CN103398112A - 卡键式联轴器 - Google Patents

Abstract

一种卡键式联轴器，除螺钉外，只用2种共4个零件，实现两轴(Z1)和(Z2)刚性联结；只用3种共4个零件，实现两轴(Z2)和(Z3)活动联结。两根轴的联结端，各制有一圈卡键槽，而每个卡键槽和卡键(1)，都包含两种特制的受力靣：拉压受力靣和扭转受力靣，其尺寸按主动轴的轴向力和切向力通过计算决定；当用螺钉(L)将两个卡键套(2)轴向併紧时，卡键套、卡键、卡键槽之间的斜面楔块移动，导致越来越紧，最终结为刚性体。结构简单，受力明确，工作可靠，尺寸小巧，重量最轻，件号最少，运用数控机床和数字化技术，能够高质量、高效率地制造，为其标准化、系列化提供了有利条件；不仅节约材料，还能节约机械的结构空间，带来相关利益。

Description

卡键式联轴器

技术领域

本发明涉及一种卡键式联轴器。属于机械传动通用部件。

技术背景

现有技术中，联轴器为机械传动的常见机构元件，一些通用规格型号已经标准化生产。

机械工业出版社1964年版，隆礼湘译《机构元件》一书中列出：刚性联轴器9种，活动联轴器67种。

机械工业出版社1973年版，部属农机研究所编《农业机械设计手册》一书中列出：刚性联轴器2种，活动联轴器10种。其中有几种已标准化，并成功地广泛用生产实践中。

但是，对比研究后认为，普遍存在零件数量较多，体积较大的缺点。当然，客观地说，也是因为在当时机械加工设备的条件所局限，无法克服的缺点。

2011年8月19日，上海理工大学申请的实用新型专利：一种免键卡环式联轴器，专利号：201120304812。需要“端面支撑机构；……通过卡环分别与主动轴夹紧件、从动轴夹紧件锁紧；所述锁紧固件沿轴向将主动轴夹紧件、从动轴夹紧件锁紧”。需要6种非标准零件；而且是依靠摩擦力来传递动力，当遇到扭矩很大，或振动强烈……等不利条件时，其可靠性将受到质疑和挑战。

现在，随着技术的进步，数控机床，特别是数控自动车床、数控线切割机的广泛运用，可以轻而易举地、成批大量地加工出形状奇特、尺寸复杂的零件，克服上述缺点。

鉴于上述情况，本申请人提出一种全新的卡键式联轴器。除标件螺钉外，只用2种共4个零件，实现两轴刚性联结；只用3种共4个零件，实现两轴活动联结。不仅零件少，体积小，重量轻，而且工作可靠。

发明内容

本发明的目的就是针对上述情况，发挥现有先进技术和精良设备的优势，运用数控车床和数控线切割工艺，制造具有奇特形状和精确尺寸的零件，实现零件少，体积小，重量轻，而工作可靠的卡键式联轴器，包括下述内容：

本发明，只用卡键、卡键套和螺钉，实现两根轴的刚性联结。

首先，备制卡键。卡键为相同的2件；其轴向视图为：由3段圆弧和3段直线构成的“C”字形；其径向视图为：上下两端各有10度斜角的圆锥体；当两个卡键相向拼合在一块时，外形是大底相连的双圆锥台；其内孔分成3段：中段是圆管形空间，内径与两根轴端的外径过渡配合；其上下两段并非圆形，而是由两段等径圆弧和两根平行直线构成；并且，说它是两段等径圆弧，仅仅是在轴向视图中的外观现象，实际上它们也是有10度斜角的内圆锥孔。

其次，备制卡键套。卡键套为相同的2件；其外形是具有一圈均布螺钉孔的法兰盘，其内孔分成两段：一段为圆孔，其内径与两根轴中的一根轴的外径滑动配合；另一段则为具有10度斜角内圆锥孔，其内圆锥靣与卡键的外圆锥靣过盈配合；每个卡键套上的螺钉孔：一半为过孔，另一半为螺纹孔；用螺钉能够将两个卡键套相向拼合为一个完整的圆形法兰盘。

最后，两根轴的联结端，各制有一圈卡键槽，而每个卡键槽，都包含两个特制的受力靣：

(1)拉压受力靣：即卡键槽的外沿，是一个环形槽，其尺寸按主动轴的轴向力计算决定；其槽底是与主轴线同心的圆柱靣；其两个槽壁的特征各不相同：靠近轴端的槽壁，是具有10度斜角的外圆锥靣，与卡键的内圆锥靣相吻合；而另一槽壁，则是与主轴线相垂直的圆环形平靣；

(2)扭转受力靣：即卡键槽的内沿，是环形槽内延线上的两个平底槽，其尺寸按主动轴的切向力计算决定；其两个槽底与主轴中心线对称而且平行，全部槽壁均与主轴线相垂直。

本发明相比于上述现有技术具有如下有益效果：首先是零件数量少，除了标准件外，刚性联轴器只需要2种共4个零件；活动联轴器也只要3种共4个零件。

其次是充分利用轴端材料来加工特殊的受力截面，传递轴向力和切向力，使其尺寸较小，重量较轻，节约材料以降低成本。

轴端环形槽、卡键内外径和卡键套内径，共有4处都是10度斜角的配合面，当被螺钉併紧的过程中，通过的斜面楔块移动，各零件之间越来越紧密，最终结为刚性体，所以能够可靠地传递动力。

附图说明

为了更清楚地理解本发明，现将通过本发明实施例，同时参照附图，来描述本发明，其中：

图1是卡键式刚性联轴器的结构图。

图2是图1、图3、图4的D-D向剖视图。

图3是卡键式活动联轴器的结构图。

图4是卡键式轴端固结的结构图。

图中：

Z1.直径较小的轴端，Z2.直径较大的轴端，Z3.装有轴承的轴端，Z4，固结轴端；

Zc.轴承，Zy.圆螺母，Zt.止退垫圈，L.螺钉J.基础件；

1.刚联卡键，1a.活联卡键，1b.固结卡键；

2.刚联卡键套，2a.活联卡键套，2b.固结卡键套。

具体实施方式

图1是卡键式刚性联轴器的结构图，图2是图1的D-D向剖视图。

用卡键(1)、卡键套(2)和螺钉(L)，实现两根轴(Z1)和(Z2)的刚性联结.

卡键(1)为相同的2件，加工时将其视为一段短圆管的特点来编制工艺程序，两端的孔，本是异形孔，但在车削工序中，按其两段直线的距离为直径车成较小圆孔，热处理后才用线切割工艺，再将小圆孔切成具有两根平行直线，和两段同心圆弧的异形孔；最后再切成两个相同的零件。其轴向视图为：由3段圆弧和3段直线构成的“C”字形；其径向视图为：上下两端各有10度斜角的圆锥体；当两个卡键(1)相向拼合在一块时，外形是大底相连的双圆锥台；其内孔分成3段：中段是圆管形空间，内径与两根轴端(Z1)和(Z2)的外径过渡配合；其上下两段并非圆形，而是由两段等径圆弧和两根平行直线构成；并且，说它是两段等径圆弧，仅仅是在轴向视图中的外观现象，实际上它们也是有10度斜角的内圆锥孔。

卡键套(2)，为相同的2件；其外形是具有一圈均布螺钉孔的法兰盘，其内孔分成两段：一段为圆孔，其内径与两根轴中的一根轴的外径滑动配合；另一段则为具有10度斜角内圆锥孔，其内圆锥靣与卡键(1)的外圆锥靣过盈配合；每个卡键套(2)上的螺钉孔：一半为过孔，另一半为螺纹孔；用螺钉(L)能够将两个卡键套(2)相向拼合为一个完整的圆形法兰盘。

两根轴(Z1)和(Z2)的联结端，各有一圈卡键槽，而每个卡键槽，都包含有两个特制的受力面：

(1)拉压受力面：即卡键槽的外沿，是一个环形槽，其尺寸按主动轴的轴向力计算决定；其槽底是与主轴线同心的圆柱靣；其两个槽壁的特征各不相同：靠近轴端的槽壁，是具有10度斜角的外圆锥靣，与卡键(1)的内圆锥靣相吻合；而另一槽壁，则是与主轴线相垂直的圆环形平靣；

(2)扭转受力面：即卡键槽的内沿，是环形槽内延线上的两个平底槽，其尺寸按主动轴的切向力计算决定；其两个槽底与主轴中心线对称而且平行，全部槽壁均与主轴线相垂直。

采用卡键式结构，不仅能构成刚性联轴器，而且能构成活动联轴器和轴端与基础件的固结。

图3是卡键式活动联轴器的结构图。其D-D剖面同图2。

其中一个轴端(Z3)装有轴承(Zc)，并用圆螺母(Zy)及其止退垫圈(Zt)併紧；由于轴承(Zc)的外径没有锥度，所以卡键套(2a)的内孔也没有锥度。

另一轴端与图1中的轴端(Z2)相同，所以卡键套(2)也相同。但是，由于轴承(Zc)需要轴向定位，所卡键(1a)的大端，为环形平靣，而且其外径与轴承(Zc)的外径相同；小端与图1中的卡键(1)相同。

图4是卡键式轴端固结的结构图。其D-D剖面同图2。

在图4中，轴端(Z3)需预留较长的尺寸，以便伸入基础件(J)实现径向定位。卡键槽的结构特征与图1中的轴端(Z1)、(Z2)相同。

卡键(1b)的小端结构特征与图1中的卡键(1)相同，但其大端向外拓展，成为有螺钉过孔的法兰，且尺寸与卡键套(2b)相同；当被螺钉(L)压紧后，能够防止轴端(Z3)旋转。

卡键套(2b)的结构特征与图3中的卡键套(2a)相同，但轴向尺寸小一些。

总之，卡键式联轴器，除螺钉外，只用2种共4个零件，实现两轴(Z1)和(Z2)之间的刚性联结；只用3种共4个零件，实现两轴(Z2)和(Z3)之间的活动联结。两根轴的联结端，各制有一圈卡键槽，而每个卡键槽和卡键(1)，都包含两种特制的受力靣：拉压受力靣和扭转受力靣，其尺寸按主动轴的轴向力和切向力通过计算决定；当用螺钉(L)将两个卡键套(2)轴向併紧时，卡键套、卡键、卡键槽之间的斜面楔块移动，导致零件之间越来越紧密，最终结为刚性体。结构简单，受力明确，工作可靠，尺寸小巧，重量最轻，件号最少，运用数控机床和数字化技术，能够高质量、高效率地制造，为这种新型联轴器的标准化、系列化提供了有利条件；不仅节约材料，还能节约机械的结构空间，带来相关利益。

以上所述的仅是本发明卡键式联轴器的优选实施例，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，作出的若干变形和改进，也应视为属于本发明专利权的保护范围。

Claims (3)

1.一种卡键式联轴器，其特征在于，用卡键(1)、卡键套(2)和螺钉(L)，实现两根轴端(Z1)和(Z2)的刚性联结；前述的卡键(1)为相同的2件；其轴向视图为：由3段圆弧和3段直线构成的“C”字形；其径向视图为：上下两端各有10度斜角的圆锥体；当两个卡键(1)相向拼合在一块时，外形是大底相连的双圆锥台；其内孔分成3段：中段是圆管形空间，内径与两根轴(Z1)和(Z2)的外径过渡配合；其上下两段并非圆形，而是由两段等径圆弧和两根平行直线构成；并且，说它是两段等径圆弧，仅仅是在轴向视图中的外观现象，实际上它们也是有10度斜角的内圆锥孔。

2.按权利要求1所述的卡键式联轴器，其特征在于，所述的卡键套(2)，为相同的2件；其外形是具有一圈均布螺钉孔的法兰盘，其内孔分成两段：一段为圆孔，其内径与两根轴中的一根轴的外径滑动配合；另一段则为具有10度斜角内圆锥孔，其内圆锥靣与卡键(1)的外圆锥靣过盈配合；每个卡键套(2)上的螺钉孔：一半为过孔，另一半为螺纹孔；用螺钉(L)能够将两个卡键套(2)相向拼合为一个完整的圆形法兰盘。

3.按权利要求1所述的卡键式联轴器，其特征在于，所述的两根轴(Z1)和(Z2)的联结端，各制有一圈卡键槽，而每个卡键槽，都包含两个特制的受力面：

(1)拉压受力面：即卡键槽的外沿，是一个环形槽，其尺寸按主动轴的轴向力计算决定；其槽底是与主轴线同心的圆柱靣；其两个槽壁的特征各不相同：靠近轴端的槽壁，是具有10度斜角的外圆锥靣，与卡键(1)的内圆锥靣相吻合；而另一槽壁，则是与主轴线相垂直的圆环形平靣；

(2)扭转受力面：即卡键槽的内沿，是环形槽内延线上的两个平底槽，其尺寸按主动轴的切向力计算决定；其两个槽底与主轴中心线对称而且平行，全部槽壁均与主轴线相垂直。

Images