CN103775520A - 联轴机构及其万向联轴器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种联轴机构及其万向联轴器，联轴机构包括通过端面齿啮合传动连接的第一旋转体和第二旋转体，端面齿为曲线端面齿；万向联轴器包括传动轴及对称设于传动轴两端的端面齿叉头和十字轴；端面齿叉头的端面齿为所述曲线端面齿，本发明的联轴机构及其万向联轴器，与工作机器两轴的连接间隙小，能减小连接面的变形，避免因间隙产生冲击造成振动大、噪音高和安装后联结处出现松动的问题，提高运行平稳度，减少螺栓数量，缩减连接叉头的体积，节约空间，降低成本；应用于轧钢机高温重载的特殊场合，能够达到承载能力强、对心性能好、运转更平稳、使用寿命长、传动精度高、传动噪音低以及以更小的体积承受更大载荷的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种轴连接结构，尤其涉及一种联轴机构及其万向联轴器。
背景技术
联轴机构是用来联接不同机构中的两根轴使之共同旋转以传递扭矩的机械机构，有些联轴机构还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用，目前，国内外许多大钢厂轧机和其他冶金设备上所应用的十字轴式万向联轴机构普遍存在以下几方面的不足：一，十字轴式联轴机构两端法兰与工作机器两轴的连接是通过平键和螺栓连接，安装找正困难、常出现松动且要求螺栓数量高；二，平键连接间隙大，配合联结易因间隙产生冲击，振动大、噪音高、运行平稳程度低；不仅承载能力差，而且大量的连接螺栓造成安装和拆卸困难，劳动强度大、工序繁多，连接叉头体积庞大，成本高、占据空间大且不便于制造。
因此，为解决上述问题，需要一种联轴机构，降低配合间隙，减小连接面的变形，避免因间隙产生冲击造成振动大、噪音高和安装后联结处出现松动的问题，提高运行平稳度，减少螺栓数量，缩减连接叉头的体积，节约空间，降低成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种联轴机构及其万向联轴器，与工作机器两轴的连接间隙小，能减小连接面的变形，避免因间隙产生冲击造成振动大、噪音高和安装后联结处出现松动的问题，提高运行平稳度，减少螺栓数量，缩减连接叉头的体积，节约空间，降低成本。
本发明的联轴机构，包括通过端面齿啮合传动连接的第一旋转体和第二旋转体；所述端面齿为曲线端面齿；
进一步，所述曲线端面齿为节曲线函数齿，其节曲线函数方程为：x=R*cos(t)、y=R*sin(t)、z1=A*cos(2n*t)，其中R为节曲线投影圆半径、A为节曲线的振幅、n为节曲线阶数、t为转过的角度；
进一步，还包括将第一旋转体和第二旋转体连接固定的多个螺栓螺母副；
进一步，所述第一旋转体和第二旋转体的连接端分别一体成型的设有可安装所述螺栓螺母副的法兰边；所述曲线端面齿设于相应法兰边的外端面；
本发明还公开了一种应用上述联轴机构的万向联轴器，包括传动轴和对称设于传动轴两端的万向联轴组件；所述万向联轴组件包括端面齿叉头和万向传动连接式连接于端面齿叉头与传动轴之间的十字轴；所述端面齿叉头的端面齿为所述曲线端面齿；
进一步，所述传动轴包括连接轴和对称的固定于所述连接轴两端的连接叉头，并且分别以连接叉头和连接轴作为第一旋转体和第二旋转体通过所述联轴机构的连接方式固定连接。
本发明的有益效果是：本发明的联轴机构及其万向联轴器，与工作机器两轴的连接间隙小，能减小连接面的变形，避免因间隙产生冲击造成振动大、噪音高和安装后联结处出现松动的问题，提高运行平稳度，减少螺栓数量，缩减连接叉头的体积，节约空间，降低成本；应用于轧钢机高温重载的特殊场合，能够达到承载能力强、对心性能好、运转更平稳、使用寿命长、传动精度高、传动噪音低以及以更小的体积承受更大载荷的效果。
附图说明
图1为本发明的联轴机构结构示意图；
图2为本发明的万向联轴器结构示意图；
图3为图2中A-A剖视图；
图4为本发明的万向联轴器的爆炸图。
具体实施方式
图1为本发明的联轴机构结构示意图，图2为本发明的万向联轴器结构示意图，图3为图2中A-A剖视图，图4为本发明的万向联轴器的爆炸图，如图所示：本实施例的联轴机构，包括通过端面齿啮合传动连接的第一旋转体1和第二旋转体2；所述端面齿为曲线端面齿；如图所示，曲线端面齿是一种齿基面沿环形横波曲线呈波形面的端面齿，具有波形齿形特征，不仅能够通过齿面间的啮合传递动力，而且利用波峰与波谷之间的配合实现二次啮合及二次对心，接触面积大并存在二次承载效果，拥有了更大的承载能力，能够传递大于同类型普通端面齿联轴器的转矩，配合精度高，齿面压力角为齿廓线上各点切线方向与轴线方向的夹角，在一段齿廓线中，弧线曲率呈现由零变大再减小到零的规律，齿面压力角也相应由大变小再变大，在齿顶和齿根时达到90°，由于压力角超过65°时会有自锁现象，可得出两齿面在工作时具有局部自锁的特点。该特点不断将扭转力转化为轴向压紧力，增大了联接处的紧凑性、避免了松动、消除了冲击，大大的提高了联轴器联接处的咬合特性，不论承受的是切向力、径向力还是轴向力,联轴机构均具有很高的刚性；用于联轴器的输入和输出端与其他零件配合能够降低配合间隙，减小连接面的变形，避免因间隙产生冲击造成振动大、噪音高和安装后联结处出现松动的问题，能提高运行平稳度，减少连接于两零件之间的螺栓的数量，缩减连接件的体积，节约空间，降低成本，曲线端面齿是发散型结构，并具有中心，装配时联接处还会自动对心啮合，此特性方便了安装，提高了联接处的配合精度和传动精度，降低了传动噪音，保证了运转的平稳性、可靠性，减小了轴向窜动，消除了由轴向窜动而威胁主电机正常运转的危害，延长了主电机的寿命，适用于轧钢机高温重载的特殊场合，能够达到承载能力强、对心性能好、运转更平稳、使用寿命长、传动精度高、传动噪音低以及以更小的体积承受更大载荷的效果；该联轴机构在轧钢机万向联轴节的应用中体现出的优于传统端面齿型式联轴机构的特性：联接处最高等效应力小于端面齿型式2—3倍、局部变形低于端面齿型式近百倍、无应力集中且无过大的局部变形。
本实施例中，所述曲线端面齿为节曲线函数齿，其节曲线函数方程为：x=R*cos(t)、y=R*sin(t)、z=A*cos(2n*t)，其中R为节曲线投影圆半径、A为节曲线的振幅、n为节曲线阶数、t为节曲线的极角。曲线端面齿的节曲线是以R为半径的圆柱面曲线,该曲线成为端面齿齿廓面在径向上的中分线，曲线端面齿均匀的分布在它的节曲线上，且被节曲线在径向上的延伸面分成了齿顶部分和齿根部分。节曲线是封闭的，设P点（x，y，z）为节曲线上任意一点，该点在极角0～2π范围内沿中心轴旋转组成了整条节曲线，并在Z方向上存在着n（n为正整数)个变化周期，n被称为曲线端面齿节曲线的阶数；该节曲线函数齿容易加工制造，啮合接触面积大且不会造成齿顶过尖的问题。
本实施例中，还包括将第一旋转体1和第二旋转体2连接固定的多个螺栓螺母副3；通过螺栓螺母副3的紧固作用使第一旋转体1和第二旋转体2轴向紧压固定在一起，进而利用曲线端面齿的啮合实现扭矩的传递，当然，利用端面齿的配合能自动的实现第一旋转体1与第二旋转体2之间的对心，即实现第一旋转体1与第二旋转体2的径向定位，因此在能够为第一旋转体1和第二旋转体2提供轴向压紧力的连接结构中可无需设置螺栓螺母副3。
本实施例中，所述第一旋转体1和第二旋转体2的连接端分别一体成型的设有可安装所述螺栓螺母副3的法兰边（图中标记为第一旋转体1的法兰边4和第二旋转体2的法兰边5）；所述曲线端面齿设于相应法兰边（图中标记为第一旋转体1的法兰边4和第二旋转体2的法兰边5）的外端面，法兰边上用于安装螺栓螺母副的眼孔的轴向投影与曲线端面齿的轴向投影重叠，使第一旋转体1和第二旋转体2径向尺寸得以缩减，利于节约空间，降低成本；并且便于螺栓螺母副3的安装。
本实施例的万向联轴器，包括传动轴6和对称设于传动轴6两端的万向联轴组件；所述万向联轴组件包括端面齿叉头7和万向传动连接式连接于端面齿叉头7与传动轴6之间的十字轴8；所述端面齿叉头7的端面齿为所述曲线端面齿，还包括连接于十字轴8与端面齿叉头7和传动轴6之间的滚子轴承11和用于固定滚子轴承11的端盖12，将所述曲线端面齿结构应用于联轴器的输入和输出端与其他零件之间能够降低配合间隙，减小连接面的变形，避免因间隙产生冲击造成振动大、噪音高和安装后联结处出现松动的问题，能提高运行平稳度，减少连接于两零件之间的螺栓的数量，缩减连接件的体积，节约空间，降低成本，接触面积大并存在二次承载效果，拥有了更大的承载能力，能够传递大于同类型普通端面齿联轴器的转矩，联接处最高等效应力小于端面齿型式2—3倍、局部变形低于端面齿型式近百倍、无应力集中且无过大的局部变形；本实施例中对称是指相对于传动轴6的中心点中心对称。
本实施例中，所述传动轴6包括连接轴9和对称的固定于所述连接轴9两端的连接叉头10，并且分别以连接叉头10和连接轴9作为第一旋转体1和第二旋转体2通过所述联轴机构的连接方式固定连接；当然此处所指的联轴机构是指第一旋转体1和第二旋转体2啮合后通过所述螺栓螺母副3轴向固定在一起形成的联轴机构，工作时，对称设置的两个端面齿叉头7一一对应的连接于工作机器的主动轴和从动轴，本实施例中传动轴6由连接轴9和两个连接叉头10组成，使各部件结构得以简化，加工方便；本实施例中对称是指相对于连接轴9的中心点中心对称。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种联轴机构，其特征在于：包括通过端面齿啮合传动连接的第一旋转体和第二旋转体；所述端面齿为曲线端面齿。
2.根据权利要求1所述的联轴机构，其特征在于：所述曲线端面齿为节曲线函数齿，其节曲线函数方程为：x=R*cos(t)、y=R*sin(t)、z1=A*cos(2n*t)，其中R为节曲线投影圆半径、A为节曲线的振幅、n为节曲线阶数、t为转过的角度。
3.根据权利要求1所述的联轴机构，其特征在于：还包括将第一旋转体和第二旋转体连接固定的多个螺栓螺母副。
4.根据权利要求3所述的联轴机构，其特征在于：所述第一旋转体和第二旋转体的连接端分别一体成型的设有可安装所述螺栓螺母副的法兰边；所述曲线端面齿设于相应法兰边的外端面。
5.一种应用权利要求1-4任一权利要求所述的联轴机构的万向联轴器，其特征在于：包括传动轴和对称设于传动轴两端的万向联轴组件；所述万向联轴组件包括端面齿叉头和万向传动连接式连接于端面齿叉头与传动轴之间的十字轴；所述端面齿叉头的端面齿为所述曲线端面齿。
6.根据权利要求5所述的万向联轴器，其特征在于：所述传动轴包括连接轴和对称的固定于所述连接轴两端的连接叉头，并且分别以连接叉头和连接轴作为第一旋转体和第二旋转体通过所述联轴机构的连接方式固定连接。
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