CN100570168C - 发动机用两级过盈连轴件组件 - Google Patents

Abstract

本发动机用两级过盈连轴件组件(1)涉及发动机输出轴与其配套机具间所使用的连轴件组件。锥套(2)一端的锥孔(8)装配在锲块组件(11)的外锥面(12)上，锥套(2)另一端内螺纹(10)与工作爪(4)的外螺纹段(20)相旋合连接；锲块(3)相互间有侧隙(15)；工作爪(4)一端的法兰盘(18)和连接爪(17)通过光套段(19)与外螺纹段(20)相连接；六角扳头(6)垂直于锥套外套(7)，小端面(13)外凸于锥孔小端面(5)。本连轴件组件(1)装卸迅捷，成本低廉。

Description

发动机用两级过盈连轴件组件

技术领域：

本发明发动机用的两级过盈连轴件组件涉及发动机输出轴与其配套机具间所使用的连轴件组件。

背景技术：

发动机实验时通过连轴件与测试设备相连接，连轴件固定在发动机的输出轴上，其固定方式主要有以下三种：

1、发动机输出轴为圆柱型，连轴件内孔为过盈联结，并且辅以键定位；

2、发动机输出轴为外螺纹结构，连轴件通过内螺纹与输出轴外螺纹紧固联结，并利用轴端面压紧。

3、发动机输出轴为圆锥结构，连轴件加工出相同锥度的锥孔与其联结，并利用螺栓和螺母压紧。

以上几种方式都能传递较大力矩，可靠性好，其缺点在于：不同的输出轴要制造出不同的连轴件，而连轴件属于需要反复使用的零件，当每次拆装时，都有可能擦伤发动机输出轴配合表面；连轴件多次反复使用会因变形而降低联结强度、打滑、进而导致输出轴和连接件损坏，并会造成试验数据的失真；输出轴形式的多样化，往往又造成连轴件联结方式的变更，因此，制造厂需要准备很多数量的各种不同规格型号的连轴件，从而，增加了整个产品的制造成本和实验操作的不方便。

发明内容：

本发明的目的是提供一种发动机用两级过盈连轴件组件，锥套的锥孔端可以包容安装锲块组件；锥套的内螺纹与工作爪的外螺纹段相旋合连接；锥套的锥孔外部一侧加工成六角扳头；工作爪一端为法兰盘和连接爪形状，另一端为通过光套段相连接的外螺纹段，工作爪内有内通孔。

一种发动机用两级过盈连轴件组件，连轴件组件(1)由锥套(2)、锲块(3)和工作爪(4)组成，其特征在于锥套(2)一端的锥孔(8)包容装配在锲块组件(11)的外锥面(12)上；锥套(2)另一端内螺纹(10)与工作爪(4)的外螺纹段(20)相旋合连接；锲块组件(11)由三块锲块(3)构成，三块锲块(3)相互间有侧隙(15)；工作爪(4)一端的法兰盘(18)和连接爪(17)通过光套段(19)与外螺纹段(20)相连接。

为了便于掌握发动机的性能，确保发动机调整到良好的使用状态，制造厂家需要进行一系列的试验，如短期磨合、测量发动机的功率、油耗、调速率等参数，因此，试验时，发动机与测功设备的动力传递一般是通过连轴件来完成的，而连轴件是属于反复使用的零件，每次拆装都有可能擦伤输出轴配合表面，影响产品的正常生产和销售。为了有效解决出厂试验过程中汽油机连接方式的困难，因此，研制出本发动机用两级过盈连轴件组件。

本发动机用两级过盈连轴件组件由锥套、锲块和工作爪三部分组成，

通常，过盈配合呈弹、塑性变形，在机具使用中可行且合理，但连轴件与输出轴材料性能相近，联结后所得到的弹性变形和塑性变形很难是理想的弹性变形和塑性变形。

在连轴件组件中采用中间锲块后，表面的几何特征为断续表面的两级过盈联结。

本发明发动机用两级过盈连轴件组件的结构分析说明如下：

1、第一级为圆柱过盈联结：

发动机的输出轴与锲块内侧间构成第一级圆柱过盈联结，这种联结具有一般圆柱面过盈连接的优点，表现为结构简单、定心性好、承载能力高、承受变载和冲击性能好等优点。

2、第二级为圆锥过盈联结：

在锲块外侧圆弧面与锥套内孔圆弧面间构成第二级圆锥过盈联结，圆锥面过盈联结利用包容件和被包容件相对轴向移动获得过盈联结，其压合距离短，使得整个连轴件轴向紧凑，如汽油机和测功器之间扭力传递稳定性好，这种在输出轴和外套锥套之间加有一个中间套的过盈联结方式，其优点是：如果中间套经过反复拆装，不再符合使用要求时，则可弃去旧中间套，改用新的中间套，而锲块正起到了这种中间套的功能，并且，在使用中更具有其自身特点。

3、两级联结过盈组成方式的优点：

按照相配件组装后结合面受力变形的性质，过盈联结有横向和纵向相结合的两种联结方式，本发明采用的结构既不同于压入法实现的纵向过盈联结，也有别于胀缩法实现的横向过盈联结，本发明的两级过盈连轴件组件的联结方式效果兼有上述两种联结方式的优点。

4、锲块的作用：

发动机用中间采用锲块的两级过盈联结使锲块和输出轴之间的过盈较通常的机械压入法摩擦系数大为增加，提高了实际接触面积和它们的联结强度。在机械压入装配时，由于联结表面微观不平度的相互剪切和较大的不平度的相互嵌入的结果，形成间隙区域，使表面形成不均匀的贴合，同时，增加了金属表面的塑性变性，并发生显微裂纹和金属晶粒折断。锲块类似胀缩法的压紧过程，使联结表面不平度的相互剪切、相互嵌入分别由两对摩擦副承担，且剪切、嵌入趋势大为减弱，尤其是在锲块和输出轴之间形成比较均匀的贴合，因此，在接触区域中，输出轴没有擦伤和微观不平度剪切、压平的塑性变形，从而有效地保护了输出轴。

5、材料的选择：

对于汽油机输出轴来说，通常采用中碳钢或中碳合金钢结构，如45钢、40铬钢等；从重复使用出发，对于锥套也选用中碳钢材料，其塑性、弹性都很好；对于锲块则采用塑性金属材料。几种材料的合理选用，可以有效地将联结控制在弹性、塑性范围内，形成两个环形塑性区。

本发明发动机用两级过盈连轴件组件零件结构说明如下：

锥套的外部一侧加工成六角扳头，可通过工具紧固或拆卸锥套，锥套外部另一侧为锥套外壳，锥套的六角扳头与锥套外壳内侧圆端面垂直相连接；锥套内部一端加工成锥孔，锥孔外端面为锥孔小端面，锥孔内端面为锥孔大端面，锥孔内包容安装有锲块组件，锥孔内部另一端加工有内螺纹，与工作爪的外螺纹段相啮合，锥孔大端面与锥孔内螺纹段间有一点内光壁间隙。

锲块组件由三个相同零件的锲块组成，锲块组件由锥型衬套切割制作而成，锲块内侧为圆柱面，锲块外侧为外锥面，径向120°将衬套分割成三等份的三个锲块，当三个锲块包容内装的输出轴时，则这三个锲块之间保留一定的侧隙，每块锲块均有外锥面、小端面、内圆柱面和大端面。

工作爪外部有连接爪、法兰盘、光轴段和外螺纹段，连接爪有多个，与法兰盘外侧外周边垂直相连接；法兰盘内侧面与光轴段垂直相连接，光轴段与外螺纹段相连接，外螺纹段的外端面为止口端面，工作爪内部为内通孔，内通孔为内圆通孔。

本发明发动机用两级过盈连轴件组件安装连接和工作过程说明如下：

本连轴件组件的锲块组件和工作爪内通孔内套装有发动机输出轴，用杠杆工具插入连接爪之间，使工作爪周向固定，用扳手工具顺时针方向旋合锥套的六角扳头，锲块组件的大端面直径大于锥套的锥孔大端面的孔径，即锲块组件的大端面位于锥套的锥孔大端面外，当锥套被旋紧时，工作爪的止口端面与锥套的锥孔大端面之间存在有间隙，工作爪的止口端面紧压在锲块的大端面上，则锥套的锥孔对锲块组件的外锥面施加径向力，形成一级过盈配合；由于锲块组件的锲块之间存在有侧隙，在外力作用下，锲块组件的内圆柱面对输出轴的外圆柱面也形成径向压力，形成二级过盈配合，从而，使得发动机输出轴与连轴件组件同步旋转。

当用扳手工具反向旋合锥套的六角扳头时，工作爪的止口端面不再压紧锲块的大端面，轴向轻轻敲击工作爪，则中间的锲块组件自行松动，可以从输出轴上取下连轴件组件。

本发明发动机用两级过盈连轴件组件优点如下：

1、装卸迅捷，效率高。

当需要拆卸连轴件组件时，松开锥套与工作爪的螺纹连接，施加轻微的轴向冲击力，中间的锲块组件即可自行松动。因锲块轴向限制锥套和工作爪，锲块组件径向相互间存在侧隙，本连轴件组件从输出轴取出后，锲块组件不会散落，下次使用时，直接装入输出轴即可，从而实现快速装卸。

2、管理方便，成本低。本连轴件组件只要加工几种不同内径尺寸的锲块，就可适应不同发动机各种轴径的使用要求，锥套和工作爪没有变化。锲块可采用塑性金属材料，属于相对易磨损件，加工方便，比整体制作连轴件组件工作量小。

3、发动机输出轴表面损伤的几率大为减少，连轴件整体使用寿命延长了。锲块、锥套和工作爪联结表面硬度差异较大，而锥套和工作爪联结使用时主要为弹性变形，表面受损伤的程度减弱了。

附图说明：

图1：为连轴件组件(1)三维示意图。

图2：为连轴件组件(1)主视剖视图。

图3：为连轴节组件(1)分解示意图。

图4：为锥套(2)三维示意图。

图5：为锥套(2)主视剖视示意图。

图6：为锥套(2)俯视示意图。

图7：为锲块组件(11)三维示意图。

图8：为锲块组件(11)主视剖视示意图。

图9：为锲块组件(11)俯视示意图。

图10：为工作爪(4)三维示意图。

图11：为工作爪(4)主视剖视示意图。

图12：为工作爪(4)俯视示意图。

具体实施方式：

实施例说明如下：

参见图1，本发明发动机用两级过盈连轴件组件(1)由锥套(2)、锲块(3)和工作爪(4)组成。

参见图4、图5和图6，锥套(2)外部由六角扳头(6)和锥套外壳(7)连接成一体件，六角扳头(6)垂直于锥套外壳(7)的内侧圆侧面；在锥套(2)内部，锥孔(8)最外侧为锥孔小端面(5)，最内侧为锥孔大端面(9)，锥套(2)的锥孔大端面(9)与内螺纹(10)之间通过一段光滑内圆弧壁相连接。锥套(2)用45钢加工而成，经调质处理，硬度为HRC32～48，加工制作的锥孔(8)保证1/5锥度，锥孔(8)外端直径为毫米；锥孔大端面(9)直径为

毫米，内螺纹(10)为M56×4；六角扳头(6)对边距离为50毫米；锥套外壳(7)外径为毫米。

参见图7、图8和图9，锲块组件(11)由三块锲块(3)组成，锲块组件(11)由黄铜H62的锥型衬套切割制作而成，即径向120°将锥型衬套分割成三等份的三个锲块(3)，锲块(3)的小端面(13)外径为

毫米，大端面(16)外径为

毫米，外锥面(12)为1/5锥度，内圆柱面(14)内径为

毫米，相邻锲块(3)间的侧隙(15)为1毫米，相邻侧隙(15)中心间的弧度为120°。根据不同型号发动机输出轴，可选用相应内圆柱面(14)内径尺寸与其相配合。

参见图10、图11和图12，工作爪(4)有4个连接爪(17)垂直连接在法兰盘(18)的外周边外侧面；法兰盘(18)内侧面与光轴段(19)垂直相连接，光轴段(19)另端与外螺纹段(20)相连接，外螺纹段(20)外侧为止口端面(22)；工作爪(4)内部有内通孔(21)。连接爪(17)长度为20毫米，宽度为20毫米，厚度为12毫米，相邻两连接爪(17)中心相间90°弧度；法兰盘(18)外径为

毫米，光轴段(19)外径为

毫米，长度为15毫米，外螺纹段(20)长度为35毫米，外螺纹为M56×4，内通孔(21)直径为毫米，工作爪(4)总长为78毫米。

参见图1、图2和图3，锥套(2)的锥孔(8)内、锲块(3)的内圆柱面(14)和工作爪(4)的内通孔(21)内安装有发动机输出轴，锲块(3)的小端面(13)外凸于锥套(2)的锥孔小端面(5)，工作爪(4)的止口端面(22)与锲块(3)的大端面(16)紧压相连接，工作爪(4)的止口端面(22)与锥套(2)的锥孔大端面(9)之间存在有一定间隙距离；锲块(3)的内圆柱面(14)与发动机输出轴外圆柱面为过盈联结配合，锥套(2)一端的锥孔(8)装配在锲块组件(11)的外锥面(12)上，为过盈联结配合；锥套(2)另一端的内螺纹(10)与工作爪(4)的外螺纹段(20)相旋合连接。

Claims (8)

1、一种发动机用两级过盈连轴件组件，连轴件组件(1)由锥套(2)、锲块(3)和工作爪(4)组成，其特征在于锥套(2)一端的锥孔(8)包容装配在锲块组件(11)的外锥面(12)上；锥套(2)另一端内螺纹(10)与工作爪(4)的外螺纹段(20)相旋合连接；锲块组件(11)由三块锲块(3)构成，三块锲块(3)相互间有侧隙(15)；工作爪(4)一端的法兰盘(18)和连接爪(17)通过光套段(19)与外螺纹段(20)相连接。

2、根据权利要求1所述的一种发动机用两级过盈连轴件组件，其特征在于工作爪(4)的止口端面(22)与锲块(3)的大端面(16)紧压相连接。

3、根据权利要求1所述的一种发动机用两级过盈连轴件组件，其特征在于工作爪(4)的止口端面(22)与锥套(2)的锥孔大端面(9)之间存在有间隙。

4、根据权利要求1所述的一种发动机用两级过盈连轴件组件，其特征在于锥套(2)的锥孔大端面(9)与内螺纹(10)之间通过一段光滑内圆弧壁相连接。

5、根据权利要求1所述的一种发动机用两级过盈连轴件组件，其特征在于锥孔(8)为1/5锥度，锥孔(8)外端直径为

毫米；锥孔大端面(9)直径为

毫米，内螺纹(10)为M56×4；六角扳头(6)对边距离为50毫米；锥套外壳(7)外径为

毫米。

6、根据权利要求1所述的一种发动机用两级过盈连轴件组件，其特征在于锲块组件(11)的锲块(3)的小端面(13)外径为

毫米，大端面(16)外径为

毫米，外锥面(12)为1/5锥度，内圆柱面(14)内径为

毫米，侧隙(15)为1毫米。

7、根据权利要求1所述的一种发动机用两级过盈连轴件组件，其特征在于锲块(3)的小端面(13)外凸于锥套(2)的锥孔小端面(5)。

8、根据权利要求1所述的一种发动机用两级过盈连轴件组件，其特征在于工作爪(4)有4个连接爪(17)垂直连接在法兰盘(18)外周边外侧面；法兰盘内侧面与光轴段(19)垂直相连接，光轴段(19)另端与外螺纹段(20)相连接，外螺纹段(20)外侧为止口端面(22)；工作爪(4)内部有内通孔(21)。

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