CN112524166A - 一种可快速拆卸的轴传动同心锁紧衬套机构 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种可快速拆卸的轴传动同心锁紧衬套机构，结构包括锁紧衬套、外部轮毂和螺钉，利用本发明可以只通过一个螺钉就能完成同步带轮的定位锁定和快速松开，且本发明结构简单，操作简便，可以节省大量人力、物力和安装时间，便于大规模加工生产和推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及机械通用零部件的传动定位技术领域，具体是一种为了保证机械动力传输和定位的控制，通过同步带轮和传动轴连接，其中传动轴和锥形衬套连接在一起来确保零部件能同心运动的机构，即一种可快速拆卸的轴传动同心锁紧衬套机构。
背景技术
现有的轴类与同步带轮或皮带轮连接时，大部分都是采用键槽或者涨套连接，键槽的连接方式不能保证同步带轮或皮带轮与轴连接时的同心度，转动时的圆跳动比较大，涨套能很好的保证同步带轮或皮带轮与轴连接时的同心度，但是连接和拆卸比较麻烦，连接螺钉较多，不能快速拆卸。
简单的、快速的、大批量生产的小型设备，对于同步带轮和皮带轮旋转时的扭矩要求和定心要求很重要，如果采用键槽和涨套的连接方式都不能满足需要，同时由于动力传输应用的目标通常是在给定的几何材料的条件下传递最大的扭矩，而在现有技术中认为需要最大化衬套和轮毂之间的接触面积，然而，这很难克服插入和分离衬套时的摩擦阻碍，且衬套与轮毂之间的夹角至少为8°。鉴于现有技术的不足，急需发明一种简易的快速锁紧套，既能保证很好的定心功能，又能保证对应扭矩的要求，且实现快速拆卸。
发明内容
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种可快速拆卸的轴传动同心锁紧衬套机构，结构包括锁紧衬套、外部轮毂和螺钉，所述锁紧衬套为具有一定高度和壁厚的环柱形结构，且在其一侧柱壁上设有纵向的形变开口，所述锁紧衬套的外缘设有全通螺纹半圆孔一和固定深度半圆孔一，且全通螺纹半圆孔一与固定深度半圆孔一的位置对称，所述全通螺纹半圆孔一位于形变开口处，且全通螺纹半圆孔一的对称轴、固定深度半圆孔一的对称轴和形变开口的对称轴位于同一轴线上，所述外部轮毂为中间设有通孔的圆柱形结构，且通孔的内表面具有一定的锥度，所述通孔的内缘设有全通螺纹半圆孔二和固定深度半圆孔二，且全通螺纹半圆孔二与固定深度半圆孔二位置对称，所述锁紧衬套的外径略小于外部轮毂的上部开口内径，锁紧衬套整体嵌入外部轮毂的内部，并使全通螺纹半圆孔二与固定深度半圆孔一对应形成锁紧螺纹孔，螺钉通过锁紧螺纹孔将锁紧衬套和外部轮毂拧紧固定。
作为优选方案，所述全通螺纹半圆孔一的深度与锁紧衬套的高度相同，所述固定深度半圆孔一的深度小于锁紧衬套的高度。
作为优选方案，所述全通螺纹半圆孔二的深度与外部轮毂的高度一致，所述固定深度半圆孔二的深度小于外部轮毂的高度。
作为优选方案，所述锁紧衬套嵌入外部轮毂的通孔内时，全通螺纹半圆孔一与固定深度半圆孔二对应形成解锁螺纹孔。
作为优选方案，所述锁紧衬套的高度小于外部轮毂的高度。
作为优选方案，所述形变开口沿锁紧衬套的柱壁纵向开口，使锁紧衬套从形变开口处发生形变。
作为优选方案，所述锁紧衬套嵌的外表面具有一定的锥度，且其锥度小于3°。
作为优选方案，所述外部轮毂内表面的锥角为3°。
作为优选方案，所述锁紧衬套外表面的粗糙度与外部轮毂通孔内表面的粗糙度不同，锁紧衬套的内表面与外表面的粗糙度不同。
作为优选方案，锁紧衬套的外表面采用镀镍处理。
本发明的有益效果为：
1.利用本发明可以只通过一个螺钉就能完成同步带轮的定位锁定和快速松开，且本发明结构简单，操作简便，可以节省大量人力、物力和安装时间，便于大规模加工生产和推广应用。
2.本发明提供了一种提高运动控制系统中轴和轮毂之间的轴连接同心度的机构，通过传动轴和锁紧衬套以及外部轮毂固定连接在一起，来确保零部件能同心运动，进而保证机械动力传输和定位的控制。锁紧衬套进入外部轮毂的深度超过了计算出的临界翘起长度，从而有效的避免了安装过程中经常碰到的翘起现象。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为外部轮毂的俯视面结构示意图；
图3为锁紧衬套的俯视面结构示意图；
图4为锁紧使用时的俯视面结构示意图；
图5为图4沿G-G方向的纵剖面结构示意图；
图6为锁紧衬套高度小于临界翘起长度时，导致翘起的横截面简化结构示意图a；
图7为锁紧衬套高度小于临界翘起长度时，导致翘起的横截面简化结构示意图b；
图8为快速锁紧套外表面的锥角结构示意图；
图中所示附图标记为：1-锁紧衬套，2-外部轮毂，3-固定深度半圆孔一，4-全通螺纹半圆孔一，5-全通螺纹半圆孔二，6-固定深度半圆孔二，7-螺钉，8-形变开口，9-锁紧螺纹孔，10-解锁螺纹孔，11-通孔，12-中心圆孔，13-定位轴。
具体实施方式
以下结合附图对本设计方案进行详细说明。
如图1至图5所示，一种可快速拆卸的轴传动同心锁紧衬套机构，结构包括锁紧衬套1、外部轮毂2和螺钉7，锁紧衬套1为具有一定高度和壁厚的环柱形结构，且在其一侧柱壁上设有纵向的形变开口8，锁紧衬套1的外缘设有全通螺纹半圆孔一4和固定深度半圆孔一3，且全通螺纹半圆孔一4与固定深度半圆孔一3的位置对称，全通螺纹半圆孔一4位于形变开口8处，且全通螺纹半圆孔一4的对称轴、固定深度半圆孔一3的对称轴和形变开口7的对称轴均位于同一轴线上，所述外部轮毂2为中间设有通孔11的圆柱形结构，且通孔11的内表面具有一定的锥度，通孔11的内缘设有全通螺纹半圆孔二5和固定深度半圆孔二6，且全通螺纹半圆孔二5与固定深度半圆孔二6位置对称，锁紧衬套1的外径略小于外部轮毂通孔11的开口上部内径，锁紧衬套1整体嵌入外部轮毂通孔11的内部，并使全通螺纹半圆孔二5与固定深度半圆孔一3对应形成锁紧螺纹孔9，螺钉7通过锁紧螺纹孔9将锁紧衬套1和外部轮毂2拧紧固定。
其中，所述全通螺纹半圆孔一4的深度与锁紧衬套1的高度相同，所述固定深度半圆孔一3的深度小于锁紧衬套1的高度。
其中，所述全通螺纹半圆孔二5的深度与外部轮毂2的高度一致，所述固定深度半圆孔二6的深度小于外部轮毂2的高度。
其中，所述锁紧衬套1嵌入外部轮毂的通孔11内时，全通螺纹半圆孔一4与固定深度半圆孔二6对应形成解锁螺纹孔10。
其中，所述锁紧衬套1的高度小于外部轮毂2的高度。
其中，所述形变开口7沿锁紧衬套1的柱壁纵向开口，使锁紧衬套1自形变开口处开口。
其中，锁紧衬套1的外表面具有一定的锥度α，且其锥度α小于3°。
其中，锁紧衬套1的外表面采用镀镍处理，以便具有与外部轮毂2内表面不同的表面特性，从而有效的减少插入时衬套结合的倾向。此外，锁紧衬套1也可以采用不同的材料(例如铁和塑料)制作，以减少锁紧衬套1插入外部轮毂2时结合的倾向。
其中，外部轮毂2和锁紧衬套1的螺纹采用特殊加工工艺，保证螺纹强度，并能重复使用多次。
其中，外部轮毂2内表面的锥角为3°。
其中，锁紧衬套1外表面的粗糙度与外部轮毂通孔11内表面的粗糙度不同，锁紧衬套1的内表面与外表面的粗糙度不同，虽然锁紧衬套1的内表面和外表面均显示为光滑，但是其他面的粗糙度在本发明的范围内。
其中，翘起现象指的是锁紧衬套或外部轮毂表面在衬套插入时发生卡滞、而不是滑动的机械趋势，从而导致锁紧衬套插入不完全或者与外部轮毂不同心的现象。防止翘起的有效解决方式之一是使锁紧衬套1进入通孔11内的深度超过了临界翘起长度。
实施例
实施例一
将锁紧衬套1嵌入外部轮毂2的内部通孔11内，并使锁紧衬套1的固定深度半圆孔一3与外部轮毂的全通螺纹半圆孔二5对应，形成解锁螺纹孔10；同时，全通螺纹半圆孔一4与固定深度半圆孔二6对应，形成锁紧螺纹孔9；将定位轴13插入锁紧衬套1的中心圆孔12内，将螺钉7插入锁紧螺纹孔9内旋紧，此时，锁紧衬套1利用形变开口8，在螺钉7的螺旋推力作用下，锁紧衬套1向下移动，直至使锁紧衬套1的顶部低于外部轮毂2的顶部时，锁紧衬套1与外部轮毂2固定，此时，通孔11内表面的锥度与锁紧衬套1外表面的锥度使锁紧衬套的形变开口8缩紧，进而使锁紧衬套1的中心圆孔12收紧，进而中心圆孔12内的定位轴13也与锁紧衬套1固定。
当需要将定位轴13与锁紧衬套1分开时，将同一螺钉7插入解锁螺纹孔10，螺钉7向下旋入解锁螺纹孔10内，螺钉7向下旋转的同时，利用全通螺纹半圆孔一4的螺纹反向将锁紧衬套1向上旋出解锁，同时由于锁紧衬套1与外部轮毂2解锁后，形变开口8打开，锁紧衬套1的中心圆孔12也变回松弛状态，同时定位轴13也与锁紧衬套1解锁。
在本实施例中使用一个螺钉，一方面易于装配，使装配简单、快速，另一方面可以避免由于多个螺钉用力不均匀或不均匀拧紧，而产生锁紧衬套1翘起的现象。
实施例二
图6显示的是锁紧衬套1翘起的情形，通过作用在锁紧衬套1外围位置3上的螺钉7将锁紧衬套1压入外部轮毂2的通孔11内，压力用矢量T表示。首先假设如图6所示的“轻微翘起”的情形，此时锁紧衬套1的对角接触通孔11，由于锁紧衬套1的外表面与外部轮毂通孔11内表面之间的摩擦力，产生对锁紧衬套1沿作用线Fc发出的作用力Fc，根据力学原理，作用力Fc被分解为具有法向力和切向力分量的力，而锁紧衬套1与外部轮毂2之间的侧向力P是锥角α的函数。根据摩擦系数的定义，与推力矢量相反的力Fc的分量与摩擦系数μ成比例，正是通过力矩臂d作用于螺钉作用点B和作用线Fc之间的顶升力的力矩导致锁紧衬套1的顶升，如图6所示的在作用线Fc下方力矩将使锁紧衬套1偏转，从而导致锁紧衬套1沿锥面与外部轮毂2接触在一起，导致翘起。如图7所示的在作用线Fc上方力矩将压入锁紧衬套1，使锁紧衬套1沿锥面下滑。因此可以看出锁紧衬套1进入通孔11的深度超过了临界翘起位置，则可防止翘起。根据本发明的实施例，锁紧衬套1的高度最好超过临界翘起长度，该实施例规定使用1个螺钉。
Claims (10)
1.一种可快速拆卸的轴传动同心锁紧衬套机构，其特征在于，结构包括锁紧衬套、外部轮毂和螺钉，所述锁紧衬套为具有一定高度和壁厚的环柱形结构，且在其一侧柱壁上设有纵向的形变开口，所述锁紧衬套的外缘设有全通螺纹半圆孔一和固定深度半圆孔一，且全通螺纹半圆孔一与固定深度半圆孔一的位置对称，所述全通螺纹半圆孔一位于形变开口处，且全通螺纹半圆孔一的对称轴、固定深度半圆孔一的对称轴和形变开口的对称轴位于同一轴线上，所述外部轮毂为中间设有通孔的柱形结构，且通孔的内表面具有一定的锥度，所述通孔的内缘设有全通螺纹半圆孔二和固定深度半圆孔二，且全通螺纹半圆孔二与固定深度半圆孔二位置对称，所述锁紧衬套的外径略小于外部轮毂的上部开口内径，锁紧衬套整体嵌入外部轮毂的内部，并使全通螺纹半圆孔二与固定深度半圆孔一对应形成锁紧螺纹孔，螺钉通过锁紧螺纹孔将锁紧衬套和外部轮毂拧紧固定。
2.根据权利要求1所述的一种可快速拆卸的轴传动同心锁紧衬套机构，其特征在于，所述全通螺纹半圆孔一的深度与锁紧衬套的高度相同，所述固定深度半圆孔一的深度小于锁紧衬套的高度。
3.根据权利要求1所述的一种可快速拆卸的轴传动同心锁紧衬套机构，其特征在于，所述全通螺纹半圆孔二的深度与外部轮毂的高度一致，所述固定深度半圆孔二的深度小于外部轮毂的高度。
4.根据权利要求1所述的一种可快速拆卸的轴传动同心锁紧衬套机构，其特征在于，所述锁紧衬套嵌入外部轮毂的通孔内时，全通螺纹半圆孔一与固定深度半圆孔二对应形成解锁螺纹孔。
5.根据权利要求1所述的一种可快速拆卸的轴传动同心锁紧衬套机构，其特征在于，所述锁紧衬套的高度小于外部轮毂的高度。
6.根据权利要求1所述的一种可快速拆卸的轴传动同心锁紧衬套机构，其特征在于，所述形变开口沿锁紧衬套的柱壁纵向开口，使锁紧衬套从形变开口处发生形变。
7.根据权利要求1所述的一种可快速拆卸的轴传动同心锁紧衬套机构，其特征在于，所述锁紧衬套嵌的外表面具有一定的锥度，且其锥度小于3°。
8.根据权利要求1所述的一种可快速拆卸的轴传动同心锁紧衬套机构，其特征在于，所述外部轮毂内表面的锥角为3°。
9.根据权利要求1所述的一种可快速拆卸的轴传动同心锁紧衬套机构，其特征在于，所述锁紧衬套外表面的粗糙度与外部轮毂通孔内表面的粗糙度不同，锁紧衬套的内表面与外表面的粗糙度不同。
10.根据权利要求1或9所述的一种可快速拆卸的轴传动同心锁紧衬套机构，其特征在于，锁紧衬套的外表面采用镀镍处理。
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