專利名稱：滾柱聯(lián)軸器的制作方法
技術領域：
滾柱聯(lián)軸器，屬于機械領域。是一種徑向、軸向、角向補償能力強、減振能力強、規(guī)格齊全、制造簡便、安裝方便、造價低、效率高、壽命長的實用的新型動力傳遞軸聯(lián)接機構。
現(xiàn)有聯(lián)軸器二十余種，各有優(yōu)、缺點。如套筒聯(lián)軸器、凸緣聯(lián)軸器的優(yōu)點是結構簡單、造價低廉，然而其徑向、軸向和角向補償能力太差，不易安裝，且運行過程中嚴重影響軸承、軸承座及軸等的使用壽命；嚙合齒型聯(lián)軸器、鏈條聯(lián)軸器、簧片聯(lián)軸器、膜片聯(lián)軸器、十字軸式萬向聯(lián)軸器、球籠同步萬向聯(lián)軸器、彈性套柱銷聯(lián)軸器等有一定的徑向、軸向和角向補償能力，然而其結構復雜、造價偏高甚至太高。
本實用新型的主要任務是提供一種徑向、軸向、角向補償能力強、減振能力強、規(guī)格齊全、制造簡便、安裝方便、造價低、效率高、壽命長的實用的新型動力傳遞軸聯(lián)接機構。
為完成上述任務，本實用新型的技術解決方案是滾柱聯(lián)軸器，主要由前外盤(1)、后外盤(2)、內盤(3)、滾柱(4)、擋板(5)和定位銷栓(6)等構成。其主要特點是前外盤(1)固裝于動力機(工作機)的動力輸出(輸入)主軸上，后外盤(2)與前外盤(1)以定位銷栓(6)固接，內盤(3)在前外盤(1)和后外盤(2)之間通過一組軸線與動力軸的軸線近似平行的滾柱(4)與前外盤(1)和后外盤(2)進行動力傳遞，內盤(3)固裝于工作機(動力機)的動力輸入(輸出)主軸上，擋板(5)沿主軸線方向固接在后外盤(2)的外側以限制滾柱(4)在前外盤(1)、后外盤(2)及內盤(3)上圓孔中的位置和對前外盤(1)、后外盤(2)、內盤(3)、滾柱(4)等有滾動摩擦的部位進行防塵屏蔽。
滾柱聯(lián)軸器的第二個特點是前外盤(1)、后外盤(2)、內盤(3)上均設有一組(三組對應)軸線與動力軸的軸線平行且三組相應同軸度高(配鉆)、直徑(分別為D1、D2、D3)稍大于所接觸的滾柱(4)相應部位之外徑(分別為d1、d2、d3)的光孔(11、21、31)，并有D1/d1＝D2/d2＝D3/d3＝c＞1，D1＝D2和d1＝d2的關系，滾柱(4)置于對中的一組三個孔(11、21、31)內。一種特殊情況是D1＝D2＝D3＝D，d1＝d2＝d3＝d且D＞d，D/d＝c＞1。
滾柱聯(lián)軸器的第三個特點是后外盤(2)為空心柱形，其外端部圓盤上有一組與前外盤(1)、內盤(3)上相應圓孔對應、與主軸孔平行、直徑為D2的一組光孔，其柱形側壁內表面為圓齒內齒輪，圓齒中心設有一組用于設置緊固螺栓和定位銷栓的與主軸孔平行的孔，齒數(shù)與緊固螺栓和定位銷栓之總數(shù)相等。
滾柱聯(lián)軸器的第四個特點是內盤(3)外緣為與外盤(2)之圓齒內齒輪相應、又相互有相當間隙的圓齒外齒輪，輪齒內設與前外盤(1)、后外盤(2)上之光孔相對應的一組直徑為D3的光孔。
滾柱聯(lián)軸器的第五個特點是滾柱(4)以彈性較強的材料(如尼龍)制成或圓柱面外層敷設較薄的一層彈性材料(如耐油橡膠)，圓柱面外層材料分段與前外盤(1)、后外盤(2)、內盤(3)上的光孔(11、21、31)之壁面分別接觸。
滾柱聯(lián)軸器的第六個特點是擋板(5)由金屬板(51)和波紋彈性板(52)組成，金屬板(51)固聯(lián)在后外盤(2)的外端部，而波紋彈性板(52)內緣與內盤(3)的軸套外壁符合以對滾柱(4)限位和對各滾動摩擦的部位進行防塵屏蔽。
其工作原理是主動軸的扭矩通過前外盤(1)傳遞到后外盤(2)，前、后外盤(1、2)通過光孔內的一組滾柱(4)將扭矩傳遞給內盤(3)，然后再傳遞至從動軸；動力也可依相反的方向傳遞，即從主動軸到內盤(2)，又先后到滾柱(4)、后外盤(2)和前外盤(1)、從動軸。滾柱(4)外表面的彈性材料起到減、消振的作用，主動軸小幅度的轉速波動經(jīng)過該部位得到減、消。擋板(5)起到防塵屏蔽作用的同時，不影響主、從動軸通過滾柱聯(lián)軸器傳遞扭矩時對兩軸徑向、軸向、角向偏差的及時補償。
由于前外盤(1)、后外盤(2)和內盤(3)上光孔內徑與滾柱(4)接觸的相應部位之外徑的大小關系，即D1/d1＝D2/d2＝D3/d3＝c＞1，保證了滾柱聯(lián)軸器每轉動一定的角度，滾柱(4)在光孔(11、21、31)之內都相對純滾動相等的角度，滾柱(4)與前外盤(1)、后外盤(2)、內盤(3)上的各光孔(11、21、31)內壁相接觸時為純滾動而不滑動，大幅度減小了因磨擦而生的能量損耗和機件磨損。
由于各組光孔內徑和與之相接觸的滾柱(4)相應部位外徑的大小關系及各組光孔位置的統(tǒng)一，保證了小幅度減、消振之后主、從動軸之間的等角速關系。
由于光孔(11、21、31)的內徑(D1、D2、D3)與滾柱(4)相應部位外徑(d1、d2、d3)差別很小(一般取D1/d1＝D2/d2＝D3/d3＝c＝1.05)，并且滾柱(4)的柱面外表和光孔(11、21、31)內壁具有一定的彈性，故滾柱(4)與光孔的接觸面積較大(變線接觸為面接觸)，擠壓應力大幅度減小，從而使材料的效用得以充分發(fā)揮。
滾柱聯(lián)軸器在使用過程中盡管磨擦小、效率高，但隨著運行時間的延續(xù)，滾柱(4)之外經(jīng)逐漸減小，而各組光孔(11、21、31)的內徑不斷增大，致使內盤(3)外沿與后外盤(2)的內壁在滾柱(4)限制下自行互相緩慢地研磨，逐漸形成一對齒輪聯(lián)軸器。
滾柱聯(lián)軸器本來其相互接觸點為滾動磨擦，消耗小、磨損慢，又加上后來形成的齒輪聯(lián)軸器同時工作，故其壽命理所當然地得以相應大幅度增加。
滾柱聯(lián)軸器的最大徑向補償量(在軸向和角向補償量均為0時)為ΔD＝(D1－d1)/2＋(D3－d3)/2＝(D2－d2)/2＋(D3－d3)/2.
當D1＝D2＝D3＝D，d1＝d2＝d3＝d時ΔD＝D－d.其徑向、軸向和角向補償能力很強，并且在徑向、軸向和角向滿負荷補償時，運行更加平穩(wěn)。在滿足補償要求后，可適當減小光孔(11、21、31)內徑，從而也使材料的效用得以充分發(fā)揮，同時也相應減小了滾柱聯(lián)軸器的體積和重量(可通過減小外盤1、2和內盤3的尺寸相應減少材料用量)。
滾柱聯(lián)軸器克服了套筒聯(lián)軸器、凸緣聯(lián)軸器徑向、軸向和角向補償能力差的缺點，克服了滑塊聯(lián)軸器、嚙合齒型聯(lián)軸器、鏈條聯(lián)軸器、簧片聯(lián)軸器、膜片聯(lián)軸器、十字軸式萬向聯(lián)軸器、球籠同步萬向聯(lián)軸器等加工制造復雜、造價高和因磨擦而造成效率低、機件磨損大的缺點，是一種徑向、軸向、角向補償能力強、減振能力強、規(guī)格齊全、制造簡便、安裝方便、造價低、能耗低、壽命長的實用聯(lián)軸器；由于其可以大徑向差穩(wěn)定、等速、高效地傳遞扭矩和造價低的特性，滾柱聯(lián)軸器可做為等角速比機構來開發(fā)效率更高、磨損更低、性能價格比更大的漸開線少齒差行星減速器。
如


圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6分別是用于φ42-φ30、轉速1450rpm的主、從動軸聯(lián)接使用的(LZG42-30×1450型)滾柱聯(lián)軸器的前外盤(1)、后外盤(2)、內盤(3)、滾柱(4)、擋板(5)和定位銷栓(6)的主視圖、左視圖或俯視圖。
圖7為以上零件的組裝圖。
圖8為滾柱聯(lián)軸器徑向補償對轉速影響的分析圖。如圖8所示，O1、O2分別為主、從動盤的主軸軸心位置，x為附加轉動位移量，a為最大附加轉動為位移量，b為主軸軸心偏移量，附加轉動位移量x在扭矩傳遞過程中是從動盤轉速是否與主動盤轉速相等的決定因素，x=2Rsinβ2]]>γ=π2-θ+π-β2=π-(θ-β2)]]>
b2＋x2－2bx·cosγ＝a2.b2+x2-2bx·cos[π-(θ-β2)]=a2]]>由上式知，當b＝a時，附加轉動位移量x＝0；當b＝0時，附加轉動位移量x＝a，這兩種情況下附加轉動位移量x均為常數(shù)，與轉動角度無關，可以不失真地進行轉速傳遞，是最理想的兩種特殊情況。但在一般情況(b≠a和b≠0)下，附加轉動位移量x并不是常數(shù)，其最大變動量Δx的量值決定了轉速傳遞的保真性，應當采取措施有效地將其吸收。滾柱一組六個圍繞主軸均布，則當θ=β2]]>時，b2＋x2－2bx·cosπ＝a2.即b＋x＝a.得最小轉動位移量xmin＝a－b.這時θ=β2=arcsinx2R=arcsina-b2R,]]>x與b在同一直線上，而且分別與a重合。當θ=β2±π6]]>時，b2+x2-2bx·cos(π±π6)=a2]]>即b2+x2+2bx·cosπ6=a2]]>x2+3bx+(b2-a2)=0]]>得最大轉動位移量xmax=-3b±3b2-4(b2-a2)2={-32b-12b4a2b2-1<0.-32b+12b4a2b2-1,]]>舍去負值得xmax=-32b+12b4a2b2-1.]]>因而Δx=xmax-xmin=32b+12b4a2b2-1-a+b=(1-32)b+12b4a2b2-1-a.]]>求在a(如a＝1.5mm)已確定時，Δx隨b變化的最大值令∂Δx∂b=1-32+124a2b2-1+b2·12·(-4×2a2b3)14a2b2-1]]>=(1-32)+124a2b2-1-2a2b214a2b2-1=0.]]>得(1-32)4a2b2-1-12=0]]>a2b2=14·[(12-3)2+1]]]>故有b=2(2-3)(2-3)2+1a=0.51763809a.]]>這時a2Δx∂b2<0,]]>知當2(2-3)(2-3)2+1]]>時，Δx得極大值Δxmax，當取a＝1.5mm時， ＝0.03527618a＝0.05291427mm.
在此，極大值即為最大值。
安裝時先將前外盤(1)固裝于主動軸(或從動軸)，再按先后次序分別將后擋板(5)、后外盤(2)套入從動軸(或主動軸)，再將內盤(3)固裝于從動軸(或主動軸)，然后旋緊定位銷栓(6)將后外盤(2)緊固于前外盤(1)，插入滾柱(4)，再以螺栓將后擋板(5)緊固于外盤(1、2)，最后應注意調整主、從動軸使?jié)L柱聯(lián)軸器在徑向滿負荷補償狀態(tài)。
滾柱越多，其周向分布密度越大，主、從動力軸經(jīng)滾柱聯(lián)軸器所傳遞轉速的同步程度越強，但滾柱數(shù)量不能無限增多，只能盡可增多。由于b＝a(即揭批徑向偏差滿負荷)及b＝0(無徑向偏差)時，轉動位移量x為常數(shù)(x|b＝a＝0，x|b＝0＝a)，滾柱聯(lián)軸器均能使從動軸瞬時得到主動軸的轉速(即時隨動)；由于滾動磨擦很小，轉矩也能高效傳遞。使b＝0是很難做到的，這也正是聯(lián)軸器需要徑向補償?shù)母驹?；但對于滾柱聯(lián)軸器來說，欲使b＝a卻非常容易，將滾柱安裝完畢之后，隨便人為地將主動軸或從動軸向上、下、左、右或其它任一方向調偏至使每個滾柱都緊貼與其相應的三個光孔，使之在徑向滿負荷補償狀態(tài)，即滿足b＝a的條件，這時，x≡0，而Δx＝0，轉速傳遞無失真，主、從動軸同步轉動，即主、從動軸“即時隨動”。因此，在安裝滾柱聯(lián)軸器時應注意這一細節(jié)程序。
即使安裝時未滿足b＝0或b＝a的條件，而致使速度傳遞有偏差，主動軸恒速轉動時，從動軸轉速有波動，由于滾柱對相應光孔的壓力有波動，使光孔內壁各處周期性多次重復不均勻受力，壓力高處變形重、磨損重，隨著運行時間的延長，很小的偏差量(Δxmax＝0.03527618a)因為各光孔被其相應滾柱的“磨合”和“壓合”，而很快使轉速得以“保真”傳遞。另外，偏差量Δxmax＝0.03527618a＝0.053mm完全可以很容易地被彈性滾柱吸收。
LZG42-30×1450型滾柱聯(lián)軸器的前外盤(1)、后外盤(2)和內盤(3)由HT-200材料鑄造而成，除安裝結合面之外不進行冷切削加工；前外盤(1)外形為圓盤，其上有一組兩個軸線與動力軸孔的軸線平行的定位錐形孔，另有一組六個軸線與動力軸孔的軸線平行、φ16.75(內徑稍大于滾柱4之外徑)的不通光孔；后外盤(2)的內腔為接近于六棱柱的圓齒內齒輪；內盤(3)的盤體也是接近于六棱柱的圓齒外齒輪，其上有一組六個軸線與動力軸孔的軸線平行、φ16.5(內徑稍大于滾柱4之外徑)的通孔(與前外盤1上的不通光孔等徑)，并有一組六個與前外盤(1)上的一組錐形孔對中的絲孔；滾柱(4)使用φ15的尼龍66(也可用45#鋼，外柱面敷設0.5mm厚的耐油橡膠，其外徑為φ16mm)；擋板(5)的金屬板(51)使用3mm厚A3鋼板，波紋彈性板(52)以1.5mm厚耐油橡膠板替代。并有D1＝D2＝D3＝D＝16.75mm，d1＝d2＝d3＝d＝16mm，且c＝D/d＝D1/d1＝D2/d2＝D3/d3＝16.75/16＝1.046875＞1其中D1、D2、D3分別為前外盤(1)、后外盤(2)和內盤(3)上的光孔(11、21、31)內徑，d1、d2、d3分別為滾柱(4)與前外盤(1)、后外盤(2)和內盤(3)上的光孔內壁相接觸部位的外徑。其最大徑向補償量為ΔD＝D1－d1＝D－d＝16.5－15＝1.5(mm)。
由LZG42-30×1450型滾柱聯(lián)軸器的制造、安裝和運行使用過程可見，LZG42-30×1450型滾柱聯(lián)軸器制造簡單，造價低廉；安裝方便；徑向、軸向、角向補償能力很強，減振能力強，效率高，使用可靠，壽命長。它代表性地說明了滾柱聯(lián)軸器的實際優(yōu)點。
滾柱聯(lián)軸器確為一種優(yōu)秀的動力軸聯(lián)接機構，是值得推廣使用的聯(lián)軸器。
權利要求1.滾柱聯(lián)軸器，為一種徑向、軸向、角向補償能力強，體積小，效率高，傳遞扭矩大而穩(wěn)，性能價格比高的動力軸聯(lián)接機構，主要由前外盤(1)、后外盤(2)、內盤(3)、滾柱(4)、擋板(5)和定位銷栓(6)等構成；其特征在于前外盤(1)固裝于動力機、工作機的動力輸出、輸入主軸上，后外盤(2)與前外盤(1)以定位銷栓(6)固接，內盤(3)在前外盤(1)和后外盤(2)之間通過一組軸線與動力軸的軸線近似平行的滾柱(4)與前外盤(1)和后外盤(2)進行動力傳遞，內盤(3)固裝于工作機、動力機的動力輸入、輸出主軸上，擋板(5)沿主軸線方向固接在后外盤(2)的外側以限制滾柱(4)在前外盤(1)、后外盤(2)及內盤(3)上圓孔中的位置和對前外盤(1)、后外盤(2)、內盤(3)、滾柱(4)等有滾動摩擦的部位進行防塵屏蔽。
2.根據(jù)權利要求1所述滾柱聯(lián)軸器，其特征在于前外盤(1)、后外盤(2)、內盤(3)上均設有一組軸線與動力軸的軸線平行且三組對應、三組相應同軸度高、直徑分別為D1、D2、D3、所接觸的滾柱(4)相應部位之外徑分別為d1、d2、d3的光孔(11、21、31)，并有D1/d1＝D2/d2＝D3/d3＝c＞1，D1＝D2和d1＝d2的關系，滾柱(4)置于對中的一組三個孔(11、21、31)內。一種特殊情況是D1＝D2＝D3＝D，d1＝d2＝d3＝d且D＞d，D/d＝c＞1。
3.根據(jù)權利要求1所述滾柱聯(lián)軸器，其特征在于后外盤(2)為空心柱形，其外端部圓盤上有一組與前外盤(1)、內盤(3)上相應圓孔對應、與主軸孔平行、直徑為D2的一組光孔，其柱形側壁內表面為圓齒內齒輪，圓齒中心設有一組用于設置緊固螺栓和定位銷栓的與主軸孔平行的孔，齒數(shù)與緊固螺栓和定位銷栓之總數(shù)相等。
4.根據(jù)權利要求1所述滾柱聯(lián)軸器，其特征在于內盤(3)外緣為與外盤(2)之圓齒內齒輪相應、又相互有相當間隙的圓齒外齒輪，輪齒內設與前外盤(1)、后外盤(2)上之光孔相對應的一組直徑為D3的光孔。
5.根據(jù)權利要求1所述滾柱聯(lián)軸器，其特征在于滾柱(4)整體特別是圓柱外表面以彈性較強的材料制成，圓柱面外層材料分段與前外盤(1)、后外盤(2)、內盤(3)上的光孔(11、21、31)之壁面分別接觸。
6.根據(jù)權利要求1所述滾柱聯(lián)軸器，其特征在于擋板(5)由金屬板(51)和波紋彈性板(52)組成，金屬板(51)固聯(lián)在后外盤(2)的外端部，而波紋彈性板(52)內緣與內盤(3)的軸套外壁符合以對滾柱(4)限位和對各滾動摩擦的部位進行防塵屏蔽。
專利摘要滾柱聯(lián)軸器,屬于機械傳動領域,包括前外盤、后外盤、內盤、滾柱、擋板和定位銷栓等;克服了其它聯(lián)軸器徑向、軸向和角度補償能力差(如套筒、凸緣聯(lián)軸器等)或造價高(如齒輪、萬向節(jié)、球籠聯(lián)軸器等)或受轉速限制和效率低、機件磨損大(如滑塊聯(lián)軸器等)的缺點,是一種徑向、軸向、角向補償能力強、減振能力強、安裝方便、效率高、磨損小、壽命長(以一當三)、造價低、規(guī)格全的優(yōu)秀動力軸聯(lián)接機構,是一種值得推廣使用的聯(lián)軸器。
文檔編號F16D1/076GK2474798SQ0026724
公開日2002年1月30日 申請日期2000年12月28日 優(yōu)先權日2000年12月28日
發(fā)明者呂孟讓 申請人:呂孟讓