專(zhuān)利名稱(chēng)：?jiǎn)锡X、雙齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是單齒、雙齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)
背景技術(shù)：
自1947年英國(guó)一家公司發(fā)明了撓性疊片聯(lián)軸節(jié)后，經(jīng)過(guò)50多年在世界范圍內(nèi)有了很大的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，如英、美、法、德、日等都得到了廣泛的應(yīng)用和產(chǎn)品出口，而且在設(shè)計(jì)技術(shù)上和制造技術(shù)上有了很大的發(fā)展和改進(jìn)，在航空、船舶等領(lǐng)域都有非常廣泛的應(yīng)用。目前的這種撓性疊片聯(lián)軸節(jié)不但能起很好的聯(lián)接作用，而且在軸向，角向和徑向有很好的補(bǔ)償作用。還有很好的動(dòng)力特性，吸收振動(dòng)，不需要潤(rùn)滑，構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低。但是，目前的這種撓性疊片聯(lián)軸節(jié)的設(shè)計(jì)技術(shù)比較復(fù)雜，牽涉到組合層板，非線性大變形，微動(dòng)磨損，穩(wěn)定性等問(wèn)題。它的設(shè)計(jì)一直是困擾的難題，最大的弱點(diǎn)是角度補(bǔ)償不能大，只能1°左右，孔數(shù)多還更小，在很大程度上限制了它的發(fā)展和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，研制成一種補(bǔ)償角度大，且基本上不隨孔數(shù)而變化的，穩(wěn)定性好的，使用壽命長(zhǎng)的單齒、雙齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)(本文獻(xiàn)以下簡(jiǎn)稱(chēng)疊片)。
實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案是在現(xiàn)有4孔、6孔、8孔、10孔12孔的幾何結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)上，拓?fù)渑c現(xiàn)有技術(shù)相對(duì)應(yīng)的4孔、6孔、8孔、10孔、12孔的幾何結(jié)構(gòu)形式，下面分別敘述本撓性疊片聯(lián)軸節(jié)的幾何結(jié)構(gòu)有三種基本類(lèi)型(1)疊片中心有一個(gè)軸中心內(nèi)孔圓，其圓心分別在 的2n條角平分線上各有一個(gè)同半徑的螺栓孔圓，分別與2n個(gè)螺栓孔圓同圓心有2n個(gè)同半徑的大于螺栓孔圓的疊片外圓圓弧，圓心分別在相鄰兩個(gè)螺栓孔圓之間的2n條角平分線上各有一個(gè)同半徑的單齒凹圓圓弧，疊片外圓圓弧與單齒凹圓圓弧之間由外公切直線相切，從而構(gòu)成2n個(gè)孔的具有單齒凹圓圓弧的單齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)。上述2n中的n＝2、3、4、5、6，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本聯(lián)軸節(jié)的特點(diǎn)是，疊片軸中心到單齒凹圓圓弧圓心的距離小于疊片軸中心到螺栓孔圓圓心的距離+疊片外圓半徑。
(2)疊片中心有一個(gè)軸中心內(nèi)孔圓，其圓心分別在 的2n條角平分線上各有一個(gè)同半徑的螺栓孔圓，分別與2n個(gè)螺栓孔圓同圓心的大于螺栓孔圓的2n個(gè)同半徑的疊片外圓圓弧，與疊片軸中心內(nèi)孔圓同圓心分別在相鄰兩個(gè)螺栓孔圓之間的2n條角平分線上各有一個(gè)同半徑的單齒內(nèi)圓圓弧，疊片外圓圓弧與單齒內(nèi)圓圓弧之間由外公切圓相切。從而構(gòu)成2n個(gè)孔的具有單齒內(nèi)圓圓弧的單齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)，上述2n中的n＝2、3、4、5、6。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本疊片聯(lián)軸節(jié)的特點(diǎn)是，疊片軸中心到單齒內(nèi)圓圓弧圓心的距離小于疊片軸中心到螺栓孔圓圓心的距離+疊片外圓半徑。
(3)其圓心分別在 的2n條角平分線上各有一個(gè)同半徑的螺栓孔圓，以軸中心為圓心，有2n個(gè)軸中心內(nèi)孔圓圓弧和與此相應(yīng)的有2n個(gè)同半徑的疊片外圓圓弧段，其圓心分別在相鄰兩個(gè)螺栓孔圓之間的2n條角平分線上各有一個(gè)同半徑的雙齒內(nèi)齒圓弧，和與此相對(duì)應(yīng)的同半徑的大于雙齒內(nèi)齒圓弧的雙齒外齒圓弧，分別與2n個(gè)雙齒內(nèi)齒圓弧相切的平行于相鄰兩個(gè)螺栓孔圓之間的角平分線的直線分別連于相應(yīng)的軸中心內(nèi)孔圓圓弧，同樣，分別與2n個(gè)雙齒外齒圓弧相切的平行于相鄰兩個(gè)螺栓孔圓之間的角平分線的直線分別連于相應(yīng)的疊片外圓圓弧段，從而構(gòu)成2n個(gè)孔雙齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)。上述2n中的n＝2、3、4、5、6。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本聯(lián)軸節(jié)的特點(diǎn)是疊片軸中心到雙齒外齒圓弧圓心的距離小于疊片外圓圓弧半徑。
本發(fā)明的工作原理是大變形幾何非線性切線剛度陣，即[K]T＝[K]0+[K]6+[K]L[K]T-切線剛度矩陣[K]0-線性剛度矩陣[K]6-預(yù)應(yīng)力引起的剛度矩陣變化[K]L-由于大變形引起的剛度矩陣的變化。
疊片各點(diǎn)在一般情況下，剛度數(shù)值是不相同的。剛度是撓性疊片聯(lián)軸節(jié)的最重要的參數(shù)，它決定了疊片聯(lián)軸節(jié)各點(diǎn)的應(yīng)力數(shù)值變化，其一是，剛度值在疊片各點(diǎn)處的分布是很不均勻的，應(yīng)力的集中非常嚴(yán)重。因此如何使剛度值分布均勻或減少應(yīng)力集中現(xiàn)象是非常重要的研究課題；其二是，穩(wěn)定性也是影響聯(lián)軸節(jié)性能的重要因素，穩(wěn)定性不高將嚴(yán)重破壞聯(lián)軸節(jié)工作的可靠性。因此提高聯(lián)軸節(jié)抗失穩(wěn)能力也是非常重要的。穩(wěn)定性就是|[K]T切線剛度矩陣的行列式值＝0來(lái)度量的。如何提高|[K]T|的行列式值以提高其抗失穩(wěn)能力也是非常重要的研究課題。
本發(fā)明的基本出發(fā)點(diǎn)就是依據(jù)上述問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)各種結(jié)構(gòu)形式的聯(lián)軸節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析和計(jì)算，發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有技術(shù)的不足，在現(xiàn)有技術(shù)的幾何結(jié)構(gòu)形式基礎(chǔ)上進(jìn)行了幾何結(jié)構(gòu)形式拓樸，從而達(dá)到了減少撓性疊片聯(lián)軸節(jié)的應(yīng)力集中和提高抗失穩(wěn)能力的目的。補(bǔ)償角度可達(dá)3°-4°，而且基本上不隨孔數(shù)變化，8孔、10孔、12孔的補(bǔ)償角度仍可達(dá)到3°。


圖1，具有單齒凹圓圓弧的單齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)平面結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖(a)、圖(b)、圖(c)、圖(d)、圖(e)分別為4孔、6孔、8孔、10孔、12孔的撓性疊片聯(lián)軸節(jié)。
圖2，具有單齒內(nèi)圓圓弧的單齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)平面結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖(f)、圖(g)、圖(h)、圖(i)、圖(j)分別為4孔、6孔、8孔、10孔、12孔的撓性疊片聯(lián)軸節(jié)。
圖3，雙齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)平面結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖(k)、圖(l)、圖(m)、圖(n)、圖(o)分別為4孔、6孔、8孔、10孔、12孔撓性疊片聯(lián)節(jié)軸。
圖1--圖3中的標(biāo)號(hào)名稱(chēng)1、軸中心內(nèi)孔圓，2、螺栓孔圓，3、疊片外圓圓弧，4、單齒凹圓圓弧，5、單齒內(nèi)圓圓弧，6、外公切圓，7、軸中心內(nèi)孔圓圓弧，8、雙齒內(nèi)齒圓弧，9，雙齒外齒圓弧，10疊片外圓圓弧段。
圖4單齒、雙齒大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)程序流程圖。
圖4中的標(biāo)號(hào)名稱(chēng)r1-內(nèi)孔圓半徑，r2-栓圓的半徑，r3-墊片半徑，r4-外圓弧半徑，r5-單齒凹圓中心圓心到軸中心距離，r6-單齒凹圓半徑，t-疊片厚度，t1-墊片厚度，Z-層數(shù)。
具體實(shí)施例方式圖1是具有單齒凹圓圓弧的單齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)平面結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知，此種結(jié)構(gòu)形式的聯(lián)軸節(jié)有一個(gè)軸中心內(nèi)孔圓1，圓心分別在 的2n條角平分線上各有一個(gè)同半徑的螺栓孔圓2，分別與2n個(gè)螺栓孔圓同圓心有2n個(gè)大于螺栓孔圓的同半徑的疊片外圓圓弧3，圓心分別在兩個(gè)相鄰螺栓孔圓2之間的2n條角平分線上各有一個(gè)單齒凹圓圓弧4，疊片外圓圓弧3與單齒凹圓圓弧之間由外公切直線相切，從而構(gòu)成了疊片軸中心到單齒凹圓圓弧圓心的距離小于疊片軸中心到螺栓孔圓圓心距離+疊片外圓弧的半徑的單齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)。2n中的n＝2、3、4、5、6。因此，分別有4孔、6孔、8孔、10孔、12孔五種結(jié)構(gòu)形式的具有單齒凹圓圓弧的單齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)。
圖2是具有單齒內(nèi)圓圓弧的單齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)平面結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知，這種結(jié)構(gòu)形式的聯(lián)軸節(jié)，在疊片中心有一個(gè)軸中心內(nèi)孔圓1，圓心分別在 的2n條角平分線上各有一個(gè)同半徑的螺栓孔圓2，與螺栓孔圓同圓心的大于螺栓孔圓的2n個(gè)同半徑的疊片外圓圓弧3，與疊片軸中心內(nèi)孔圓同圓心分別在相鄰兩個(gè)螺栓孔圓之間的2n條角平分線上各有一個(gè)同半徑的單齒內(nèi)圓圓弧5，這是與圖1的區(qū)別點(diǎn)之一；疊片外圓圓弧3與單齒內(nèi)圓圓弧5之間由外公切圓相連，這是與圖1的區(qū)別點(diǎn)之二。從而構(gòu)成了疊片軸中心到單齒內(nèi)圓圓弧圓心的距離小于疊片軸中心到螺栓孔圓圓心距離+疊片外圓弧半徑的單齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)，上述2n中n＝2、3、4、5、6。因此，分別有4孔、6孔、8孔、10孔、12孔五種結(jié)構(gòu)形式的具有單齒內(nèi)圓圓弧的單齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)。
圖3是雙齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)平面結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知，其圓心分別在 的2n條角平分線上各有一個(gè)同半徑的螺栓孔圓2，以疊片軸中心為圓心，有2n個(gè)軸中心內(nèi)孔圓圓弧7和與此相對(duì)應(yīng)的以疊片軸中心為圓心有2n個(gè)同半徑的疊片外圓圓弧段10，其圓心分別在相鄰兩個(gè)螺栓孔圓2之間的2n條角平分線上各有一個(gè)同半徑的雙齒內(nèi)齒圓弧8和與此相對(duì)應(yīng)的同半徑的大于雙齒內(nèi)齒圓弧8的雙齒外齒圓弧9，此雙齒外齒圓弧9圓心到疊片軸中心的距離小于疊片外圓圓弧段10的圓弧半徑。分別與2n個(gè)雙齒內(nèi)齒圓弧相切的平行于相鄰兩個(gè)螺栓孔圓2之間的角平分線的直線分別連于相應(yīng)的軸中心內(nèi)孔圓圓弧7，同樣，分別與2n個(gè)雙齒外齒圓弧9相切的平行于相鄰兩個(gè)螺栓孔圓2之間的角平分線的直線分別連于相應(yīng)的疊片外圓圓弧段10，從而構(gòu)成了疊片軸中心到雙齒外齒圓弧9圓心的距離小于疊片外圓圓弧半徑的雙齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)。上述2n的n＝2、3、4、5、6。因此，分別有4孔、6孔、8孔、10孔、12孔五種結(jié)構(gòu)形式的雙齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)。
根據(jù)大變形幾何非線性切線剛度矩陣[K]T＝[K]0+[K]6+[K]L
本發(fā)明還利用非線性有限元法完成了強(qiáng)度計(jì)算程序，穩(wěn)定性計(jì)算程序，強(qiáng)度計(jì)算程序，微動(dòng)磨損接觸計(jì)算程序，模態(tài)、非線性模態(tài)計(jì)算程序，動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算程序。
圖4單齒、雙齒大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)程序流程圖在ANSYS大型非線性有限元的基礎(chǔ)上，用APDL參數(shù)化語(yǔ)言編寫(xiě)成撓性疊片聯(lián)軸節(jié)專(zhuān)用程序，又與多種載荷下的試驗(yàn)進(jìn)行了比較，總結(jié)出了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則。
權(quán)利要求
1.一種具有單齒凹圓圓弧的單齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)，疊片中心有一個(gè)軸中心內(nèi)孔圓(1)，圓心分別在 的2n條角平分線上各有一個(gè)同半徑的螺栓孔圓(2)，其特征在于，分別與2n個(gè)螺栓孔圓(2)同圓心有2n個(gè)大于螺栓孔圓(2)的同半徑的疊片外圓圓弧(3)，圓心分別在相鄰兩個(gè)螺栓孔圓之間到疊片軸中心的距離小于螺栓孔圓圓心到疊片軸中心距離+疊片外圓弧半徑的2n條角平分線上各一個(gè)同半徑的單齒凹圓圓弧(4)，疊片外圓圓弧(3)與單齒凹圓圓弧(4)之間通過(guò)外公切直線相連，其中2n中的n為2、3、4、5、6。
2.一種具有單齒內(nèi)圓圓弧的單齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)，其疊片中心有一個(gè)軸中心內(nèi)孔圓(1)，圓心分別在 的2n條角平分線上各有一個(gè)同半徑的螺栓孔圓(2)，其特征在于，分別與2n個(gè)螺栓孔圓(2)同圓心的大于螺栓孔圓的2n個(gè)同半徑的疊片外圓圓弧(3)，與疊片軸中心內(nèi)孔圓(1)同圓心分別在相鄰兩個(gè)螺栓孔圓之間的2n條角平分線上且圓心到疊片軸中心的距離小于疊片軸中心到螺栓孔圓圓心的距離+疊片外圓圓弧半徑各有一個(gè)同半徑的單齒內(nèi)圓圓弧(5)，疊片外圓圓弧(3)與單齒內(nèi)圓圓弧(5)之間通過(guò)外公切圓(6)相連，其中2n中的n為2、3、4、5、6。
3.一種雙齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)，其圓心分別在 的2n條角平分線上各有一個(gè)同半徑的螺栓孔圓(2)，其特征在于，以疊片軸中心為圓心有2n個(gè)同半徑的軸中心內(nèi)孔圓圓弧(7)和與此相對(duì)應(yīng)的以疊片軸中心為圓心有2n個(gè)同半徑的疊片外圓圓弧段(10)，其圓心分別在相鄰兩個(gè)螺栓孔圓(2)之間的2n條角平分線上各有一個(gè)同半徑的雙齒內(nèi)齒圓弧(8)和與此相對(duì)應(yīng)的同半徑的大于雙齒內(nèi)齒圓弧(8)的雙齒外齒圓弧(9)，分別與2n個(gè)雙齒內(nèi)齒圓弧相切的平行于相鄰兩個(gè)螺栓孔圓(2)之間的角平分線的直線分別連于相應(yīng)的軸中心內(nèi)孔圓圓弧(7)，分別與2n個(gè)雙齒外齒圓弧(9)相切的平行于相鄰兩個(gè)螺栓孔圓(2)之間的角平分線的直線分別連于相應(yīng)的疊片外圓圓弧段(10)，其中2n中的n為2、3、4、5、6。
全文摘要
一種單齒、雙齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)屬聯(lián)軸節(jié)，由軸中心內(nèi)孔圓(1)、螺栓孔圓(2)、疊片外圓圓弧(3)、單齒凹圓圓弧(4)所構(gòu)成的具有單齒凹圓圓弧的單齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)；由軸中心內(nèi)孔圓(1)、螺栓孔圓(2)、疊片外圓圓弧(3)、單齒內(nèi)圓圓弧(5)所構(gòu)成的具有單齒內(nèi)圓圓弧的單齒形大角度撓性聯(lián)軸節(jié)；由螺栓孔圓(2)、軸中心內(nèi)孔圓圓弧(7)、疊片外圓圓弧段(10)及雙齒內(nèi)齒圓弧(8)和雙齒外齒圓弧(9)所構(gòu)成的雙齒形大角度撓性疊片聯(lián)軸節(jié)。本聯(lián)軸節(jié)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有補(bǔ)償角度大，穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F16D3/50GK1538084SQ20031010611
公開(kāi)日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2003年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月23日
發(fā)明者王心豐, 王陳彬 申請(qǐng)人:王陳彬