本發(fā)明涉及一種花鍵聯(lián)接抗側(cè)滾扭桿的防錯裝方法，屬于軌道車輛抗側(cè)滾扭桿組裝領(lǐng)域，本發(fā)明還涉及一種抗側(cè)滾扭桿及其設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

軌道車輛的振動主要有六個方向的自由度：x方向的伸縮振動、y方向的橫擺振動、z方向的浮沉振動、繞y軸的點(diǎn)頭振動、繞z軸的搖頭振動、繞x軸的側(cè)滾振動。目前的軌道交通車輛轉(zhuǎn)向架均為兩級懸掛，抗側(cè)滾扭桿系統(tǒng)起到了調(diào)節(jié)車輛側(cè)滾剛度、控制車輛側(cè)滾振動的作用。

抗側(cè)滾扭桿系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動圖，如圖1所示，圖中m為車體，e、f為扭桿支撐座組成，安裝于構(gòu)架上，a、b、c、d為橡膠球鉸或金屬關(guān)節(jié)軸承，可在三個方向轉(zhuǎn)動。由圖可見，如果不考慮相對于系統(tǒng)剛度小得多的支撐座組成和橡膠關(guān)節(jié)的影響，當(dāng)車體相對于轉(zhuǎn)向架發(fā)生浮沉振動時，兩根連桿同時往一個方向運(yùn)動，整個裝置繞支撐球鉸同時轉(zhuǎn)動，扭桿并不承受力或扭矩，故并不影響車體的浮沉振動，同樣對除側(cè)滾以外的其它幾個運(yùn)動同樣不提供任何附加的力或扭矩。而當(dāng)車體與構(gòu)架之間發(fā)生繞x軸的相對轉(zhuǎn)動即側(cè)滾時，左右連桿向相反的方向上下運(yùn)動，通過扭轉(zhuǎn)臂（圖中fd、ec）使扭桿發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，扭桿由于抗扭彈性而產(chǎn)生抗扭反力矩，這一反力矩作用在垂向連桿上表現(xiàn)為一對大小相等方向相反的垂向力，而這對垂向力作用在車體上就形成了與車體側(cè)滾方向相反的抗側(cè)滾力矩，抗側(cè)滾力矩的作用將阻止車體相對于轉(zhuǎn)向架側(cè)滾角度的增加，從而抑制車輛的側(cè)滾，提高車輛的橫向平穩(wěn)性。

現(xiàn)有軌道交通用抗側(cè)滾扭桿系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)，主要由以下幾部分組成：扭桿軸、扭轉(zhuǎn)臂、支撐座組成、連桿組件（用于連接車體和轉(zhuǎn)向架，包括下關(guān)節(jié)軸、垂向連桿和上關(guān)節(jié)軸）。其中扭桿軸與左右2個扭轉(zhuǎn)臂組裝后，要求左右2個扭轉(zhuǎn)臂與垂向連桿裝置的連接孔理論上處于同一水平位置，這就要求扭桿軸與扭轉(zhuǎn)臂裝配時需要定位精確。對于扭桿軸與扭轉(zhuǎn)臂通過過盈等不可拆的聯(lián)接方式配合時，扭桿軸與扭轉(zhuǎn)臂在零部件制造商處即完成裝配，通過工裝進(jìn)行保證，并進(jìn)行檢驗，通常左右兩扭轉(zhuǎn)臂的高度差均得到了較好的配合。但對于那些扭桿軸與扭轉(zhuǎn)臂為可拆卸式聯(lián)接的配合方式時，通常扭桿軸與扭轉(zhuǎn)臂的組裝在車體與構(gòu)架落車時由主機(jī)廠完成裝配。此時，扭桿軸與扭轉(zhuǎn)臂的精確定位顯得尤為重要，如若左右兩扭轉(zhuǎn)臂的高度差存在較大的偏差，當(dāng)連接車體與扭轉(zhuǎn)臂的連桿組件長度一定時，只能強(qiáng)行使扭桿軸發(fā)生一定程度的扭轉(zhuǎn)變形，以連接車體與連桿組件。但這種方式對車輛正常運(yùn)行及車輛的壽命具有較大的危害，主要體現(xiàn)在：

1.扭桿軸具有初始應(yīng)力，在使用過程中與疲勞應(yīng)力疊加后，可能超過產(chǎn)品的強(qiáng)度極限，造成扭桿軸以及其他抗側(cè)滾扭桿裝置零部件產(chǎn)品提前失效，影響行車安全；

2.扭桿軸具有初始應(yīng)力，使其偏離了抗側(cè)滾扭桿裝置對除側(cè)滾以外的其它幾個運(yùn)動不提供任何附加的力或扭矩的設(shè)計初始目的，對車輛六個方向的運(yùn)動都產(chǎn)生了影響。

目前花鍵聯(lián)接的抗側(cè)滾扭桿裝置，對于花鍵聯(lián)接的防錯，目前通常的做法是在某一對配合的內(nèi)/外花鍵齒附近，刻打或標(biāo)記一記號,一般為圓點(diǎn)或直線。在扭桿軸的齒頂處及扭轉(zhuǎn)臂的齒槽處各做一圓點(diǎn)標(biāo)記，在對準(zhǔn)扭桿軸及扭轉(zhuǎn)臂的齒對準(zhǔn)標(biāo)記后，完成裝配。

這種利用標(biāo)記符號進(jìn)行防錯的方式存在以下的不足：

1.在齒頂或齒槽處刻打標(biāo)記符號，容易導(dǎo)致應(yīng)力集中，進(jìn)而影響產(chǎn)品的使用壽命，尤其是當(dāng)花鍵位置沒在扭桿軸端部時。

2.不能硬防錯，工人存在誤裝可能，如扭桿軸端面的標(biāo)記號，如出現(xiàn)不沿軸向?qū)R時，扭桿軸兩端的扭轉(zhuǎn)臂與連桿組件的連接孔就會出現(xiàn)高度差值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種花鍵聯(lián)接抗側(cè)滾扭桿的防錯裝方法，實現(xiàn)扭桿軸兩端的扭轉(zhuǎn)臂花鍵聯(lián)接的硬防錯，保證兩個扭轉(zhuǎn)臂與連桿組件配裝的一端沿軸向?qū)R，不出現(xiàn)高度差，提高抗側(cè)滾扭桿的使用可靠性，并延長其使用壽命。本發(fā)明還提供一種抗側(cè)滾扭桿及其設(shè)計方法。

為達(dá)到上述目的本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

花鍵聯(lián)接抗側(cè)滾扭桿的防錯裝方法，其特征在于步驟如下：

（一）在扭桿軸的一端加工出外花鍵，且在外花鍵上加工出至少一個特殊鍵齒，所述的特殊鍵齒的齒高小于普通花鍵齒的齒高；

（二）在特殊鍵齒內(nèi)側(cè)沿軸向畫出標(biāo)記線，且標(biāo)記線沿伸至扭桿軸的另一端；

（三）在扭桿軸的另一端加工出外花鍵，且在外花鍵上加工出與標(biāo)記線軸向?qū)R的特殊鍵齒；

（四）在扭轉(zhuǎn)臂與扭桿軸花鍵聯(lián)接一端的內(nèi)壁中加工出與外花鍵配合的內(nèi)花鍵，且在內(nèi)花鍵上加工出與特殊鍵齒配合的特殊齒槽，所述的特殊齒槽的齒槽深度小于普通內(nèi)花鍵槽的齒槽深度；

（五）在扭桿軸的兩端分別套裝扭轉(zhuǎn)臂，特殊齒槽與特殊鍵齒配合，使兩個扭轉(zhuǎn)臂與連桿組件配裝的端部沿軸向?qū)R。

優(yōu)選的，所述扭桿軸一端的特殊鍵齒的數(shù)量不超過三個且齒高均相等，特殊鍵齒在外花鍵上相鄰分布。

優(yōu)選的，所述的特殊鍵齒與普通花鍵齒的齒高差值大于內(nèi)花鍵與外花鍵的大徑尺寸差值，特殊齒槽與普通齒槽的齒槽深度差值大于內(nèi)花鍵與外花鍵的大徑尺寸差值。

優(yōu)選的，所述特殊齒槽的大徑不小于內(nèi)花鍵的分度圓直徑，所述的特殊鍵齒的大徑不小于外花鍵的分度圓直徑。

優(yōu)選的，在完成步驟（四）進(jìn)行步驟（五）之前，在外花鍵的端面上和內(nèi)花鍵的端面上分別作出特殊鍵齒和特殊齒槽的標(biāo)識記號。

優(yōu)選的，所述的特殊鍵齒的齒頂面為平面，特殊齒槽的齒槽面為平面。

優(yōu)選的，所述的步驟（一）中特殊鍵齒是在加工外花鍵時通過銑齒或調(diào)整線切割程序形成的。

優(yōu)選的，所述的步驟（四）中特殊齒槽是在加工內(nèi)花鍵時通過銑齒或調(diào)整線切割程序形成的。

采用以上所述的花鍵聯(lián)接抗側(cè)滾扭桿的防錯裝方法的抗側(cè)滾扭桿，包括扭桿軸和與扭桿軸花鍵聯(lián)接的扭轉(zhuǎn)臂，扭桿軸兩端具有外花鍵，外花鍵上具有特殊鍵齒，扭轉(zhuǎn)臂與扭桿軸花鍵聯(lián)接一端的內(nèi)壁中具有內(nèi)花鍵，內(nèi)花鍵上具有特殊齒槽，扭桿軸兩端的特殊鍵齒沿軸向?qū)R，內(nèi)花鍵與外花鍵配合，特殊鍵齒與特殊齒槽配合，兩個扭轉(zhuǎn)臂與連桿組件配裝的端部沿軸向?qū)R。

以上所述的抗側(cè)滾扭桿的設(shè)計方法，其特征在于：

（一）根據(jù)扭轉(zhuǎn)臂與扭桿軸花鍵配合處的擠壓應(yīng)力需求，設(shè)計內(nèi)花鍵與外花鍵花鍵配合的齒長度、齒高度、齒數(shù)量和齒模數(shù)；

（二）在不影響扭轉(zhuǎn)臂與扭桿軸聯(lián)接強(qiáng)度的前提下，設(shè)計特殊鍵齒的數(shù)量、特殊鍵齒的齒高和與特殊鍵齒配合的特殊齒槽的齒槽深度。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的花鍵聯(lián)接抗側(cè)滾扭桿的防錯裝方法中在扭桿軸兩端的外花鍵上設(shè)置沿軸向?qū)R的特殊鍵齒，在扭轉(zhuǎn)臂的內(nèi)花鍵上設(shè)置與特殊鍵齒配合的特殊齒槽，通過特殊鍵齒與特殊齒槽的配合，扭桿軸兩端的扭轉(zhuǎn)臂的傾斜角度相同，使兩個扭轉(zhuǎn)臂與連桿組件配裝的端部沿軸向?qū)R，無高度差，避免扭桿軸安裝時產(chǎn)生初始應(yīng)力，提高抗側(cè)滾扭桿的使用可靠性，并延長其使用壽命。

在加工出扭桿軸一端的特殊鍵齒后，在扭桿軸上畫出特殊鍵齒沿軸向的標(biāo)記線，保證扭桿軸兩端的特殊鍵齒一定沿軸向?qū)R，有效避免兩端特殊鍵齒不沿軸向?qū)R的加工失誤，實現(xiàn)扭桿軸兩端的扭轉(zhuǎn)臂花鍵聯(lián)接的硬防錯。

特殊鍵齒與特殊齒槽的配合不影響扭桿軸與扭轉(zhuǎn)臂之間的聯(lián)接強(qiáng)度，且特殊鍵齒和特殊齒槽的加工工藝簡單，通過銑齒或調(diào)整線切割程序即可形成，生產(chǎn)成本低。

本發(fā)明的抗側(cè)滾扭桿，采用本發(fā)明的花鍵聯(lián)接抗側(cè)滾扭桿的防錯裝方法，兩個扭轉(zhuǎn)臂與連桿組件配裝的端部沿軸向?qū)R，不出現(xiàn)高度差，避免扭桿軸安裝時產(chǎn)生初始應(yīng)力，抗側(cè)滾扭桿的使用可靠性更高、使用壽命更長，軌道車輛的行車安全性能更高。

本發(fā)明的抗側(cè)滾扭桿的設(shè)計方法，通過對扭桿軸與扭轉(zhuǎn)臂內(nèi)外花鍵的設(shè)計，使抗側(cè)滾扭桿在使用過程中內(nèi)外花鍵的擠壓應(yīng)力可滿足扭桿轉(zhuǎn)與扭轉(zhuǎn)臂聯(lián)接處的受力需求，從而保證扭桿軸與扭轉(zhuǎn)臂的聯(lián)接強(qiáng)度充分滿足抗側(cè)滾扭桿的承載要求，在不影響扭桿軸與扭轉(zhuǎn)臂聯(lián)接強(qiáng)度的前提下，設(shè)計特殊鍵齒與特殊齒槽，以便在扭桿軸與扭轉(zhuǎn)臂組裝過程中，實現(xiàn)扭桿軸兩端的扭轉(zhuǎn)臂花鍵聯(lián)接的硬防錯。

附圖說明

圖1為抗側(cè)滾扭桿系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動圖。

圖2為本發(fā)明的抗側(cè)滾扭桿的正面剖視圖。

圖3為本發(fā)明的抗側(cè)滾扭桿的側(cè)視圖。

圖4為圖3中ⅰ處的局部放大圖。

圖5為扭桿軸的局部剖視圖。

圖6為扭桿軸的側(cè)視圖。

圖7為圖6中ⅱ處的局部放大圖。

圖8為扭轉(zhuǎn)臂的側(cè)視圖。

圖9為圖8中ⅲ處的局部放大圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖2至9對本發(fā)明的實施例做詳細(xì)說明。

花鍵聯(lián)接抗側(cè)滾扭桿的防錯裝方法，其特征在于步驟如下：

（一）在扭桿軸1的一端加工出外花鍵11，且在外花鍵11上加工出至少一個特殊鍵齒11.1，所述的特殊鍵齒11.1的齒高小于普通花鍵齒的齒高；

（二）在特殊鍵齒11.1內(nèi)側(cè)沿軸向畫出標(biāo)記線12，且標(biāo)記線12沿伸至扭桿軸1的另一端；

（三）在扭桿軸1的另一端加工出外花鍵11，且在外花鍵11上加工出與標(biāo)記線12軸向?qū)R的特殊鍵齒11.1；

（四）在扭轉(zhuǎn)臂2與扭桿軸1花鍵聯(lián)接一端的內(nèi)壁中加工出與外花鍵11配合的內(nèi)花鍵21，且在內(nèi)花鍵21上加工出與特殊鍵齒11.1配合的特殊齒槽21.1，所述的特殊齒槽21.1的齒槽深度小于普通內(nèi)花鍵槽的齒槽深度；

（五）在扭桿軸1的兩端分別套裝扭轉(zhuǎn)臂2，特殊齒槽21.1與特殊鍵齒11.1配合，使兩個扭轉(zhuǎn)臂2與連桿組件配裝的端部沿軸向?qū)R。

加工扭桿軸1時，先加工扭桿軸1一端的外花鍵11，并在外花鍵1上加工出至少一個特殊鍵齒11.1，特殊鍵齒11.1的的齒高小于普通花鍵齒的齒高，從圖7中可以看出，特殊鍵齒11.1與普通花鍵齒的齒高差為d1，相當(dāng)于在普通花鍵齒上削掉一部份齒頂從而形成特殊鍵齒11.1，再在特殊鍵齒11.1內(nèi)側(cè)沿軸向畫也標(biāo)記線12，標(biāo)記線12沿伸至扭桿軸1的另一端，然后在扭桿軸1的另一端加工外花鍵，并在標(biāo)記線12軸向?qū)R的位置加工出特殊鍵齒11.1，通過標(biāo)記線12保證扭桿軸1兩端的特殊鍵齒11.1沿軸向?qū)R，之后再加扭轉(zhuǎn)臂2上加工出與外花鍵11配合的內(nèi)花鍵21，并在內(nèi)花鍵21上加工出與特殊鍵齒11.1配合的特殊齒槽21.1，從圖9中可以看出，特殊齒槽21.1的齒槽深度比內(nèi)花鍵21的普通齒槽的齒槽深度要淺，相當(dāng)于對普通齒槽少加工一部分就形成了特殊齒槽21.1，扭轉(zhuǎn)臂2套裝在扭桿軸1兩端，外花鍵11與內(nèi)花鍵21配合，特殊鍵齒11.1與特殊齒槽21.1配合，使兩個扭轉(zhuǎn)臂2與連桿組件配裝的端部沿軸向?qū)R，無高度差，可有效避免扭桿軸1在安裝時產(chǎn)生初始應(yīng)力。

其中，所述扭桿軸1一端的特殊鍵齒11.1的數(shù)量不超過三個且齒高均相等，特殊鍵齒11.1在外花鍵11上相鄰分布。扭桿軸一端的外花鍵11上的特殊鍵齒11.1的數(shù)量為一個時，即可實現(xiàn)扭桿軸兩端的扭轉(zhuǎn)臂花鍵聯(lián)接的硬防錯。如扭桿軸一端的外花鍵11上的特殊鍵齒11.1的數(shù)量為兩至三個，則特殊鍵齒11.1在外花鍵11上相鄰分布，保證扭桿軸兩端的扭轉(zhuǎn)臂的傾斜角度相同，也可實現(xiàn)扭桿軸兩端的扭轉(zhuǎn)臂花鍵聯(lián)接的硬防錯。當(dāng)特殊鍵齒11.1的數(shù)量過多時，會增大加工難度，并且影響扭桿軸和扭轉(zhuǎn)臂的聯(lián)接強(qiáng)度，因此扭桿軸1一端的特殊鍵齒11.1的數(shù)量不超過三個，可充分滿足扭桿軸兩端的扭轉(zhuǎn)臂花鍵聯(lián)接的硬防錯的安裝要求。

其中，所述的特殊鍵齒11.1與普通花鍵齒的齒高差值d1大于內(nèi)花鍵21與外花鍵11的大徑尺寸差值，特殊齒槽21.1與普通齒槽的齒槽深度差值d2大于內(nèi)花鍵21與外花鍵11的大徑尺寸差值，即使得特殊鍵齒11.1與外花鍵的普通鍵齒區(qū)別，特殊齒槽21.1與內(nèi)花鍵的普通齒槽區(qū)別，又保證特殊鍵齒11.1不能與內(nèi)花鍵21的普通齒槽配合，特殊齒槽21.1不能與外花鍵11的普通鍵齒配合，提高扭桿軸1與扭轉(zhuǎn)臂2防錯裝方法的可靠性。

其中，所述特殊齒槽21.1的大徑不小于內(nèi)花鍵21的分度圓直徑，所述的特殊鍵齒11.1的大徑不小于外花鍵11的分度圓直徑。防止特殊齒槽21.1與普通齒槽的齒槽深度差值d2和特殊鍵齒11.1與普通花鍵齒的齒高差值d1過小，造成特殊齒槽21.1與外花鍵的普通鍵齒配合，特殊鍵齒11.1與內(nèi)花鍵的普通齒槽配合，進(jìn)一步提高扭桿軸1與扭轉(zhuǎn)臂2防錯裝方法的可靠性。

其中，在完成步驟四進(jìn)行步驟五之前，在外花鍵11的端面上和內(nèi)花鍵21的端面上分別作出特殊鍵齒11.1和特殊齒槽21.1的標(biāo)識記號a，方便在外花鍵11與內(nèi)花鍵21配合時，通過標(biāo)識號a，快速將特殊鍵齒11.1與特殊齒槽21.1對應(yīng)配合，提高扭桿軸與扭轉(zhuǎn)臂的配裝效率。

其中，所述的特殊鍵齒11.1的齒頂面為平面，特殊齒槽21.1的齒槽面為平面，方便特殊鍵齒11.1和特殊齒槽21.1的加工成型。

其中，所述的步驟一中特殊鍵齒11.1是在加工外花鍵11時通過銑齒或調(diào)整線切割程序形成的。所述的步驟四中特殊齒槽21.1是在加工內(nèi)花鍵21時通過銑齒或調(diào)整線切割程序形成的。即在外花鍵11.1和內(nèi)花鍵21.1加工成型過程中，對加工程序的調(diào)整即可形成特殊鍵齒11.1和特殊齒槽21.1，特殊鍵齒11.1和特殊齒槽21.1的加工工藝簡單，生產(chǎn)成本低。

以上所述的花鍵聯(lián)接抗側(cè)滾扭桿的防錯裝方法的抗側(cè)滾扭桿，包括扭桿軸1和與扭桿軸1花鍵聯(lián)接的扭轉(zhuǎn)臂2，扭桿軸1兩端具有外花鍵11，外花鍵11上具有特殊鍵齒11.1，扭轉(zhuǎn)臂2與扭桿軸1花鍵聯(lián)接一端的內(nèi)壁中具有內(nèi)花鍵21，內(nèi)花鍵21上具有特殊齒槽21.1，扭桿軸1兩端的特殊鍵齒11.1沿軸向?qū)R，內(nèi)花鍵21與外花鍵11配合，特殊鍵齒11.1與特殊齒槽21.1配合，兩個扭轉(zhuǎn)臂2與連桿組件配裝的端部沿軸向?qū)R。

以上所述的抗側(cè)滾扭桿，采用本發(fā)明的花鍵聯(lián)接抗側(cè)滾扭桿的防錯裝方法，兩個扭轉(zhuǎn)臂與連桿組件配裝的端部沿軸向?qū)R，不出現(xiàn)高度差，避免扭桿軸安裝時產(chǎn)生初始應(yīng)力，抗側(cè)滾扭桿的使用可靠性更高、使用壽命更長，軌道車輛的行車安全性能更高。

以上所述的抗側(cè)滾扭桿的設(shè)計方法，其特征在于：

（一）根據(jù)扭轉(zhuǎn)臂2與扭桿軸1花鍵配合處的擠壓應(yīng)力需求，設(shè)計內(nèi)花鍵21與外花鍵11花鍵配合的齒長度、齒高度、齒數(shù)量和齒模數(shù)，使抗側(cè)滾扭桿在使用過程中內(nèi)外花鍵的擠壓應(yīng)力可滿足扭桿轉(zhuǎn)與扭轉(zhuǎn)臂聯(lián)接處的受力需求，保證內(nèi)外花鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)，不會在抗側(cè)滾扭桿正常的使用過程中發(fā)生變形或失效，從而保證扭桿軸與扭轉(zhuǎn)臂的聯(lián)接強(qiáng)度充分滿足抗側(cè)滾扭桿的承載要求。

（二）在不影響扭轉(zhuǎn)臂2與扭桿軸1聯(lián)接強(qiáng)度的前提下，設(shè)計特殊鍵齒11.1的數(shù)量、特殊鍵齒11.1的齒高和與特殊鍵齒11.1配合的特殊齒槽21.1的齒槽深度，保證特殊鍵齒11.1和特殊齒槽21.1一一對應(yīng)，內(nèi)花鍵21與外花鍵11只有一種配合方式，當(dāng)扭桿軸1直徑較大，外花鍵11齒數(shù)較多時，在不影響扭桿軸與扭轉(zhuǎn)臂聯(lián)接強(qiáng)度的前提下，外花鍵11中特殊鍵齒11.1的數(shù)量可相應(yīng)增加至兩到三個，兩至三個特殊鍵齒11.1相鄰分布，以便在扭桿軸與扭轉(zhuǎn)臂組裝過程中，能快速找準(zhǔn)特殊鍵齒11.1的位置，實現(xiàn)扭桿軸兩端的扭轉(zhuǎn)臂花鍵聯(lián)接的硬防錯。

以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例的技術(shù)方案進(jìn)行完整描述，需要說明的是所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。