CN212744760U - 适用于水下航行器的同轴对转挠性联轴器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种适用于水下航行器的同轴对转挠性联轴器，涉及水下航行设备技术领域，能够使联轴器在实现同轴对转的同时具有一定的挠性，满足角位移和径向位移的要求；该挠性联轴器包括内联轴器和外联轴器，所述内联轴器嵌套于所述外联轴器内部，且两者同轴线；所述内联轴器的外表面与所述外联轴器的内表面不接触；内、外联轴器均包括左、右半联轴器和中间体，中间体的两端分别与左、右半联轴器挠性连接；所述外联轴器的中间体的结构不是一体式结构。本实用新型提供的技术方案适用于同轴对转传动的过程中。

Description

适用于水下航行器的同轴对转挠性联轴器

【技术领域】

本实用新型涉及水下航行设备技术领域，尤其涉及一种适用于水下航行器的同轴对转挠性联轴器。

【背景技术】

在水下航行器领域，动力部分常采用对转螺旋桨的方式驱动水下航行器前进，对转螺旋桨在运动时产生方向相反的旋转力矩，有效的平衡水下航行器的运动姿态，避免侧滚。对转浆通过对转轴固定再与对转电机连接，形成完整的动力输出系统。

目前市场上没有适用于同轴对转电机的联轴器，对转电机输出轴之间间距小，同轴旋转，转速相反，现有的连接方案是电机轴与动力轴刚性连接，不用联轴器，这导致了对电机和配套动力输出安装精度和加工精度要求很高，对中不准会导致振动剧烈、晃动及噪声大等缺点，长期使用会造成连接处的疲劳损伤。而通过对转挠性联轴器的连接可以极大的降低电机与输出轴的位置精度要求。

对转轴多用于水下航行器和飞行器，平衡旋转力矩，适用于水下航行器的同轴对转挠性联轴器通过改进膜片联轴器的结构，实现内外双轴嵌套和同轴度，能够有效的解决对转轴与对转浆的装配精度过高的问题，降低了装配难度。

因此，有必要研究一种适用于水下航行器的同轴对转挠性联轴器及其装配方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

【实用新型内容】

有鉴于此，本实用新型提供了一种适用于水下航行器的同轴对转挠性联轴器，能够使联轴器在实现同轴对转的同时具有一定的挠性，满足角位移和径向位移的要求。

一方面，本实用新型提供一种适用于水下航行器的同轴对转挠性联轴器，其特征在于，所述挠性联轴器包括内联轴器和外联轴器，所述内联轴器嵌套于所述外联轴器内部，且两者同轴线；所述内联轴器的外表面与所述外联轴器的内表面不接触。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述外联轴器包括外左半联轴器、外右半联轴器和外中间体，所述外中间体的两端分别与所述外左半联轴器和所述外右半联轴器挠性连接；所述外中间体的结构不为一体式结构。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述外中间体包括左半中间体和右半中间体，所述左半中间体和所述右半中间体扣合在一起形成内空柱状结构。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述左半中间体和所述右半中间体扣合时通过环形固定底座组合在一起。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述外联轴器的外左半联轴器和外右半联轴器侧壁上设有若干便于内联轴器装配的装配孔。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述外左半联轴器和所述外中间体之间以及所述外右半联轴器和所述外中间体之间均设有外膜片组，通过外膜片组的弹性使内联轴器具备挠性，满足角位移和径向位移的需要。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述内联轴器包括内左半联轴器、内右半联轴器和内中间体；所述内中间体的两端分别与所述内左半联轴器和所述内右半联轴器挠性连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述内左半联轴器和所述内中间体之间以及所述内右半联轴器和所述内中间体之间均设有内膜片组，通过内膜片组的弹性使内联轴器具备挠性，满足角位移和径向位移的需要。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述内联轴器或所述外联轴器的各部分之间连接时采用螺栓、垫片和螺母的连接方式。

另一方面，本实用新型提供一种水下航行器，其特征在于，所述水下航行器使用如上任一所述的同轴对转挠性联轴器实现螺旋桨的同轴对转；所述同轴对转挠性联轴器的一端通过嵌套设置的内轴和外轴与对转电机连接，另一端通过花键与前螺旋桨和后螺旋桨连接。

本实用新型提供一种适用于水下航行器的同轴对转挠性联轴器的组装方法的步骤包括：

S1、将外联轴器的左半联轴器与外轴连接，并将内联轴器的左半联轴器与内轴连接；

S2、将内、外联轴器的右半联轴器分别与后螺旋桨和前螺旋桨的花键连接；

S3、将内联轴器的紧固螺钉从设于外联轴器侧壁的对应组装孔中装入，并从内联轴器的左、右半联轴器的端面插出；

S4、将内联轴器的两个膜片组套装在对应的紧固螺钉上；

S5、将外联轴器的两个膜片组和固定底座套装在内联轴器的中间体上，将内联轴器的中间体与紧固螺钉连接，完成内联轴器的组装；

S6、将外联轴器的两个膜片组分别拨至外联轴器的左、右半联轴器的端部，并与紧固螺栓插接，固定底座处于两个膜片组之间；

S7、将外联轴器中间体的左半中间体和右半中间体套在内联轴器中间体的外面并对接，分别与固定底座连接以实现外联轴器中间体的组装；

S1-S7的顺序根据实际组装情况可以调整。

与现有技术相比，本实用新型可以获得包括以下技术效果：本实用新型能够获得一种同轴对转联轴器，且具有挠性，能够满足角位移和径向位移的要求；适用于存在对转浆的设备，可以用短轴加对转联轴器的传动方案代替传统的长轴传动，有广泛的应用并能够改进空间。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1(1)是本实用新型一个实施例提供的JMⅡ型膜片联轴器正视图；图1(2)是本实用新型一个实施例提供的JMⅡ型膜片联轴器侧视图；

图2(1)-(5)是本实用新型一个实施例提供的膜片联轴器的膜片结构示意图；

图3是本实用新型一个实施例提供的束腰式膜片结构图；

图4是本实用新型一个实施例提供的同轴对转挠性联轴器总体示意图；

图5是本实用新型一个实施例提供的联轴器同轴对转示意图；

图6是本实用新型一个实施例提供的外联轴器结构示意图；

图7是本实用新型一个实施例提供的中间体结构示意图；

图8是本实用新型一个实施例提供的外联轴器连接示意图；

图9是本实用新型一个实施例提供的内联轴器结构示意图；

图10是本实用新型一个实施例提供的内联轴器与中间体连接爆炸图；

图11是本实用新型一个实施例提供的特制内六角固定扳手结构图；

图12是本实用新型一个实施例提供的装配完成后联轴器状态示意图；

图13是本实用新型一个实施例提供的中间体与固定底座组合图。

其中，图中：

1、JMⅡ型联轴器左半联轴器；2、JMⅡ型联轴器右半联轴器；3、JM Ⅱ型联轴器中间体；4、JMⅡ型联轴器膜片组；5、连接部；6、外轴；7、内轴；8、外联轴器；9、内联轴器；10、航行器外壳；11、前螺旋桨； 12、后螺旋桨；81、外左半联轴器；82、外右半联轴器；83、外中间体；84、外膜片组；85、外螺栓；86、长圆孔；87、固定底座；831、左中间体；832、右中间体；13、垫片、14、弹簧垫片；15、紧固螺钉； 16、紧固螺母；17、套筒；91、内左半联轴器；92、内右半联轴器； 93、内中间体；94、内膜片组；95、内螺栓组。

【具体实施方式】

为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

膜片联轴器兼有刚性联轴器和弹性联轴器的优点，对转挠性联轴器是基于膜片联轴器的特殊结构，将两个特殊的膜片联轴器进行嵌套，即内联轴器和外联轴器之间嵌套，保证嵌套后两个联轴器之间不接触，实现在对转轴对转时连接传动。本实用新型的联轴器通过膜片自身的挠性来适应轴线的不对中，不需要润滑；不对中的适应能力大，可适应径向偏移1mm；在角位移下运行，传动效率高，节能，适应性强，可在1-2 度角位移下安全运转；减震性好，在10000rad/min的转速下无明显振动，适用于绝大多数的工况使用条件。

本实用新型分为两部分：内联轴器和外联轴器，每一部分都在JMⅡ J型膜片联轴器的构型基础上修改了结构，使内联轴器9和外联轴器8 能够在同一轴线位置嵌套，相互不接触。外联轴器8在侧壁打长圆孔86，半径大于7mm，孔中心距大于20mm，位置靠近大开口端面，数量大于2个，对称分布，长圆孔86用于内联轴器9的装配，以实现允许径向和角向偏移的对转连接；在尺寸关系上，外联轴器8的内腔直径D需要比内联轴器9的最大外径d大至少3mm。内联轴器9的结构可以使用现有的JMⅡJ型膜片联轴器的构造(尺寸需调整，使之与外联轴器尺寸相匹配)，外联轴器8则需在现有联轴器基础上进行适当改造。

1、构型选择：

受制于双轴对转的工作模式，目前对于位移的补偿和高速的工况均有成熟的解决方案，通过比较发现膜片联轴器满足部分设计要求。膜片联轴器靠膜片的弹性变形来补偿所联两轴的相对位移，是一种高性能的金属强元件挠性联轴器。机械工业标准JB/T9147-1999规定了膜片联轴器的四种主要结构形式，其中JMⅡJ结构形式适用于高速高转矩，因此选择JMⅡJ结构形式为基础，如图1(1)-(2)所示。

2、膜片选择：

膜片联轴器的工作原理是转矩从左半轴输入，经高强度螺栓传递给膜片组，膜片在运行过程中主要受到径向的拉应力和轴向的压应力，以及在三向位移补偿时产生的弯曲应力和高周循环疲劳应力。膜片组通过高强度螺栓传递给中间轴，并以同样的方式传递给右半轴。膜片常用的结构有轮辐式、圆环式、连杆式、多边式和束腰式，如图2(1)-(5) 所示。

目前常用为多边式和束腰式，其中束腰式接近等强度，柔性好，螺栓孔周围应力低，离心力小，去除多余质量，利于高转速下应用。膜片厚度为0.2-0.6mm，膜片组为一定数量的膜片重叠，因此本方案选择束腰式膜片。

3、总体构造：

同轴对转挠性联轴器，主要分为两部分，外联轴器8和内联轴器9，其中外联轴器上开有长圆孔86，用于内联轴器的装配，装配后外联轴器前后分别与外轴6和前螺旋桨11通过花键连接，内联轴器前后分别与内轴7和后螺旋桨12通过花键连接，内轴7套在外轴6内，两者不接触，装配后所有部件同轴，如图4所示；内轴7与外轴6作为对转电机的输出，同轴对转，可实现不同方向的扭矩的传递，带动螺旋桨对转，如图5所示。同轴对转是指内、外联轴器转动的轴线相同，外联轴器连接外轴，内联轴器连接内轴，内轴和外轴同轴线，且内轴套设在外轴内部。

4、外联轴器结构：

外联轴器8由外左半联轴器81、外膜片组84、外中间体83、螺栓组和外右半联轴器82组成，如图6所示。外联轴器根据JMⅡJ型膜片联轴器进行修改：1是在外联轴器8侧壁打长圆孔86，半径大于7mm，孔中心距大于20mm，位置靠近大开口端面；2是将JMⅡJ型膜片联轴器的中间体的内腔放大，使之大于内联轴器9的最大外径，且将外中间体83一分为二，即平均分为左右两部分。两处更改是为了实现内联轴器的顺利装配，便于实现内联轴器与外联轴器的嵌套装配，外联轴器8 结构如图7所示。外联轴器8的左半联轴器、右半联轴器和中间体通过紧固螺钉15、垫片13、膜片组、紧固螺母16连接，其中螺钉的六角头与联轴器接触，紧固螺母、垫片和膜片组接触。膜片组是由若干 0.2-0.6mm的膜片罗列而成，通过自身的弹性实现挠性连接，满足角位移和径向位移的需要，如图8所示。

5、内联轴器结构：

内联轴器9由内左半联轴器91、内膜片组94、内中间体93、螺栓组和内右半联轴器92组成，如图9所示。内联轴器9的左半联轴器、右半联轴器和中间体通过紧固螺钉、垫片、套筒、膜片组、紧固螺母连接，内联轴器9根据JMⅡ型膜片联轴器进行修改较小，由于是要嵌套在外联轴器内部，内联轴器的外径较小，通过套筒17伸出底座，再用紧固螺母固定，如图10所示。套筒17相当于高垫片的作用。

6、对转联轴器的装配工艺：

由于对转联轴器的内联轴器9要嵌套在外联轴器8内部，因此装配存在一定的难度。如果外联轴器8的内孔径较大并且竖直方向安装，则内联轴器9可直接深入外联轴器8内部，对中即可。下面是一般情况下，内轴7、外轴6、前螺旋桨11、后螺旋桨12安装到位后，该联轴器的常规安装方式(如表1所示)：

表1同轴对转挠性联轴器的装配工艺

表1中各步骤的顺序并不固定，可以根据实际情况进行调整。

7、其他说明：

同轴对转挠性联轴器需要根据对转轴的尺寸来设计联轴器的尺寸，由于其特殊的结构，不能装配好直接安装，必须根据两个对转轴的具体位置关系确定联轴器的长度，并且在现场安装使用，安装好后尽量不要拆卸。外联轴器的中间体是由左右两个半体组成，为了防止变形需要制作一个固定底座，在联轴器装配前将中间体对接其中并用螺钉、垫片13、弹簧垫片14紧固，如图13所示。

本实用新型的关键在于对转联轴器的特殊结构，内联轴器嵌套在外联轴器中间，两者不接触，通过膜片的弹性使联轴器具备一定的挠性，使传动允许一定的角位移和径向位移。外联轴器的中间体为了安装将之评分为两部分，左半联轴器和右半联轴器侧壁开有装配孔(即长圆孔86)，针对联轴器的装配设计了专用装配工具“特制内六角固定扳手”和专门的装配工艺，只有根据该工艺才能完成装配。

本实用新型的优点有两个：一、目前对转轴的传动只有刚性直接连接的方案，没有挠性连接的实例，目前市场上也没有同轴对转联轴器，该发明弥补了这一空白；二、同轴对转挠性联轴器的应用场景在水下航行器无人飞行器等存在对转浆的设备上，可以用短轴加对转联轴器的传动方案代替长轴传动，在未来有广泛的应用和改进空间。

以上对本申请实施例所提供的一种适用于水下航行器的同轴对转挠性联轴器及其装配方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/ 包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims (9)

1.一种适用于水下航行器的同轴对转挠性联轴器，其特征在于，所述挠性联轴器包括内联轴器和外联轴器，所述内联轴器嵌套于所述外联轴器内部，且两者同轴线；所述内联轴器的外表面与所述外联轴器的内表面不接触。

2.根据权利要求1所述的适用于水下航行器的同轴对转挠性联轴器，其特征在于，所述外联轴器包括外左半联轴器、外右半联轴器和外中间体，所述外中间体的两端分别与所述外左半联轴器和所述外右半联轴器挠性连接；所述外中间体的结构不为一体式结构。

3.根据权利要求2所述的适用于水下航行器的同轴对转挠性联轴器，其特征在于，所述外中间体包括左半中间体和右半中间体，所述左半中间体和所述右半中间体扣合在一起形成内空柱状结构。

4.根据权利要求3所述的适用于水下航行器的同轴对转挠性联轴器，其特征在于，所述左半中间体和所述右半中间体扣合时通过环形固定底座组合在一起。

5.根据权利要求2所述的适用于水下航行器的同轴对转挠性联轴器，其特征在于，所述外联轴器的外左半联轴器和外右半联轴器侧壁上设有若干便于内联轴器装配的装配孔。

6.根据权利要求2所述的适用于水下航行器的同轴对转挠性联轴器，其特征在于，所述外左半联轴器和所述外中间体之间以及所述外右半联轴器和所述外中间体之间均设有外膜片组，通过外膜片组的弹性使内联轴器具备挠性，满足角位移和径向位移的需要。

7.根据权利要求1所述的适用于水下航行器的同轴对转挠性联轴器，其特征在于，所述内联轴器包括内左半联轴器、内右半联轴器和内中间体；所述内中间体的两端分别与所述内左半联轴器和所述内右半联轴器挠性连接。

8.根据权利要求7所述的适用于水下航行器的同轴对转挠性联轴器，其特征在于，所述内左半联轴器和所述内中间体之间以及所述内右半联轴器和所述内中间体之间均设有内膜片组，通过内膜片组的弹性使内联轴器具备挠性，满足角位移和径向位移的需要。

9.一种水下航行器，其特征在于，所述水下航行器使用如权利要求1-8任一所述的同轴对转挠性联轴器实现螺旋桨的同轴对转；所述同轴对转挠性联轴器的一端通过嵌套设置的内轴和外轴与对转电机连接，另一端通过花键与前螺旋桨和后螺旋桨连接。

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