专利名称：微间隙轴杆直连技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械传动领域，应用于对空间有一定要求，且需要降低能量损耗的情况。
背景技术：
随着机械自动化程度的不断提高，机械传动成为了必不可少的要素，而传动的效率，复杂程度，可靠性，成了大家关注的焦点，比较常见的传动方式有带传动、链传动和齿轮传动，特点是都可以进行动力的传递和变向，同时缓解传动时的振动与偏差。然而都存在中间结构，对于空间有限的情况，就比较困难，典型的就是电机传动轴与长杆的动力传递， 直接将传动轴与长杆连接是否可行？实践证明，传动轴都存在少许抖动(径向跳动)，而一旦与长杆连接，此抖动将成倍的增加，连接部位的同心度偏差也是导致长杆晃动的重要因素，而将长杆远端用轴承固定，由于电机支架也存在一定偏差，电机转动时由于应力必然产生很大阻力，从而效率大大降低，甚至烧毁电机。目前的解决方案是采用弹性联轴器，这样可以有效的解决轴杆不同心或存在角度偏差的传动问题。然而弹性联轴器需要一定空间支持，对于特定环境仍无法使用。如何在有限的空间实现轴杆动力传递，以及消除中间环节， 成了我们需要克服的关键。
发明内容
本发明的目的是通过一种容易实现的技术，以最小的结构进行轴杆动力传递，并命名为微间隙轴杆直连技术。方法是将杆端做出与轴匹配的孔，要求轴为非圆柱形(如D 形、双D形)，孔的弧面圆心与杆同心，孔与轴之间预留间隙，从而消除轴中心线与杆中心线存在偏离与夹角导致的偏差，消除轴径向跳动、轴向窜动导致的偏差，消除装配定位偏差等带来的不良因素，解决了轴与长杆直接连接出现的误差成倍递增的问题。尽管目前精加工已能实现um级的精度，但都是建立在高成本的基础上的。常规电机轴的径向跳动，对于IOmm以下轴径跳动为20um，例如电机出轴长5mm，杆长60mm，按20um 跳动计算，排除其他误差因素，进行过盈配合连接，将出现杆端0. 24mm的抖晃，如果杆进一步加长，那抖晃程度将成倍增加。实践证明，轴杆直接连接，杆端抖晃与连接部位的同心度， 杆的翘曲度关系更为密切，产生的抖晃有时比径向跳动导致的抖晃高一个数量级，另外，装配存在对中与成角的问题，即轴中心线与杆中心线存在偏离与夹角，夹角影响较大，例如 (附图2)夹角1°时，杆长仍为60mm，那抖晃为2*tgl° *60，约2mm，这一系列误差因素叠加起来，将使抖晃大到无法容忍的地步。而微间隙轴杆直连技术，是将轴与杆连接处，预留间隙，从而消除前述误差因素，使杆没有抖晃，而且不再产生不良应力，同时也消除了轴的轴向窜动，使传动稳定性与效率大大提高，由于是直连，空间占用达到了最低极限。间隙连接可以采用D型轴或扁轴，而间隙大小十分重要，太小无法完全消除抖动与应力，太大将产生过大的回差间隙，以及容易出现跳动。间隙的大小是这样得出的由于直接测量轴中心线与杆中心线存在的夹角α十分困难，因此首先将轴杆过盈配合，运行后测得杆最远端抖晃幅度，即抖晃最大径R，设杆长为L，根据tg α =R/2L，获得α值(附图1)，设轴进入杆中的长度为X，则抖晃部分的预留间隙r为X*Sina，设装配引起的对中偏差为y，则杆与轴之间的最小间隙为x*sina +2y，通常还需要增加0. 01 0. 05mm的不可预知间隙ζ (如加工公差等)。如抖晃R为2mm，杆长L为60mm，轴与杆连接段X长5mm，计算出α为1° (附图 2)，根据r = x*sin α得预留间隙r约0. 09mm,如对中偏差y为0. 03mm,再增加不可预知间隙ζ为0. 02mm，得需要的间隙为0. 17mm，如果轴径为3mm，则连接杆孔径应为3. 17mm。实践证明，按照此方法获得的轴杆直连传动效果较为理想，可以较好的消除抖晃与跳动。
附图1是轴杆连接的断面图，R为抖晃最大径，L为杆长，α为杆中心线与轴中心线夹角，X为轴进入杆中的长度，r为消除抖晃所需的预留间隙(r = x*sin a),y为装配引起的对中偏差。附图2是轴杆连接的断面图具体数值的计算结果体现。附图3是本发明在“自动筋膜压测量仪”中的应用实物图。
具体实施例方式典型的应用就是“自动筋膜压测量仪”的机械传动部件(附图幻，自动筋膜压测量仪是一种专门测量筋膜室压力的设备，主要用于骨科，由于空间较小，以及电池供电，其采用了微型减速电机3mmD型轴与5mm螺杆进行直连，采用本技术省去了传动中间结构，通过前述方法计算得出预留间隙为0. 12mm，实践证明运行可靠，可以有效消除不良应力及抖晃， 空间占用达到最低极限，损耗低。此仪器对回差没有要求，实际使用效果十分理想。这是一种即节约空间，又降低成本的动力传递方法，真正解决了轴与长杆连接出现的误差成倍递增的问题，实现动力传递的误差与杆长无关，由于没有中间环节(如链轮、 带轮、齿轮)，因此动力损失小，节约能源，适合对耗电敏感的设备。由于采用了微间隙消误差，故存在回差间隙，其不适用于对回差有严格要求的设备。
权利要求
1.一种轴杆直连技术，其特征是将杆端做出与轴匹配的孔，通过将该孔套在轴上的方式将杆与轴连接，要求轴为非圆柱形(如D形、双D形)，孔的弧面圆心与杆同心，孔与轴之间预留间隙。
2.根据权利要求1所述的轴杆直连技术，其中预留间隙的大小按以下方法计算获得， 首先将轴杆过盈配合，运行后测得杆最远端抖晃幅度，即抖晃最大径R，设杆长为L，根据 tga =R/2L，获得α值，设轴进入杆中的长度为x，则抖晃部分的预留间隙r为X*sin a， 设装配引起的对中偏差为y，则杆与轴之间的最小间隙为x*sin a+2y，通常还需要增加不可预知间隙ζ。
3.根据权利要求2所述的轴杆直连技术，其中不可预知间隙ζ为0.Olmm 0. 05mm。
全文摘要
本发明涉及机械传动领域，应用于对空间有一定要求，且需要降低能量损耗的情况。微间隙轴杆直连技术，是将杆端做出与轴匹配的孔，要求轴为非圆柱形(如D形、双D形)，孔的弧面圆心与杆同心，孔与轴之间预留间隙，从而消除轴中心线与杆中心线存在偏离与夹角等导致的偏差，使杆没有抖晃，而且不产生不良应力，使传动稳定性与效率大大提高，由于是直连，没有中间环节，空间占用达到了最低极限，解决了轴与长杆常规连接出现的误差成倍递增的问题。
文档编号F16D3/02GK102562836SQ20111004564
公开日2012年7月11日 申请日期2011年2月19日 优先权日2011年1月24日
发明者张文玺 申请人:张文玺