭邊的外端面；
[0009]本發(fā)明還公開了一種應(yīng)用上述聯(lián)軸機(jī)構(gòu)的萬向聯(lián)軸器，包括傳動軸和對稱設(shè)于傳動軸兩端的萬向聯(lián)軸組件；所述萬向聯(lián)軸組件包括端面齒叉頭和萬向傳動連接式連接于端面齒叉頭與傳動軸之間的十字軸；所述端面齒叉頭的端面齒為所述曲線端面齒；
[0010]進(jìn)一步，所述傳動軸包括連接軸和對稱的固定于所述連接軸兩端的連接叉頭，并且分別以連接叉頭和連接軸作為第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體通過所述聯(lián)軸機(jī)構(gòu)的連接方式固定連接。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的聯(lián)軸機(jī)構(gòu)及其萬向聯(lián)軸器，與工作機(jī)器兩軸的連接間隙小，能減小連接面的變形，避免因間隙產(chǎn)生沖擊造成振動大、噪音高和安裝后聯(lián)結(jié)處出現(xiàn)松動的問題，提高運(yùn)行平穩(wěn)度，減少螺栓數(shù)量，縮減連接叉頭的體積，節(jié)約空間，降低成本；應(yīng)用于軋鋼機(jī)高溫重載的特殊場合，能夠達(dá)到承載能力強(qiáng)、對心性能好、運(yùn)轉(zhuǎn)更平穩(wěn)、使用壽命長、傳動精度高、傳動噪音低以及以更小的體積承受更大載荷的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的聯(lián)軸機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明的萬向聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3為圖2中A-A剖視圖；
[0015]圖4為本發(fā)明的萬向聯(lián)軸器的爆炸圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1為本發(fā)明的聯(lián)軸機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明的萬向聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為圖2中A-A剖視圖，圖4為本發(fā)明的萬向聯(lián)軸器的爆炸圖，如圖所示:本實(shí)施例的聯(lián)軸機(jī)構(gòu)，包括通過端面齒嚙合傳動連接的第一旋轉(zhuǎn)體I和第二旋轉(zhuǎn)體2 ;所述端面齒為曲線端面齒；如圖所示，曲線端面齒是一種齒基面沿環(huán)形橫波曲線呈波形面的端面齒，具有波形齒形特征，不僅能夠通過齒面間的嚙合傳遞動力，而且利用波峰與波谷之間的配合實(shí)現(xiàn)二次嚙合及二次對心，接觸面積大并存在二次承載效果，擁有了更大的承載能力，能夠傳遞大于同類型普通端面齒聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩，配合精度高，齒面壓力角為齒廓線上各點(diǎn)切線方向與軸線方向的夾角，在一段齒廓線中，弧線曲率呈現(xiàn)由零變大再減小到零的規(guī)律，齒面壓力角也相應(yīng)由大變小再變大，在齒頂和齒根時達(dá)到90°，由于壓力角超過65°時會有自鎖現(xiàn)象，可得出兩齒面在工作時具有局部自鎖的特點(diǎn)。該特點(diǎn)不斷將扭轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)化為軸向壓緊力，增大了聯(lián)接處的緊湊性、避免了松動、消除了沖擊，大大的提高了聯(lián)軸器聯(lián)接處的咬合特性，不論承受的是切向力、徑向力還是軸向力，聯(lián)軸機(jī)構(gòu)均具有很高的剛性；用于聯(lián)軸器的輸入和輸出端與其他零件配合能夠降低配合間隙，減小連接面的變形，避免因間隙產(chǎn)生沖擊造成振動大、噪音高和安裝后聯(lián)結(jié)處出現(xiàn)松動的問題，能提高運(yùn)行平穩(wěn)度，減少連接于兩零件之間的螺栓的數(shù)量，縮減連接件的體積，節(jié)約空間，降低成本，曲線端面齒是發(fā)散型結(jié)構(gòu)，并具有中心，裝配時聯(lián)接處還會自動對心嚙合，此特性方便了安裝，提高了聯(lián)接處的配合精度和傳動精度，降低了傳動噪音，保證了運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性、可靠性，減小了軸向竄動，消除了由軸向竄動而威脅主電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的危害，延長了主電機(jī)的壽命，適用于軋鋼機(jī)高溫重載的特殊場合，能夠達(dá)到承載能力強(qiáng)、對心性能好、運(yùn)轉(zhuǎn)更平穩(wěn)、使用壽命長、傳動精度高、傳動噪音低以及以更小的體積承受更大載荷的效果；該聯(lián)軸機(jī)構(gòu)在軋鋼機(jī)萬向聯(lián)軸節(jié)的應(yīng)用中體現(xiàn)出的優(yōu)于傳統(tǒng)端面齒型式聯(lián)軸機(jī)構(gòu)的特性:聯(lián)接處最高等效應(yīng)力小于端面齒型式2—3倍、局部變形低于端面齒型式近百倍、無應(yīng)力集中且無過大的局部變形。
[0017]本實(shí)施例中，所述曲線端面齒為節(jié)曲線函數(shù)齒，其節(jié)曲線函數(shù)方程為:x=R*cos (t)、y=R*sin (t)、z=A*cos (2n*t),其中R為節(jié)曲線投影圓半徑、A為節(jié)曲線的振幅、η為節(jié)曲線階數(shù)、t為節(jié)曲線的極角。曲線端面齒的節(jié)曲線是以R為半徑的圓柱面曲線，該曲線成為端面齒齒廓面在徑向上的中分線，曲線端面齒均勻的分布在它的節(jié)曲線上，且被節(jié)曲線在徑向上的延伸面分成了齒頂部分和齒根部分。節(jié)曲線是封閉的，設(shè)P點(diǎn)U，y, z)為節(jié)曲線上任意一點(diǎn)，該點(diǎn)在極角O?2 范圍內(nèi)沿中心軸旋轉(zhuǎn)組成了整條節(jié)曲線,并在Z方向上存在著η (η為正整數(shù))個變化周期，η被稱為曲線端面齒節(jié)曲線的階數(shù)；該節(jié)曲線函數(shù)齒容易加工制造，嚙合接觸面積大且不會造成齒頂過尖的問題。
[0018]本實(shí)施例中，還包括將第一旋轉(zhuǎn)體I和第二旋轉(zhuǎn)體2連接固定的多個螺栓螺母副3 ;通過螺栓螺母副3的緊固作用使第一旋轉(zhuǎn)體I和第二旋轉(zhuǎn)體2軸向緊壓固定在一起，進(jìn)而利用曲線端面齒的嚙合實(shí)現(xiàn)扭矩的傳遞，當(dāng)然，利用端面齒的配合能自動的實(shí)現(xiàn)第一旋轉(zhuǎn)體I與第二旋轉(zhuǎn)體2之間的對心，即實(shí)現(xiàn)第一旋轉(zhuǎn)體I與第二旋轉(zhuǎn)體2的徑向定位，因此在能夠為第一旋轉(zhuǎn)體I和第二旋轉(zhuǎn)體2提供軸向壓緊力的連接結(jié)構(gòu)中可無需設(shè)置螺栓螺母副3。
[0019]本實(shí)施例中，所述第一旋轉(zhuǎn)體I和第二旋轉(zhuǎn)體2的連接端分別一體成型的設(shè)有可安裝所述螺栓螺母副3的法蘭邊(圖中標(biāo)記為第一旋轉(zhuǎn)體I的法蘭邊4和第二旋轉(zhuǎn)體2的法蘭邊5);所述曲線端面齒設(shè)于相應(yīng)法蘭邊(圖中標(biāo)記為第一旋轉(zhuǎn)體I的法蘭邊4和第二旋轉(zhuǎn)體2的法蘭邊5)的外端面，法蘭邊上用于安裝螺栓螺母副的眼孔的軸向投影與曲線端面齒的軸向投影重疊，使第一旋轉(zhuǎn)體I和第二旋轉(zhuǎn)體2徑向尺寸得以縮減，利于節(jié)約空間，降低成本；并且便于螺栓螺母副3的安裝。
[0020]本實(shí)施例的萬向聯(lián)軸器，包括傳動軸6和對稱設(shè)于傳動軸6兩端的萬向聯(lián)軸組件；所述萬向聯(lián)軸組件包括端面齒叉頭7和萬向傳動連接式連接于端面齒叉頭7與傳動軸6之間的十字軸8 ;所述端面齒叉頭7的端面齒為所述曲線端面齒，還包括連接于十字軸8與端面齒叉頭7和傳動軸6之間的滾子軸承11和用于固定滾子軸承11的端蓋12，將所述曲線端面齒結(jié)構(gòu)應(yīng)用于聯(lián)軸器的輸入和輸出端與其他零件之間能夠降低配合間隙，減小連接面的變形，避免因間隙產(chǎn)生沖擊造成振動大、噪音高和安裝后聯(lián)結(jié)處出現(xiàn)松動的問題，能提高運(yùn)行平穩(wěn)度，減少連接于兩零件之間的螺栓的數(shù)量，縮減連接件的體積，節(jié)約空間，降低成本，接觸面積大并存在二次承載效果，擁有了更大的承載能力，能夠傳遞大于同類型普通端面齒聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩，聯(lián)接處最高等效應(yīng)力小于端面齒型式2— 3倍、局部變形低于端面齒型式近百倍、無應(yīng)力集中且無過大的局部變形；本實(shí)施例中對稱是指相對于傳動軸6的中心點(diǎn)中心對稱。
[0021]本實(shí)施例中，所述傳動軸6包括連接軸9和對稱的固定于所述連接軸9兩端的連接叉頭10，并且分別以連接叉頭10和連接軸9作為第一旋轉(zhuǎn)體I和第二旋轉(zhuǎn)體2通過所述聯(lián)軸機(jī)構(gòu)的連接方式固定連接；當(dāng)然此處所指的聯(lián)軸機(jī)構(gòu)是指第一旋轉(zhuǎn)體I和第二旋轉(zhuǎn)體2嚙合后通過所述螺栓螺母副3軸向固定在一起形成的聯(lián)軸機(jī)構(gòu)，工作時，對稱設(shè)置的兩個端面齒叉頭7 —一對應(yīng)的連接于工作機(jī)器的主動軸和從動軸，本實(shí)施例中傳動軸6由連接軸9和兩個連接叉頭10組成，使各部件結(jié)構(gòu)得以簡化，加工方便；本實(shí)施例中對稱是指相對于連接軸9的中心點(diǎn)中心對稱。
[0022]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種聯(lián)軸機(jī)構(gòu),其特征在于:包括通過端面齒哨合傳動連接的第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體；所述端面齒為曲線端面齒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)軸機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述曲線端面齒為節(jié)曲線函數(shù)齒，其節(jié)曲線函數(shù)方程為:x=R*cos (t)、y=R*sin (t)、zl=A*cos (2n*t),其中R為節(jié)曲線投影圓半徑、A為節(jié)曲線的振幅、η為節(jié)曲線階數(shù)、t為轉(zhuǎn)過的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)軸機(jī)構(gòu)，其特征在于:還包括將第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體連接固定的多個螺栓螺母副。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聯(lián)軸機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體的連接端分別一體成型的設(shè)有可安裝所述螺栓螺母副的法蘭邊；所述曲線端面齒設(shè)于相應(yīng)法蘭邊的外端面。
5.—種應(yīng)用權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述的聯(lián)軸機(jī)構(gòu)的萬向聯(lián)軸器,其特征在于:包括傳動軸和對稱設(shè)于傳動軸兩端的萬向聯(lián)軸組件；所述萬向聯(lián)軸組件包括端面齒叉頭和萬向傳動連接式連接于端面齒叉頭與傳動軸之間的十字軸；所述端面齒叉頭的端面齒為所述曲線端面齒。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的萬向聯(lián)軸器，其特征在于:所述傳動軸包括連接軸和對稱的固定于所述連接軸兩端的連接叉頭，并且分別以連接叉頭和連接軸作為第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體通過所述聯(lián)軸機(jī)構(gòu)的連接方式固定連接。
【文檔編號】F16D3/18GK103775520SQ201410036497
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月25日
【發(fā)明者】林超, 趙相路 申請人:重慶大學(xué)