CN108930723B - 具备导正功能的高容错性联接传动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具备导正功能的高容错性联接传动机构，联接界面存在回转锥度，凸锥一侧的联接轴一沿凸锥面周向分布有若干键槽，凹锥一侧的联接轴二内部设有浮动块，浮动块外侧与联接轴二联接使得自身能沿联接轴二轴向滑动、内侧为与凸锥面配合的凹锥面，凹锥面周向分布有与键槽一一对应的键，浮动块底侧与联接轴二内壁间装有弹簧；联接轴一插入浮动块时，配合的凸锥面和凹锥面导引两个联接轴逐渐同轴同时压缩弹簧，两个联接轴相对转动时，键在弹簧压力作用下被压入键槽内从而稳定传递扭矩；键和键槽配合时存在一定间隙，间隙保证两个联接轴存在一定夹角时能够传递扭矩。该机构具备高容错性，具备导正功能，稳定性好，拆装方便。

Description

具备导正功能的高容错性联接传动机构
技术领域
本发明属于机械联接领域，具体涉及一种具备导正功能的高容错性联接传动机构。
背景技术
键联接是机械联接中用于传递扭矩的联接方法，现有的键联接一般安装后很少拆装。对于两轴有轴向运动的键联接，目前一般采用滑键联接，或者轴与轴套中间穿插一根轴，使轴移出的过程中不发生转动或者其他方向的运动，而对于轴与轴套会分离、没有中间轴固定、键位要对齐的要求，现有的联接方式很难达到。因此，需要一种能导正、能传递扭矩、稳定性好、拆装方便的联接传动机构。
发明内容
本发明的目的是提供一种具备导正功能的高容错性联接传动机构，该机构具备高容错性，具备导正功能，稳定性好，拆装方便。
本发明所采用的技术方案是：
一种具备导正功能的高容错性联接传动机构，联接界面存在回转锥度，凸锥一侧的联接轴一沿凸锥面周向分布有若干键槽，凹锥一侧的联接轴二内部设有浮动块，浮动块外侧与联接轴二联接使得自身能沿联接轴二轴向滑动、内侧为与凸锥面配合的凹锥面，凹锥面周向分布有与键槽一一对应的键，浮动块底侧与联接轴二内壁间装有弹簧；联接轴一插入浮动块时，配合的凸锥面和凹锥面导引两个联接轴逐渐同轴同时压缩弹簧，两个联接轴相对转动时，键在弹簧压力作用下被压入键槽内从而稳定传递扭矩；键和键槽配合时存在一定间隙，间隙保证两个联接轴存在一定夹角时能够传递扭矩。
进一步的，键的尺寸计算公式为：
Figure GDA0002277031500000011
Figure GDA0002277031500000012
式中，h为键的高度，h1为键的原始高度，即从键的根部到键的外型弧度最低点的高度，l1为键的长度，θ为联接轴一的转角，即联接轴一的中轴线相对于联接轴二的中轴线的偏角，R1为键外型弧度；
键槽的尺寸计算公式为，
Figure GDA0002277031500000021
Figure GDA0002277031500000022
式中，m为键槽的原始高度与设计高度的差值，键槽的原始高度为键槽的深度h0，即从键槽的底端到键槽的外型弧度最低点的高度，键槽的设计高度为从键槽的底端到键槽的外型弧度最高点的高度，l2为键槽的长度，R2为键槽外型弧度。
进一步的，联接界面的回转锥度具备导向功能和足够大的扭矩传递功能，回转锥度的锥度角计算公式为：
X＝l1 cosθ1+h0 sinθ1
Figure GDA0002277031500000023
式中，X为浮动块让位位移，h0为键槽的深度，θ1为锥度角且选值在0°至90°，T为额定转矩，σP为材料的许用挤压应力，S为键与键槽的接触面积，l1为键的长度，D为联接轴一的直径。
进一步的，浮动块底侧与联接轴二内壁的距离不小于浮动块让位位移X与弹簧的最小长度之和。
进一步的，联接轴二由电机带动，两个联接轴稳定传递扭矩前，两个联接轴先相对转动一个小角度，待键卡到键槽后，再带动联接轴一转动大角度，从而稳定传递扭矩。
本发明的有益效果是：
该机构在一定夹角时还能传递扭矩、具备高容错性，装配时回转锥度能进行导引、具备导正功能，稳定传递扭矩后不能脱出、稳定性好，拆装方便。
附图说明
图1是本发明实施例一中联接轴一与联接轴二无锥度角的示意图。
图2是本发明实施例二中联接轴一与联接轴二有20°锥度角的正视图。
图3是本发明实施例一中键尺寸图。
图4是本发明实施例一中键槽尺寸图。
图中：1-联接轴一；2-浮动块；3-联接轴二。
具体实施方式
下面结合附图和实施实例对本发明作进一步的说明。
如图1至图4所示，在两个实施例中，具备导正功能的高容错性联接传动机构的联接界面存在回转锥度，凸锥一侧的联接轴一1沿凸锥面周向分布有若干键槽，凹锥一侧的联接轴二3内部设有浮动块2，浮动块2外侧与联接轴二3联接使得自身能沿联接轴二3轴向滑动、内侧为与凸锥面配合的凹锥面，凹锥面周向分布有与键槽一一对应的键，浮动块2底侧与联接轴二3内壁间装有弹簧；联接轴一1插入浮动块2时，配合的凸锥面和凹锥面导引两个联接轴(联接轴一1和联接轴二3)逐渐同轴同时压缩弹簧，两个联接轴(联接轴一1和联接轴二3)相对转动时，键在弹簧压力作用下被压入键槽内从而稳定传递扭矩；键和键槽配合时存在一定间隙，间隙保证两个联接轴(联接轴一1和联接轴二3)存在一定夹角时能够传递扭矩。该机构在一定夹角时还能传递扭矩、具备高容错性，装配时回转锥度能进行导引、具备导正功能，稳定传递扭矩后不能脱出、稳定性好，拆装方便。
在本发明中，键的尺寸计算公式为：
式中，h为键的高度，h1为键的原始高度，即从键的根部到键的外型弧度最低点的高度，l1为键的长度，θ为联接轴一1的转角，即联接轴一1的中轴线相对于联接轴二3的中轴线的偏角，R1为键外型弧度；假设l1取65mm，θ取5°，则h1为15mm，h为12.3mm，进而算得R1为187mm。
在本发明中，键槽的尺寸计算公式为：
Figure GDA0002277031500000034
式中，m为键槽的原始高度与设计高度的差值，键槽的原始高度为键槽的深度h0，即从键槽的底端到键槽的外型弧度最低点的高度，键槽的设计高度为从键槽的底端到键槽的外型弧度最高点的高度，l2为键槽的长度，R2为键槽外型弧度；假设l2取65mm，θ取5°，算得R2为187mm，m为2.7mm。
在本发明中，联接界面的回转锥度具备导向功能和足够大的扭矩传递功能，回转锥度的锥度角计算公式为：
X＝l1 cosθ1+h0 sinθ1
式中，X为浮动块2让位位移，h0为键槽的深度，θ1为锥度角且选值在0°至90°(如图1所示，实施例一中，联接轴一1与联接轴二3的锥度角θ1为0°，如图2所示，实施例二中，联接轴一1与联接轴二3的锥度角θ1为20°)，T为额定转矩，σP为材料的许用挤压应力，S为键与键槽的接触面积，D为联接轴一1的直径，l1为键的长度。假设σP取30MPa，h0取15mm，D取130mm，S取311mm2，改变锥度角θ1，浮动块2让位位移X、额定转矩T如下表：
表1锥度角θ1与浮动块2让位位移X、额定转矩T的关系
锥度角θ<sub>1</sub> 浮动块让位位移X(mm) 额定转矩T(N·m)
0° 65.00 606
10° 86.38 554
20° 43.86 503
30° 30.00 455
40° 23.34 412
50° 19.58 374
60° 17.32 344
70° 15.96 322
80° 15.23 308
90° 15.00 303
由于本实施例所需要的转矩为200N·m，以上任何角度的锥度角θ1都符合要求，由于需要考虑键与键槽的加工，并且使得浮动块2让位位移X最短，所选的联接轴二3长度相应的减小，因此锥度角θ1选用90°。
在本发明中，浮动块2底侧与联接轴二3内壁的距离不小于浮动块2让位位移X与弹簧的最小长度之和。
在本发明中，联接轴二3由电机带动，两个联接轴(联接轴一1和联接轴二3)稳定传递扭矩前，两个联接轴(联接轴一1和联接轴二3)先相对转动一个小角度，待键卡到键槽后，再带动联接轴一1转动大角度，从而稳定传递扭矩。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种具备导正功能的高容错性联接传动机构，其特征在于：联接界面存在回转锥度，凸锥一侧的联接轴一沿凸锥面周向分布有若干键槽，凹锥一侧的联接轴二内部设有浮动块，浮动块外侧与联接轴二联接使得自身能沿联接轴二轴向滑动、内侧为与凸锥面配合的凹锥面，凹锥面周向分布有与键槽一一对应的键，浮动块底侧与联接轴二内壁间装有弹簧；联接轴一插入浮动块时，配合的凸锥面和凹锥面导引两个联接轴逐渐同轴同时压缩弹簧，两个联接轴相对转动时，键在弹簧压力作用下被压入键槽内从而稳定传递扭矩；键和键槽配合时存在一定间隙，间隙保证两个联接轴存在一定夹角时能够传递扭矩。
2.如权利要求1所述的具备导正功能的高容错性联接传动机构，其特征在于：键的尺寸计算公式为，
Figure FDA0002277031490000011
Figure FDA0002277031490000012
式中，h为键的高度，h1为键的原始高度，即从键的根部到键的外型弧度最低点的高度，l1为键的长度，θ为联接轴一的转角，即联接轴一的中轴线相对于联接轴二的中轴线的偏角，R1为键外型弧度；
键槽的尺寸计算公式为，
Figure FDA0002277031490000013
Figure FDA0002277031490000014
式中，m为键槽的原始高度与设计高度的差值，键槽的原始高度为键槽的深度h0，即从键槽的底端到键槽的外型弧度最低点的高度，键槽的设计高度为从键槽的底端到键槽的外型弧度最高点的高度，l2为键槽的长度，R2为键槽外型弧度。
3.如权利要求1所述的具备导正功能的高容错性联接传动机构，其特征在于：联接界面的回转锥度具备导向功能和足够大的扭矩传递功能，回转锥度的锥度角计算公式为，
X＝l1 cosθ1+h0 sinθ1
Figure FDA0002277031490000015
式中，X为浮动块让位位移，h0为键槽的深度，θ1为锥度角且选值在0°至90°，T为额定转矩，σP为材料的许用挤压应力，S为键与键槽的接触面积，l1为键的长度，D为联接轴一的直径。
4.如权利要求1所述的具备导正功能的高容错性联接传动机构，其特征在于：浮动块底侧与联接轴二内壁的距离不小于浮动块让位位移X与弹簧的最小长度之和。
5.如权利要求1所述的具备导正功能的高容错性联接传动机构，其特征在于：联接轴二由电机带动，两个联接轴稳定传递扭矩前，两个联接轴先相对转动一个小角度，待键卡到键槽后，再带动联接轴一转动大角度，从而稳定传递扭矩。
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