本發(fā)明涉及一種機(jī)械結(jié)構(gòu)，具體而言，涉及一種軸管組件及其制作方法。

背景技術(shù)：

機(jī)械連接是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一種主要連接形式，主要包括螺紋連接和鉚接。由于復(fù)合材料本身所具有的各向異性和脆性等特點(diǎn)，加上層間剪切強(qiáng)度和拉脫強(qiáng)度低，以及開(kāi)孔使纖維被切斷等弱點(diǎn)，使得復(fù)合材料連接部位的應(yīng)力集中較金屬?lài)?yán)重。

現(xiàn)有軸管組件中，如圖1所示，將法蘭結(jié)構(gòu)1的連接部11的末端邊緣設(shè)計(jì)小凸臺(tái)111，以在法蘭結(jié)構(gòu)1的連接軸11上形成小凹槽112，該凹槽112可以便于填裝粘膠劑，以與復(fù)合材料制成的軸管結(jié)構(gòu)2粘接，一方面，該法蘭結(jié)構(gòu)的制造工藝復(fù)雜，更重要的是，采用粘膠劑粘接的連接方式，該粘膠劑容易出現(xiàn)膠結(jié)老化的問(wèn)題，將直接影響軸管組件的使用壽命。又如圖2所示，法蘭結(jié)構(gòu)1與軸管結(jié)構(gòu)2可以通過(guò)組合加工的方式連接，例如兩者之間可以進(jìn)行緊固件，其需要在連接軸11上設(shè)置通孔，該通孔將會(huì)造成復(fù)合材料的切斷，從而導(dǎo)致局部應(yīng)力集中。另外，采用緊固件連接的連接方式，被連接件之間的傳載能力將受到緊固件強(qiáng)度的限制。

在所述背景技術(shù)部分公開(kāi)的上述信息僅用于加強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的背景的理解。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種軸管組件，以提高軸管與法蘭盤(pán)之間的連接穩(wěn)定性。

本發(fā)明的另一個(gè)主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種軸管組件的制作方法，以提高軸管與法蘭盤(pán)之間的連接穩(wěn)定性。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種軸管組件，其中，所述軸管組件包括軸管和法蘭盤(pán)，所述軸管由復(fù)合材料制成；所述法蘭盤(pán)設(shè)置于所述軸管的端部，所述法蘭盤(pán)包括與所述軸管連接的連接部，所述連接部包括由其外周面向外突出延伸的第一組結(jié)構(gòu)圈和第二組結(jié)構(gòu)圈，所述第一組結(jié)構(gòu)圈朝向所述法蘭盤(pán)的法蘭部?jī)A斜延伸，所述第二組結(jié)構(gòu)圈背向所述法蘭盤(pán)的法蘭部?jī)A斜延伸，所述第一組結(jié)構(gòu)圈和所述第二組結(jié)構(gòu)圈分別包括多個(gè)齒形結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，其中所述第一組結(jié)構(gòu)圈與所述第二組結(jié)構(gòu)圈沿垂直于中心軸線(xiàn)的方向鏡像布置，所述第一組結(jié)構(gòu)圈包括3至5個(gè)第一結(jié)構(gòu)圈，所述第一結(jié)構(gòu)圈中的齒形結(jié)構(gòu)沿所述連接部的同一圓周均勻布置，所述第二組結(jié)構(gòu)圈包括3至5個(gè)第二結(jié)構(gòu)圈，所述第二結(jié)構(gòu)圈中的齒形結(jié)構(gòu)沿所述連接部的同一圓周均勻布置。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，其中每個(gè)所述第一結(jié)構(gòu)圈包括30-80個(gè)所述齒形結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述第二結(jié)構(gòu)圈包括30-80個(gè)所述齒形結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，其中相鄰所述第一結(jié)構(gòu)圈之間的距離相等，相鄰所述第二結(jié)構(gòu)圈之間的距離相等，相鄰所述第一結(jié)構(gòu)圈之間的距離與相鄰所述第二結(jié)構(gòu)圈之間的距離相同，相鄰的所述第一結(jié)構(gòu)圈與所述第二結(jié)構(gòu)圈之間的距離與相鄰的所述第一結(jié)構(gòu)圈之間的距離相同。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，其中每個(gè)所述齒形結(jié)構(gòu)的延伸方向與所述法蘭盤(pán)的中心軸線(xiàn)之間的夾角為40°-60°。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，其中所述軸管包裹固定于所述法蘭盤(pán)的所述連接部上。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，其中所述連接部的與法蘭部連接的端部設(shè)置有凸部，該凸部由所述連接部的外周面垂直向外延伸。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，其中所述法蘭盤(pán)的法蘭部上設(shè)置有供緊固件穿過(guò)的多個(gè)通孔，多個(gè)所述通孔沿所述法蘭部周向均勻布置。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種軸管組件的制作方法，所述軸管組件的制作方法包括以下步驟，首先，在固定工裝上同軸設(shè)置兩個(gè)法蘭盤(pán)，所述法蘭盤(pán)的連接部相對(duì)設(shè)置；其次，利用纏繞機(jī)將復(fù)合材料纏繞在所述連接部的第一組結(jié)構(gòu)圈和第二組結(jié)構(gòu)圈上，以形成軸管組件。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，其中所述復(fù)合材料為預(yù)侵染的碳纖維材料。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的軸管組件及其制作方法的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：

通過(guò)在連接部的外周上設(shè)置齒形結(jié)構(gòu)，可以將軸管，尤其是復(fù)合材料制成的軸管牢固地固定于法蘭盤(pán)上，無(wú)需粘膠劑或緊固件，從而簡(jiǎn)化了軸管組件的結(jié)構(gòu)，并且提高了法蘭盤(pán)與軸管之間的連接穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

通過(guò)結(jié)合附圖考慮以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的各種目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見(jiàn)。附圖僅為本發(fā)明的示范性圖解，并非一定是按比例繪制。在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記始終表示相同或類(lèi)似的部件。其中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種法蘭盤(pán)的局部結(jié)構(gòu)圖。

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的軸管組件的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的一種軸管組件的軸向剖視圖。

圖4是圖3中的c-c剖面圖。

圖5是圖3中法蘭盤(pán)的局部放大圖。

圖6是圖5顯示的a圈中的結(jié)構(gòu)局部放大圖。

圖7是圖5顯示的b圈中的結(jié)構(gòu)局部放大圖。

圖8是軸管組件的加工示意圖。

其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：

1、法蘭結(jié)構(gòu)；2、軸管結(jié)構(gòu)；

10、粘膠劑；11、連接軸；

111、凸臺(tái)；112、凹槽；

3、法蘭盤(pán)；4、軸管；

5、固定工裝；31、法蘭部；

32、連接部；321、齒形結(jié)構(gòu)；

33、凸部；

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實(shí)施方式。然而，示例實(shí)施方式能夠以多種形式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實(shí)施方式；相反，提供這些實(shí)施方式使得本發(fā)明將全面和完整，并將示例實(shí)施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，因而將省略它們的詳細(xì)描述。

圖3是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的一種軸管組件的軸向剖視圖。圖4是圖3中的c-c剖面圖。圖5是圖3中法蘭盤(pán)的局部放大圖。圖6是圖5顯示的a圈中的結(jié)構(gòu)局部放大圖。圖7是圖5顯示的b圈中的結(jié)構(gòu)局部放大圖。圖8是軸管組件的加工示意圖。

參照?qǐng)D3和圖4，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種軸管組件，其中，軸管組件可以包括軸管4和法蘭盤(pán)3，根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施方式，其中，軸管4可以由復(fù)合材料制成。例如但不限于根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施方式，其中軸管4可以由樹(shù)脂與碳纖維組合形成，但不以此為限。法蘭盤(pán)3通?？梢栽O(shè)置于軸管4的端部，根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施方式，其中法蘭盤(pán)3可以包括與軸管4連接的連接部32，該連接部32可以為筒形結(jié)構(gòu)，例如但不限于可以為圓筒形結(jié)構(gòu)，該連接部32也可以為柱體結(jié)構(gòu)，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，該連接部32的具體結(jié)構(gòu)形式可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，其中軸管4與法蘭盤(pán)3可以一體成型，即可以將預(yù)浸染有膠體的復(fù)合材料通過(guò)纏繞機(jī)纏繞于法蘭盤(pán)3的連接部32上，以使該復(fù)合材料粘結(jié)固化于該法蘭盤(pán)3上，從而可以與法蘭盤(pán)3形成一體結(jié)構(gòu)。

繼續(xù)參照?qǐng)D3和圖4，連接部32的外周面可以周向布置有齒形結(jié)構(gòu)321，該齒形結(jié)構(gòu)321可以由連接部32的外周面向外突出延伸，齒形結(jié)構(gòu)321的延伸方向可以與法蘭盤(pán)3的中心軸線(xiàn)成角度設(shè)置，例如但不限于，該齒形結(jié)構(gòu)321的延伸方向與中心軸線(xiàn)的夾角可以為15°、30°、45°、60°、75°、90°、105°、120°、135°、150°、165°等，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。由于連接部32的外周設(shè)置有該齒形結(jié)構(gòu)321，該齒形結(jié)構(gòu)321可以與復(fù)合材料制成的軸管4連接更加穩(wěn)定，可以防止軸管4與法蘭盤(pán)3之間出現(xiàn)軸向移動(dòng)、徑向移動(dòng)或周向轉(zhuǎn)動(dòng)。更進(jìn)一步地，較現(xiàn)有技術(shù)中的采用粘膠劑10將軸管4與法蘭盤(pán)3固定的連接方式，該軸管組件簡(jiǎn)化了整體結(jié)構(gòu)，也避免了粘膠劑10膠結(jié)固化的問(wèn)題，提高了其使用壽命。較現(xiàn)有技術(shù)中的采用緊固件將軸管4與法蘭盤(pán)3固定的連接方式，該軸管組件防止打孔，緩解了局部應(yīng)力集中現(xiàn)象，也提高了傳載能力。

繼續(xù)參照?qǐng)D4，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，其中齒形結(jié)構(gòu)321可以在連接部32上沿周向布置，例如但不限于連接部32的外周面的每個(gè)圓周上布置有30-80個(gè)齒形結(jié)構(gòu)321，以形成齒形結(jié)構(gòu)圈。每個(gè)齒形結(jié)構(gòu)圈中的齒形結(jié)構(gòu)321的具體數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，例如但不限于可以參照連接部32的外徑尺寸、齒形結(jié)構(gòu)321的延伸長(zhǎng)度、齒形結(jié)構(gòu)321的受力情況等。根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施方式，其中多個(gè)齒形結(jié)構(gòu)321可以沿周向均勻布置，以使連接部32受力更加均勻，但不以此為限。

參照?qǐng)D5至圖8，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，其中連接部32可以包括6-10個(gè)齒形結(jié)構(gòu)圈，但不以此為限，該齒形結(jié)構(gòu)圈的具體數(shù)量可以參考連接部32的具體受力情況等因素。根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施方式，其中多個(gè)齒形結(jié)構(gòu)圈可以等間距布置，以使連接部32的受力更加均勻，但不以此為限。第一結(jié)構(gòu)圈和第二結(jié)構(gòu)圈可以統(tǒng)稱(chēng)為齒形結(jié)構(gòu)圈。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，其中齒形結(jié)構(gòu)321的延伸方向與法蘭盤(pán)3的中心軸線(xiàn)之間的夾角可以為40°-60°。根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施方式，其中每個(gè)齒形結(jié)構(gòu)圈中的齒形結(jié)構(gòu)321與中心軸線(xiàn)之間的夾角可以不同。根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施方式，多個(gè)齒形結(jié)構(gòu)圈可以具有不同的延伸方向，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

繼續(xù)參照?qǐng)D5至圖7，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，其中齒形結(jié)構(gòu)圈中的每個(gè)齒形結(jié)構(gòu)321的延伸方向可以與中心軸線(xiàn)具有相同的夾角，根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施方式，其中齒輪結(jié)構(gòu)圈可以為朝向法蘭盤(pán)3的法蘭部31延伸的第一組結(jié)構(gòu)圈，該第一組結(jié)構(gòu)圈中每個(gè)齒形結(jié)構(gòu)321的延伸方向與中心軸線(xiàn)的夾角均相同。但不以此為限，根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施方式，齒形結(jié)構(gòu)圈還可以為背向法蘭盤(pán)3的法蘭部31延伸的第二組結(jié)構(gòu)圈，該第二組結(jié)構(gòu)圈中每個(gè)齒形結(jié)構(gòu)321的延伸方向可以與中心軸線(xiàn)的夾角均相同。根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施方式，其中第一組結(jié)構(gòu)圈可以包括3至5圈第一結(jié)構(gòu)圈，但不以此為限，其中第一結(jié)構(gòu)圈的具體數(shù)量可以參照實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施方式，其中第二組結(jié)構(gòu)圈可以包括3至5圈第二機(jī)構(gòu)圈，但不以此為限，其中第二結(jié)構(gòu)圈的具體數(shù)量可以參照實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

繼續(xù)參照?qǐng)D5至圖7，根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施方式，其中連接部32可以同時(shí)包括第一組結(jié)構(gòu)圈和第二組結(jié)構(gòu)圈，并且第一組結(jié)構(gòu)圈和第二組結(jié)構(gòu)圈可以沿垂直于中心軸線(xiàn)的方向鏡像布置。也就是說(shuō)連接部32上可以設(shè)置有多個(gè)第一結(jié)構(gòu)圈，多個(gè)第一結(jié)構(gòu)圈可以依次相鄰設(shè)置，除此，連接部32上還可以設(shè)置有多個(gè)第二結(jié)構(gòu)圈，多個(gè)第二結(jié)構(gòu)圈也可以依次相鄰設(shè)置，該多個(gè)第一結(jié)構(gòu)圈和多個(gè)第二結(jié)構(gòu)圈可以呈鏡像布置。更進(jìn)一步地，第一結(jié)構(gòu)圈和第二結(jié)構(gòu)圈的數(shù)量可以相同，以使連接部32受力更加均勻。例如但不限于第一結(jié)構(gòu)圈可以為4圈，第二結(jié)構(gòu)圈也可以為4圈，其中第一結(jié)構(gòu)圈和第二結(jié)構(gòu)圈的具體數(shù)量可以參照實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施方式，其中第一組結(jié)構(gòu)圈中的多個(gè)第一結(jié)構(gòu)圈可以等間隔設(shè)置，第二組結(jié)構(gòu)圈中的多個(gè)第二結(jié)構(gòu)圈可以等間隔設(shè)置，相鄰的第一結(jié)構(gòu)圈和第二結(jié)構(gòu)圈可以分別與相鄰的第一結(jié)構(gòu)圈之間的距離相同，也可以同時(shí)等于相鄰的第二結(jié)構(gòu)圈之間的距離，也就是說(shuō)相鄰的齒形結(jié)構(gòu)圈之間的距離相等。

參照?qǐng)D3、圖5以及圖8，根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施方式，其中法蘭盤(pán)3上還可以設(shè)置有凸部33，該凸部33可以用于對(duì)軸管4的安裝位置進(jìn)行限位。根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施方式，下文中描述的利用纏繞機(jī)在法蘭盤(pán)3的連接部32上纏繞復(fù)合材料的過(guò)程中，該凸部33可以用于對(duì)軸管4的端部進(jìn)行限位。根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施方式，其中凸部33可以設(shè)置于連接部32的與法蘭部31連接的端部。根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施方式，其中該凸部33可以為由連接部32的外周面垂直向外延伸的凸環(huán)，也可以為由連接部32的外周面垂直向外延伸的凸塊，該凸塊可以為多個(gè)，多個(gè)凸塊可以沿連接部32的外周面周向間隔布置，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

參照?qǐng)D8，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種軸管組件的制作方法，軸管組件的制作方法包括以下步驟，首先，可以在固定工裝5上同軸設(shè)置兩個(gè)法蘭盤(pán)3，法蘭盤(pán)3的連接部32可以相對(duì)設(shè)置；其次，可以利用纏繞機(jī)將復(fù)合材料纏繞在兩端的法蘭盤(pán)3上，以形成軸管組件。在制造軸管組件前，可以先將兩個(gè)法蘭盤(pán)3分別固定于固定工裝5上，該兩個(gè)法蘭盤(pán)3可以設(shè)置為其連接部32朝向彼此設(shè)置，以便于在該連接部32上設(shè)置軸管4。然后，可以利用纏繞機(jī)將預(yù)浸染過(guò)的碳纖維材料分別纏繞在兩個(gè)法蘭盤(pán)3的連接部32上；最后，固化成型。該方法形成的軸管組件可以為一體成型，位于連接部32上的齒形結(jié)構(gòu)321可以使軸管4與法蘭盤(pán)3連接的更加穩(wěn)固，防止軸管4與法蘭盤(pán)3之間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。在該制作過(guò)程中，可以將固定工裝5同軸設(shè)置，從而可以對(duì)軸管4起到定心作用，以提高兩個(gè)法蘭盤(pán)3同軸度。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，其中復(fù)合材料可以為預(yù)侵染的碳纖維材料。

本發(fā)明所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個(gè)或更多實(shí)施方式中。在上面的描述中，提供許多具體細(xì)節(jié)從而給出對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，可以實(shí)踐本發(fā)明的技術(shù)方案而沒(méi)有所述特定細(xì)節(jié)中的一個(gè)或更多，或者可以采用其它的方法、組件、材料等。在其它情況下，不詳細(xì)示出或描述公知結(jié)構(gòu)、材料或者操作以避免模糊本發(fā)明的各方面。