具有轴向间隔连接以连结两个旋转构件的整体屈服联接构件的制作方法

1.示例性实施例涉及联轴器的领域，并且具体地涉及用于旋转装备的联轴器。


背景技术：

2.为了将旋转能量从一个机器传递到另一个机器(即，扭矩传递)，两个轴可联接在一起，其中一个机器驱动第一轴，并且另一个机器由第二轴驱动。可提供联轴器以将第一轴接合并连接到第二轴，以实现扭矩和/或旋转能量的传递。联轴器可构造成改善从一个机器到另一个机器的连接以及能量的传递和连接的效率。
3.例如，为了适应从一个轴到另一个轴的未对准度和扭矩传递，可在可旋转轴之间采用柔性联轴器。在一些构型中，基于机器和/或其安装，可旋转轴可具有固定或可变的未对准度(例如，轴线的未对准度、轴的端面的未对准度等)。联轴器可包括与两个轴中的每一个固定地接合以在它们之间提供连接的一个或多个件。这样的联轴器典型地围绕轴的周边凸缘连接，以便将扭矩从一个轴传递到另一个轴，同时吸收并且有时消散未对准度的影响。
4.然而，虽然构造用于解决两个轴之间的未对准度，但常规联轴器仍可能具有有限程度的柔韧性，并且因此可能不能够适应一些未对准度(例如，可变的、极端的角度等)。例如，对于给定的未对准度，联轴器承受高应力(例如，来自驱动轴)。由于高应力，联轴器将以传递到连接的轴(例如，从动轴)的高反作用力做出响应。如果在操作期间由于不可预见的情况导致未对准度变化，则联轴器可能由于疲劳断裂或其它影响而失效。此外，如果连接的机器被修改以导致与原始设置相比未对准度的增加，则联轴器可能不再合适，并且因此可能需要重新设计或重新构造以避免造成重大损失的失效。增加未对准度公差的一种常见方式是在联轴器中并入(附加的)柔性元件。然而，这种附加的柔性元件可能增加联轴器的重量和构造的费用。
5.因此，需要一种结构设计，该结构设计可减少由于增加的未对准度而引起的疲劳和应力断裂，并且可更柔韧和更轻，而不增加制造成本。


技术实现要素：

6.根据一些实施例，提供了用于连结第一和第二旋转构件的第一示例实施例的联接构件。第一示例实施例的联接构件包括具有第一联接元件、第二联接元件和毂的整体式主体，其中，整体式主体形成单个件，其中毂在第一联接元件和第二联接元件之间延伸并将第一联接元件连接到第二联接元件。第一联接元件限定第一平面，第二联接元件限定第二平面，其中第一和第二平面平行，并且毂限定垂直于第一和第二平面的毂轴线，第一联接元件包括围绕具有从毂轴线延伸的第一半径的第一圆的圆周布置的多个第一连接元件，其中，在第一圆中和第一平面中的第一联接元件的材料小于第一圆的面积，并且第二联接元件包括围绕具有从毂轴线延伸的第二半径的第二圆的圆周布置的多个第二连接元件，其中，在第二圆中和第二平面中的第二联接元件的材料小于第二圆的面积。
7.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第一联接元件和第二联
接元件中的至少一个可包括至少一个厚部分、至少一个薄部分和至少一个链接部分，其中，链接部分具有小于厚部分的厚度且厚于薄部分的中间厚度。
8.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，链接部分可将厚部分连结到薄部分。因此，联接元件可具有阶梯部(例如梯形构造)，其中薄部分、厚部分和链接部分提供不同高度的阶梯部。
9.厚部分、链接部分和薄部分中的至少一个可包括平行于第一联接元件和第二联接元件中的至少一个的平面的平坦表面。
10.邻近链接部分的厚部分的边缘可被倒角。例如，限界链接部分的厚部分的边缘的整体可被倒角。同样地，限界薄部分的链接部分的边缘的一些或全部也可被倒角。
11.第一联接元件和第二联接元件中的至少一个可包括材料空隙，其中不存在所述联接元件的材料。材料空隙可由链接部分中的一个或多个围绕。例如，材料空隙可由所述链接部分中的一个或多个限界。限界材料空隙的链接部分的边缘可被倒角。
12.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第一示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：毂具有小于第一半径和第二半径中的每一个的第三半径。
13.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第一示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：第一联接元件的多个连接元件布置成三角形取向。
14.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第一示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：第一联接元件的多个连接元件位于第一联接元件的结构分支的端部处。
15.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第一示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：第一联接元件和第二联接元件中的至少一个包括形成在其中的一个或多个材料空隙。
16.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第一示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：在第一圆中和第一平面中的第一联接元件的材料等于或大于第一圆的面积的80%。
17.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第一示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：在第二圆中和第二平面中的第二联接元件的材料等于或大于第二圆的面积的70%。
18.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第一示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：毂能够实现在第一联接元件和第二联接元件之间相对移动。
19.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第一示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：在第一圆中和第一平面中的第一联接元件的材料的材料面积等于在第二圆中和第二平面中的第二联接元件的材料的材料面积。
20.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第一示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：第一圆的面积等于第二圆的面积。
21.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第一示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：第一圆的面积不同于第二圆的面积。
22.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第一示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：在第一圆中和第一平面中的第一联接元件的材料的几何形状
不同于在第二圆中和第二平面中的第二联接元件的材料的几何形状。
23.根据一些实施例，提供了用于连结第一和第二旋转构件的第二示例实施例的联接构件。第二示例实施例的联接构件包括具有第一联接元件、第二联接元件和毂的整体式主体，其中，整体式主体是单一材料的单一整体件形式，其中毂在第一联接元件和第二联接元件之间延伸，毂限定穿过其中的毂轴线。第一联接元件是部分地限定在垂直于毂轴线的第一平面中的非圆形结构，其中，多个第一连接元件围绕第一平面中的第一圆布置在距毂轴线的第一半径处，其中，第二联接元件的非圆形结构占用比第一平面中的第一圆小的面积。第二联接元件是部分地限定在第二平面中的非圆形结构，其中，多个第二连接元件围绕第二平面中的第二圆布置在距毂的第二半径处，其中，第二联接元件的非圆形结构占用比第一平面中的第二圆小的面积。在第二示例实施例中，第一平面平行于第二平面。
24.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第二示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：第一平面中的第一非圆形联接元件的面积包括占第一圆的面积的百分比小于100%的材料。
25.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第二示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：第二平面中的第二非圆形联接元件的面积包括占第二圆的面积的百分比小于100%的材料。
26.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第二示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：在第一圆中和第一平面中的第一联接元件的材料等于或大于第一圆的面积的80%。
27.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第二示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：在第二圆中和第二平面中的第二联接元件的材料等于或大于第二圆的面积的70%。
28.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第二示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：第一联接元件和第二联接元件中的至少一个在相应的第一和第二平面内具有三角形形状。
29.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第二示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：第一联接元件和第二联接元件中的每一个在相应的第一和第二平面内具有三角形形状。
30.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第二示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：第一联接元件和第二联接元件中的至少一个在相应的第一和第二平面内具有正方形形状。
31.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第二示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：第一联接元件的多个连接元件位于第一联接元件的结构分支的端部处。
32.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第二示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：第一联接元件和第二联接元件中的至少一个包括形成在其中的一个或多个材料空隙。
33.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第二示例实施例的联接构件的另外的实施例可包括：第一联接元件的非圆形结构的几何形状不同于第二联接元件
的非圆形结构的几何形状。
34.根据一些实施例，提供了形成联接构件以连结第一和第二旋转构件的方法。该方法包括：形成具有第一外表面和限定第一平面的第一内表面的第一联接元件；形成从在第一毂端部处的第一内表面延伸到第二毂端部的毂，该毂限定垂直于第一平面的毂轴线；以及在第二毂端部上形成第二联接元件，该第二联接元件具有限定垂直于毂轴线的第二平面的第二内表面和第二外表面。第一平面和第二平面平行，并且第一联接元件、第二联接元件和毂形成为单个且连续的材料的单个整体件。
35.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，该方法的另外的实施例可包括：第一联接元件包括围绕具有从毂轴线延伸的第一半径的第一圆的圆周布置的多个第一连接元件，其中，在第一圆中和第一平面中的第一联接元件的材料小于第一圆的面积，并且第二联接元件包括围绕具有从毂轴线延伸的第二半径的第二圆的圆周布置的多个第二连接元件，其中，在第二圆中和第二平面中的第二联接元件的材料小于第二圆的面积。
36.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，该方法的另外的实施例可包括：第一联接元件是部分地限定在垂直于毂轴线的第一平面中的非圆形结构，其中，多个第一连接元件围绕第一平面中的第一圆布置在距毂轴线的第一半径处，其中，第二联接元件的非圆形结构占用比第一平面中的第一圆小的面积，并且第二联接元件是部分地限定在第二平面中的非圆形结构，其中，多个第二连接元件围绕第二平面中的第二圆布置在距毂的第二半径处，其中，第二联接元件的非圆形结构占用比第一平面中的第二圆小的面积。
37.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，该方法的另外的实施例可包括：第一联接元件、毂和第二联接元件的形成通过增材制造过程形成。
38.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，该方法的另外的实施例可包括：以顺序方式执行第一联接元件、毂和第二联接元件的形成，其中首先形成第一联接元件，然后形成毂，然后形成第二联接元件。
39.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，该方法的另外的实施例可包括：同时执行第一联接元件、毂和第二联接元件的形成。
40.除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，另外的实施例可提供一种设备，该设备包括本文中描述或要求保护的联接构件中的任何一个和刚性护罩。这样的护罩也可单独提供，例如，它可与联接构件单独地制造和销售。
41.这样的护罩可包括：至少一个连接元件，其用于相对于联接构件的第二联接元件固定护罩；和键接特征，其具有对应于联接构件的一部分的形状，并且布置成仅允许第一联接元件相对于第二联接元件的预定旋转移位。例如，该旋转移位可通过联接元件和键接特征之间的间隔(例如，间隙)来允许，该间隔可布置成使得在联接元件相对于护罩(例如，围绕联接元件的毂轴线)扭曲超过预定旋转移位的情况下它对接键接特征。因此，如果联接构件过载，刚性护罩可为其提供附加的扭转刚度，但允许原始扭转柔性在该过载极限以下保持不变。
42.键接特征可具有对应于第一联接元件的边缘的形状。例如，它可具有互补形状，该互补形状匹配该边缘的形状的至少一部分，但沿着该边缘与其间隔开选定的间隙距离。间隙距离可选择成提供预定程度的旋转移位。键接特征可与第一联接元件的边缘的所述部分共面。例如，护罩可包括具有孔口的环形盘，其中键接特征由孔口的边缘的一部分提供。护
罩可具有选择成匹配毂的长度的高度，以便当护罩的连接元件和第二联接元件固定到旋转构件时，盘构件与第一联接元件共面，并且第一联接元件设置在孔口中。
43.提供键接特征的至少一部分的孔口的边缘的部分可布置成通过避免联接元件和键接特征之间的点接触来提供应力消除。例如，键接特征可包括比环形盘的其它零件厚的厚部分。
44.护罩可包括例如呈圆柱体形式的周围壁。当在使用中该设备安装在旋转构件上时，毂可与护罩的周围壁同轴(同心)。该周围壁可将护罩的至少一个连接元件连结到键接特征，并且可将键接特征保持在由第一联接元件限定的平面中。例如，护罩的高度可匹配联接构件的高度。
45.在这些和其它构型中，键接特征可与第一联接元件共面，并且与第一联接元件的边缘间隔开间隙距离，以仅允许所述预定旋转移位，并且通过支撑第二联接元件以防止其被过载扭矩扭曲得太远来抑制进一步的旋转移位。
46.在本公开的上下文中，将意识到，这种布置可被反转，使得护罩的连接元件可相对于第一联接元件固定护罩，并且键接特征可布置成仅允许第二联接元件的预定旋转移位。如果护罩相对于第一联接元件和第二联接元件中的一个固定，则键接特征允许另一个的预定旋转。
47.本公开的一个方面提供了一种用于连结第一和第二旋转构件的联接构件，该联接构件包括：具有第一联接元件、第二联接元件和毂的整体式主体，其中，整体式主体形成单件，其中毂在所述第一联接元件和第二联接元件之间延伸并将第一联接元件连接到第二联接元件，其中：第一联接元件限定第一平面，第二联接元件限定第二平面，其中第一和第二平面平行，并且毂限定垂直于第一和第二平面的毂轴线。第一联接元件和第二联接元件中的至少一个可包括至少一个较厚部分、至少一个较薄部分和至少一个链接部分，其中，链接部分具有小于厚部分的厚度且厚于薄部分的中间厚度，并且链接部分设置在厚部分和薄部分之间。
48.厚部分、链接部分和薄部分可各自包括平行于第一联接元件和第二联接元件中的该至少一个的平面的平坦表面。邻近链接部分的厚部分的边缘可被倒角。邻近薄部分的链接部分的边缘也可被倒角。第一联接元件和第二联接元件中的该至少一个可包括材料空隙，其中不存在所述联接元件的材料。材料空隙可由所述链接部分限界。
49.第一联接元件和第二联接元件中的该至少一个可包括从毂径向地向外延伸的至少两个臂。臂可为渐缩的，其中，臂的侧边缘从靠近毂的宽基部朝向从毂径向地向外的较窄部分渐缩。这些臂的侧边缘因此可提供所述联接元件的周边。连接元件可由臂承载，并且臂的侧边缘可将相邻的连接元件链接到彼此和/或可将毂链接到连接元件。厚部分可占用臂的侧边缘的至少一部分。
50.厚部分可沿着臂的两个侧边缘提供。臂可包括由具有比厚部分薄的第一厚度的材料的链接部分限界的空隙。
51.臂可包括较薄部分，其具有比第一厚度薄的第二厚度。较薄部分可完全由具有第二厚度的材料的链接部分围绕。邻近较薄部分的链接部分的边缘可被倒角。设置在臂的侧边缘处的厚部分可通过具有第一厚度的材料的链接部分在厚部分的内侧边缘上被限界。
52.链接部分、厚部分和薄部分可各自包括平行于联接元件的平面设置的平坦的主表
面。
53.在上述方面中，联接构件可包括本文中描述或要求保护的其它联接构件中的任何一个或多个的特征。
54.通过本发明的技术实现了附加的技术特征和有益效果。本发明的实施例和方面在本文中被详细描述，并且被认为是要求保护的主题的一部分。为了更好地理解，请参考详细描述和附图。
附图说明
55.本文中描述的专有权的细节在说明书的结尾处的权利要求书中被特别指出并明确地要求保护。从结合附图的以下详细描述中，本发明的实施例的前述和其它特征和优点将显而易见，在附图中：图1a是可采用本公开的实施例的扭矩传递系统的示意图；图1b是在使用期间图1a的系统的机器之间的偏移的示意性描绘；图2a图示扭矩传递系统的第一旋转构件和第二旋转构件之间的轴向偏移；图2b图示扭矩传递系统的第一旋转构件和第二旋转构件之间的角向偏移；图2c图示扭矩传递系统的第一旋转构件和第二旋转构件之间的横向偏移；图3a是根据本公开的实施例的联接构件的等距图示；图3b是图3a的联接构件的侧视图；图3c是图3a的联接构件的侧横截面视图；图3d是图3a的联接构件的第一元件平面图；图3e是图3a的联接构件的第二元件平面图；图4a是根据本公开的实施例的联接构件的第一元件平面图，图示了与圆形联接构件的面积比较；图4b是图4a的联接构件的第二元件平面图，图示了与圆形联接构件的面积比较；图5是根据本公开的实施例的联接构件的示意图；图6是根据本公开的实施例的联接构件的示意图；图7是根据本公开的实施例的用于制造联接构件的示例流程图；图8a是用于与诸如图3a中所示的联接构件一起使用的刚性静态护罩的示意图；图8b是包括与诸如图3a中所示的联接构件一起使用的图8a中图示的刚性静态护罩的设备的等距图示；图8c是图8b中所示的等距图示的立体剖视图；图8d包括图8b中图示的设备的平面图，并且包括示出设备的一部分的放大视图的插图；图9a是具有包括不同厚度的区域的成轮廓联接元件的联接构件的等距图示；图9b是图9a中图示的联接构件的第二联接元件的平面图；和图9c是图9a中图示的联接构件的平面图。
56.本文中描绘的附图是说明性的。在不脱离本发明的精神的情况下，可存在对附图或其中描述的操作的许多变型。例如，可以不同的顺序执行动作，或者可添加、删除或修改动作。另外，术语“联接”及其变型描述了在两个元件之间具有连通路径，并且不暗示在元件
之间没有居间元件/连接的情况下元件之间的直接连接。所有这些变型都被认为是说明书的一部分。
具体实施方式
57.参照附图，在此通过例示而非限制的方式呈现了所公开的设备和方法的一个或多个实施例的详细描述。
58.在此参照相关附图描述本发明的各种实施例。在不脱离本发明的范围的情况下，可设计本发明的备选实施例。在下面的描述中和附图中，在元件之间阐述了各种连接和位置关系(例如，上方、下方、相邻等)。除非另有说明，否则这些连接和/或位置关系可为直接的或间接的，并且本发明并非意图在这方面进行限制。因此，实体的联接可指直接的或间接的联接，并且实体之间的位置关系可为直接的或间接的位置关系。此外，本文中描述的各种任务和过程步骤可并入具有本文中未详细描述的附加步骤或功能的更全面的程序或过程中。
59.转到图1a至图1b，示出了系统100的示意图。系统100包括通过联接系统106可操作地连接的第一机器102和第二机器104。第一机器102可为驱动第一旋转构件108(例如，驱动轴)的驱动机器。第二机器104可为包括由第一机器102的操作驱动的第二旋转构件110(例如，从动轴)的从动机器。第一旋转构件108通过联接系统106可操作地和固定地连接到第二旋转构件110。
60.在该实施例中，联接系统106包括附接到第一旋转构件108或作为第一旋转构件108的一部分的第一凸缘112和附接到第二旋转构件110或作为第二旋转构件110的一部分的第二凸缘114。此外，联接系统106包括联轴器116，联轴器116可包括一个或多个部件。例如，在该说明性构型中，联接系统106的联轴器116包括第一联接构件118、第二联接构件120和联接延伸构件122。在该构型中，第一联接构件118可连接到第一旋转构件108上的第一凸缘112，并且第二联接构件120可连接到第二旋转构件110上的第二凸缘114。联接延伸构件112连接到第一联接构件118和第二联接构件120并在它们之间延伸。
61.联轴器116可构造成允许第一旋转构件108和第二旋转构件110之间有一些量的偏移或未对准。例如，如图1b中所示，联轴器116被示意性地示出(和简化)以图示第一旋转构件108和第二旋转构件110之间的横向未对准。联轴器116通过由第一联接构件118和第二联接构件120中的一者或两者提供的柔韧性来适应未对准。
62.尽管示出了在它们之间具有联接延伸构件的两个联接构件，但这种构型不是限制性的，并且在不脱离本公开的范围的情况下，各种其它构型是可能的。例如，在一些实施例中，可在两个凸缘之间构造单个联接构件，而没有第二联接构件或联接延伸构件。在一些这样的实施例中，单个联接构件可为柔性的，以能够实现旋转构件的未对准(例如，轴向的、角向的和/或横向的)。
63.现在转到图2a至图2c，示出了具有第一旋转构件208的第一机器202和具有第二旋转构件210的第二机器204之间的各种说明性偏移的示意图。图2a图示了第一旋转构件208和第二旋转构件210之间的轴向偏移oax。图2b图示了第一旋转构件208和第二旋转构件210之间的角向偏移oan。图2c图示了第一旋转构件208和第二旋转构件210之间的横向偏移ol。
64.为了说明目的，图2a至图2c中所示的说明性偏移可相对夸大。两个旋转构件之间
的未对准(即偏移)可能源于但不限于在安装时的初始残余对准、热膨胀、管道或轴应变、机器中的一者或两者的轴承中的间隙或浮动以及基础移动(例如，沉积物沉降、地震等)。此外，尽管示出为三种单独且不同的偏移和未对准，但本领域技术人员将意识到，偏移和未对准的类型的组合典型地将存在于未对准和/或偏移的真实世界的情况中。可能需要处理的一些示例偏移可能是0.25
°
或0.5
°
角向偏移、0.05 mm轴向偏移、0.05 mm横向偏移，尽管其它偏移值可能大于或小于这些示例。
65.联接构件可布置和安装在旋转构件之间，以允许和/或适应未对准和偏移，同时仍然能够实现旋转力从一个旋转构件到另一个旋转构件的高效传递。典型的联接构件可包括许多单独的零件和元件，以提供适应不同的未对准和偏移的柔韧性。这样的联接构件可具有很大的重量，具有增加损坏、疲劳和/或失效的概率的高零件数，并且可能是制造、安装和/或维修成本高昂的。
66.本公开的实施例针对重量轻、柔性且制造相对简单的单部件联接构件。例如，根据本公开的一些实施例，提供了一种增材制造(3d打印)的扭矩调谐联接构件概念。这样的联接构件可将具有多于二十个的部件/零件的联接构件减少到仅一个零件，并且将部件重量减轻到三分之一到四分之一，从而在涡轮机械或其它旋转传递系统的操作中提供更多的柔韧性和安全性。
67.现在转到图3a至图3e，示出了根据本公开的实施例的联接构件300的示意图。联接构件300可用来联接、连结或以其它方式可操作地连接两个单独的机器，特别是两个旋转构件(例如，驱动轴)，以能够实现旋转动作从一个机器到另一个机器的传递。图3a是联接构件300的等距图示，图3b是联接构件300的侧视图，图3c是联接构件300的侧横截面图，图3d是联接构件300的第一元件平面图，并且图3e是联接构件300的第二元件平面图。
68.本公开的联接构件300具有形成为单个件或部件的整体式主体构造，并且不包括附接或组装的子零件。也就是说，本公开的联接构件300是没有任何接头、焊缝、紧固件、粘合剂、粘结材料或其它连结/附接特征或方面(机械的和/或化学的)的连续材料的单件。为了实现联接构件300的整体式主体形成，可采用各种制造过程，包括但不限于铸造、模制、机加工和增材制造。联接构件300的特征的具体几何结构和布置可基于拓扑优化来构造。这样的拓扑优化是一种数学方法，它在给定的设计空间内针对给定的一组负载、边界条件和约束条件来优化材料布局，其中目的是使系统的性能最大化。这样的拓扑优化可与增材制造过程一起使用，以形成如本文中描述的联接构件的期望形状、几何结构和构型，或基于上述考虑对其的变型。
69.联接构件300包括通过毂306连接的第一联接元件302和第二联接元件304。第一联接元件302基本上形成为板或其它基本上平坦的结构，其设置用于与例如第一机器的第一旋转构件接合。第二联接元件304基本上形成为板或其它基本上平坦的结构，其设置用于与例如第二机器的第二旋转构件接合。第一联接元件302包括围绕部分地由第一联接元件302限定的圆布置的多个第一连接元件308。类似地，第二联接元件304包括围绕部分地由第二联接元件304限定的圆布置的多个第二连接元件310。第一连接元件308和第二连接元件310可包括用于接纳紧固件以与旋转构件或其它结构接合的孔口(例如，螺纹孔口)。毂306连接第一联接元件302和第二联接元件304，并提供柔韧性(例如，第一联接元件302和第二联接元件304之间的相对移动、旋转、弯曲等)。
70.如图3b至图3c中所示，第一联接元件302限定第一平面p1，第一联接元件302的结构和材料形成和布置在第一平面p1中。类似地，第二联接元件304限定第二平面p2，第二联接元件304的结构和材料形成和布置在第二平面p2中。第一平面p1和第二平面p2基本上平行于彼此(当没有负载施加到相应的联接元件302、304时)。毂306限定毂轴线ah，其中毂轴线ah垂直于第一平面p1和第二平面p2两者。
71.此外，如图3d至图3e中所示，第一联接元件302限定第一圆c1，第一联接元件302的结构和材料形成和布置在第一圆c1中。第一圆c1是第一平面p1内的几何形状，并且由第一联接元件302的第一连接元件308的边缘或点限定。类似地，第二联接元件304限定第二圆c2，第二联接元件304的结构和材料形成和布置在第二圆c2中。第二圆c2是第二平面p2内的几何形状，并且由第二联接元件304的第二连接元件310的边缘或点限定。也就是说，相应的第一联接元件302和第二联接元件304的连接元件308、310各自以相应的圆形图案布置在相应的第一平面p1和第二平面p2内。第一圆c1和第二圆c2以沿着毂轴线ah的点为中心，并且因此第一圆c1和第二圆c2的中心沿着毂轴线ah对准。
72.如将从图示中意识到的，形成第一联接元件302和第二联接元件304的材料布置在小于由相应的平面p1、p2中的相应圆c1、c2限定的面积的面积上。照此，由第一联接元件302在第一平面p1中占用的材料小于第一平面p1中的第一圆c1的面积。类似地，由第二联接元件304在第二平面p2中占用的材料小于第二平面p2中的第二圆c2的面积。相对于材料的完整平面圆的这种材料减少能够实现联接构件300的重量上的减轻。
73.可通过在第一联接元件302和第二联接元件304中形成的一个或多个材料空隙来减轻额外的重量。例如，如图所示，第一联接元件302包括形成在第一联接元件302的材料内的第一材料空隙312，并且因此相对于第一圆c1的总面积进一步减少第一联接元件302的材料的量。类似地，第二联接元件304包括形成在第二联接元件304的材料内的第二材料空隙314，并且因此相对于第二圆c2的总面积进一步减少第二联接元件304的材料的量。除了减轻部件的重量之外，材料空隙还可使所形成的联接元件的柔韧性增加。
74.再次参考图3b至图3d，部分地由第一联接元件302在第一平面p1中限定的第一圆c1具有第一半径r1。部分地由第二联接元件304在第二平面p2中限定的第二圆c2具有第二半径r2。在该非限制性和说明性实施例中，第二半径r2大于第一半径r1。然而，在一些实施例中，第一半径r1和第二半径r2可相等，并且因此第一圆c1和第二圆c2可在相应的第一平面p1和第二平面p2内限定相等的面积。此外，毂306限定毂半径rh。毂半径rh小于第一半径r1和第二半径r2中的任一者(或两者)。
75.第一平面p1(由第一联接元件302限定)沿着毂轴线ah与第二平面p2(由第二联接元件304限定)分离。第一联接元件302与第二联接元件304的间隔由毂306的结构提供。毂306具有大体上圆柱形的形状，并且因此沿着毂轴线ah是中空的，并且具有轴向毂长度lh。如上文所指出的，毂306具有毂半径r1。因此，毂306被限定为具有毂长度lh和半径rh(两者都相对于毂轴线ah)的中空圆柱体。
76.另外，第一联接元件302和第二联接元件304中的每一个可具有在沿着毂轴线ah的方向上的厚度。如图3b中所示，第一联接元件302具有形成在第一平面p1中并面向第二联接元件304的第一内表面s
i1
。与第一内表面s
i1
相对的是第一外表面s
o1
，其与第一内表面s
i1
隔开由第一联接元件302的材料厚度限定的第一厚度t1。第二联接元件304具有形成在第二平
面p2中并面向第一联接元件302的第二内表面s
i2
。与第二内表面s
i2
相对的是第二外表面s
o2
，其与第二内表面s
i2
隔开由第二联接元件304的材料厚度限定的第二厚度t2。因此，联接构件300具有总厚度tc或沿着毂轴线ah的尺寸，其为第一厚度t1、毂长度lh和第二厚度t2之和(tc=t1+lh+t2)。此外，从图3b至图3c中的当前图示将显而易见的，第一连接元件308和第二连接元件310可在从第一联接元件302和第二联接元件304的相应外表面s
1o
、s
2o
向外的方向上具有附加厚度。可提供这样的附加厚度以确保用于在机器的旋转构件之间安装和连接联接构件300的材料和结构特性，如上文示出和描述的。也就是说，因为联接构件300构造成能够传递旋转运动和扭矩，所以由连接元件308、310提供的连接点可具体地构造或设计成能够实现牢固且固定的连接，以能够传递这种相关的力。
77.现在转到图4a至图4b，示出了根据本公开的实施例的联接构件400的示意图。联接构件400可基本上类似于上文所示出和描述的联接构件，并且因此相似的特征可能不再被标记或描述。联接构件400包括通过毂406连接的第一联接元件402和第二联接元件404。如上文示出和描述的，第一联接元件402和第二联接元件404中的每一个在平面中限定几何形状。第一联接元件402的几何形状涵盖第一联接区域a1，并且第二联接元件404涵盖第二联接区域a2。注意到，第一联接区域a1和第二联接区域a2是不包括由毂406限定的中心区域的区域，并且由毂406限定的中心区域对于第一联接区域a1和第二联接区域a2两者来说将是相同的。
78.如图4a中所示，第一联接元件402的第一联接区域a1由在相应的第一平面中的联接构件400的材料的几何形状限定。如图所示，第一联接区域a1小于由第一圆周c1限定的完整的第一圆形区域a
c1
。第一联接元件402包括多个第一结构分支408，其从毂406径向地向外延伸到第一圆周c1。第一结构分支408由材料形成，并且包括在相应的第一平面内的第一联接元件402的结构，并且从毂406延伸到第一联接元件402的相应的第一连接元件410。因为第一结构分支408占用小于第一圆形区域a
c1
的面积，所以用来形成第一联接元件402的材料可少于完整的圆形联接元件所需的材料。在本公开的一些非限制性示例实施例中，第一联接区域a1可为第一圆形区域a
c1
的60%或更小。在一个这样的非限制性示例中，第一联接区域a1为第一圆形区域a
c1
的约50%。注意到，第一联接区域a1和第一圆形区域a
c1
都减小由中空的毂406限定的相同量。
79.第二联接元件404的第二联接区域a2由在相应的第二平面中的联接构件400的材料的几何形状限定。如图所示，第二联接区域a2小于由第二圆周c2限定的完整的第二圆形区域a
c2
。第二联接元件404包括从毂406径向地向外延伸到第二圆周c2的多个第二结构分支412。第二结构分支412由材料形成，并且包括在相应的第二平面内的第二联接元件404的结构，并且从毂406延伸到第二联接元件404的相应的第二连接元件414。因为第二结构分支412占用小于第二圆形区域a
c2
的面积，所以用来形成第二联接元件404的材料可小于完整的圆形联接元件所需的材料。在本公开的一些非限制性示例实施例中，第二联接区域a2可为第二圆形区域a
c2
的60%或更小。在一个这样的非限制性示例中，第二联接区域a2为第二圆形区域a
c2
的约30%。注意到，第二联接区域a2和第二圆形区域a
c2
两者都减小由中空的毂406限定的相同量。
80.在不脱离本公开的范围的情况下，可采用联接区域的其它百分比。例如，在一些实施例中，该百分比可使得联接元件占用联接区域的60%或更大。在另外的实施例中，联接元
件占用联接区域的70%或更大。在另外的实施例中，联接元件占用联接区域的80%或更大。然而，注意到，如本文中所述，在一定量的材料被移除或不存在于联接区域内的情况下，该百分比将小于联接区域的100%。
81.例如，如图所示，第一联接元件402和第二联接元件404都包括形成在其不同的结构分支中的材料空隙。材料空隙可为厚度减小或材料完全移除的区域，其能够在不损害联接构件的结构完整性的情况下减少联接构件的重量和材料。照此，相应的第一联接区域a1和第二联接区域a2通过包含这样的材料空隙而进一步减小。可选择材料空隙的形状、数量、几何结构和尺寸以实现所形成的联接构件的期望的结构完整性和/或强度。
82.尽管示出了针对第一和第二联接元件及其第一和第二结构分支的具体几何结构，但这样的几何结构不是限制性的。例如，第一和第二联接元件的总体几何结构可不同(如图所示，它们基本上相似)。此外，尽管示出了从毂延伸的三个结构分支，但这种构型不是限制性的。也就是说，在不脱离本公开的范围的情况下，可采用更多特征结构分支。另外，第一和第二结构分支和/或联接元件的具体几何结构、形状、拓扑结构和/或轮廓可与上文示出和描述的不同。
83.例如，现在转到图5，示出了根据本公开的实施例的联接构件500的示意图。联接构件500可类似于上文示出和描述的那样，但在这种情况下，联接元件502的几何结构是不同的。在该实施例中，联接元件502具有基本上三角形的形状。联接元件502包括位于三角形形状的点处的连接元件504，以实现与旋转构件或其它结构的接合和连接。联接元件502的材料围绕毂506布置，类似于上文示出和描述的毂506。此外，联接元件502的材料包括布置在其材料周围的多个材料空隙508，使得联接构件500的总材料(和重量)与实心部件或件相比可减少。如图所示，材料空隙508可具有不同的几何形状，这些几何形状可基于联接构件500的材料和/或结构特性来选择。
84.现在转到图6，示出了根据本公开的实施例的联接构件600的示意图。联接构件600可类似于上文示出和描述的，但在这种情况下，联接元件602的几何结构对于前面描述和示出的实施例是不同的。在该实施例中，联接元件602具有基本上正方形的形状。联接元件602包括位于正方形形状的点(角)处的连接元件604，以实现与旋转构件或其它结构的接合和连接。联接元件602的材料围绕毂606布置，类似于上文示出和描述的毂。此外，联接元件602的材料包括布置在其材料周围的多个材料空隙608，使得联接构件600的总材料(和重量)与实心部件或件相比可减少。如图所示，材料空隙608可具有不同的几何形状，这些几何形状可基于联接构件600的材料和/或结构特性来选择。
85.上文示出和描述的形状和几何结构仅仅用于示例和解释目的，并且不旨在进行限制。在不脱离本公开的范围的情况下，可采用其它形状、尺寸、布置、几何结构等。例如，星形、齿轮形、正方形或具有任意数量边(瓣状的、辐条状的等)的其它多边形。也就是说，根据本公开的实施例，联接元件是非圆形的(即，小于相同半径的等效圆)。与常规的圆形结构相比，非圆形几何结构使得能够潜在地显著减少所使用的材料的量。将意识到，如说明性地示出的，两个联接元件可具有相同或相似的结构。然而，在其它实施例中，两个联接元件可具有不同的几何形状，诸如一个具有三角形形状而另一个是正方形或矩形的。
86.现在转到图7，示出了根据本公开的实施例的用于形成联接构件的示例流程700。流程700可用来形成如上文示出和描述的联接构件和/或其变型。根据本公开的实施例的流
程700是用于形成单个结构、单个主体或连续主体联接构件的增材制造过程。也就是说，单个材料可形成为联接构件的结构，而不需要附接、粘结、焊接或部件或件的其它机械或化学连结。在一些实施例中，流程700的方面或步骤可在连续形成过程中顺序地执行(例如，在增材制造期间的层沉积)。在本公开的其它实施例中，结合图7描述的流程700的框或步骤可同时或基本上同时执行。例如，与如下所述从一个联接元件到另一个联接元件的构建(例如，层沉积)不同，形成的取向可为使用增材过程同时或基本上同时形成联接元件。如本领域技术人员所意识到的，这种不同可部分地基于制造的取向而发生。
87.在框702处，形成具有第一外表面和第一内表面的第一联接元件。第一联接元件在第一外表面和第一内表面之间具有材料厚度。第一联接元件形成有一个或多个连接元件，以实现与另一部件(例如，机器的旋转构件)的接合和连接。第一联接元件的几何形状可包括从中心孔口(毂)延伸的一个或多个结构分支。第一联接元件的材料由第一外表面形成，并且可通过增材过程构建来构建第一联接构件的厚度并在第一内表面处结束。如上文示出和描述的，第一联接元件的材料可包括一个或多个材料空隙。
88.该过程继续到框704，其中形成从(垂直于)第一联接元件的第一内表面延伸的毂。该毂形成为圆柱形主体，并且可为中空的。该毂形成有从第一内表面延伸确定的距离的毂长度。照此，毂包括与第一联接元件一起形成且成一体的第一端部。
89.该过程继续到框706，其中第二联接元件形成在毂的与第一联接元件相对的端部处。也就是说，第二联接元件可与毂的第二端部一起形成且成一体。照此，所形成的联接构件是通过增材过程形成的连续的、整体的和单个的件或主体。也就是说，联接构件不包括使用常规机械和/或化学手段(例如，紧固件、粘合剂、焊接、粘结、连接器等)附接在一起的任何子零件或部件。
90.第二联接元件形成有在毂处的第二内表面和与其相对的第二外表面。第二联接元件在第二内表面和第二外表面之间具有材料厚度。第二联接元件形成有一个或多个连接元件，以实现与另一部件(例如，机器的旋转构件)的接合和连接。第二联接元件的几何形状可包括从中心孔口(毂)延伸的一个或多个结构分支。第二联接元件的材料由第二内表面形成，并且可通过增材过程构建来构建第二联接构件的厚度并在第二外表面处结束。如上文示出和描述的，第二联接元件的材料可包括一个或多个材料空隙。
91.在根据流程700形成联接构件的过程期间，第一外表面、第一内表面、第二内表面和第二外表面可各自限定彼此平行的平面，其中毂形成有垂直于平面中的每一个的毂轴线。
92.由于使用增材过程形成零件的独特几何结构的能力，在流程700中使用的设计、几何结构、形状和材料可基于建模而不是机械或其它约束来选择(或至少最小化这种约束/考虑的影响)。使用有限元建模和/或拓扑优化，能够实现一种重量轻、单部件、柔性膜联轴器，其可根据具体涡轮机械应用的转子动态要求来定做/定制(扭矩调谐)。
93.当结合刚性静态护罩使用诸如本文中描述那样的联接构件时，提供优化以满足任何选定约束的任何任意形状的能力可提供进一步的优点。在这样的布置中，柔性联接元件和刚性静态环绕护罩之间的间隙可提供对联接构件的元件之间的移位范围的限制。这可保护联轴器免受短时间的高扭矩/过载的影响。
94.图8a示出了一个这样的护罩800，该护罩800用于与诸如上文参照图3a描述那样的
联接构件300一起使用。护罩800包括圆柱形外壁802，具有在圆柱形壁802的第一端部处的多个脚804、806、808，以提供基部。
95.圆柱形壁的第二端部由盘构件810封闭。盘构件810的外边缘邻接圆柱形壁802。在盘构件810中间的空隙提供孔口814，使得盘构件810是基本上环形的，但其内边缘是非圆形的。环面的内边缘的非圆形性质源于设置在盘810的内边缘中的一组键接特征816。
96.键接特征816包括内边缘与圆形形状的偏差，例如，边缘的向外径向偏移部，其可能相当类似于从环面810的内边缘获取的咬合部(bite)。这些键接特征816可以齿轮齿的方式弯曲，例如，它们可提供具有渐开线或摆线曲线形式的内边缘的一部分。
97.盘构件810在键接特征816的边缘处可比盘构件810的其它区域中更厚。例如，如图8a中所图示，盘810可包括厚部分812。厚部分812可为环形盘810的弧形区域，由盘810的较薄区域隔开。因此，环形盘810的内部径向边缘在键接特征816处可比在这些部分812之间更厚。
98.脚804、806、808从圆柱形壁的基部径向地向外延伸，并且围绕圆柱形壁的圆周间隔开。脚可包括诸如螺纹孔的连接元件，以使护罩800能够固定到旋转构件。在圆柱形壁802的第一端部中设置在脚804、806、808之间的是凹部820。此外，在圆柱形壁802的800的第一端部第二端部之间的圆柱形壁802中设置有狭槽822。
99.图8b、图8c和图8d图示了与联接构件300一起使用的护罩800，诸如上文参照图3描述的联接构件300。在这些附图中图示的构型中，联接构件300布置成使得第一联接元件302设置在孔口814中并且在由环形盘810限定的平面中对准。联接构件300的毂306与护罩800同心，并且毂轴线与圆柱形壁802对准。第二联接元件304在由护罩800的第一端部处的凹部820限定的平面中对准。因此，第二联接元件304的连接元件310可在其基部处从护罩800径向地向外突出。因此，护罩800和第二联接元件304可一起固连(例如螺栓连接)到相同的旋转构件(诸如图2a中的208)。
100.凹部820的尺寸可与经由凹部820穿过壁802向外突出的连接元件310的尺寸匹配。这和将第二联接元件304护罩800固定到旋转构件可用于将第二联接元件304护罩800刚性地固定在一起。
101.第一联接元件302位于与环形盘810相同的平面中的孔口814内部。第一联接元件302的连接元件308设置在环形盘810的键接特征816中。第一联接元件304和孔口814可具有互补形状。例如，连接元件308(或第一联接元件304的其它零件)可具有对应于(例如，匹配)孔口814的内边缘的形状的形状。然而，孔口814大于第一联接元件302。因此，围绕第一联接元件302的边缘的至少一部分在两者之间存在一些空间。由于由该间隙/间隔提供的游隙，该间隔在第一联接元件302和护罩800之间提供一定程度的扭转柔性。
102.从图8b和图8c的检查中将意识到，护罩800的环形盘810提供了对可施加在第一联接元件302和第二联接元件304之间的扭转的程度的限制。如果超过该限制，则键接特征816的内边缘将承靠第一联接元件302的外边缘。这提供了可抑制毂306的过度扭转的过载特征。
103.如在图8d的插图中可最清楚地看到的，第一联接元件302和键接特征816可具有相互补充的形状，使得一个配合在另一个内，并且它们可被成形为使得当第一联接元件302的边缘支承在键接特征816上时，负载沿着边缘的长度分布。
104.护罩可比联接元件300更硬，例如，它可包括更硬的材料。因此，在操作中，当足够高的扭矩施加到联接构件300时，第一联接元件相对于第二联接元件扭曲，直到第一联接元件与护罩对接。然后，较硬的护罩加强联接元件，直到多余的扭矩被移除。
105.现在转到图9a至图9c，示出了根据本公开的实施例的联接构件900的示意图。联接构件900可用来联接、连结或以其它方式可操作地连接两个单独的机器，特别是两个旋转构件(例如，驱动轴)，以能够实现旋转动作从一个机器到另一个机器的传递。图3a是联接构件300的等距图示。现在转到图9a至图9c，示出了根据本公开的实施例的联接构件900的示意图。联接构件900可用来联接、连结或以其它方式可操作地连接两个单独的机器，特别是两个旋转构件(例如，驱动轴)，以能够实现旋转动作从一个机器到另一个机器的传递。图9a是联接构件900的等距图示。该联接构件包括通过毂906连接的第一联接元件902和第二联接元件904。第一联接元件902和第二联接元件904各自是彼此平行的平面结构。毂906是基本上圆柱形的，具有中心毂轴线ah。两个联接元件902、904设置在毂的相对端部处，垂直于穿过它们902、904中每一个的中心的该轴线ah。
106.第一联接元件902可形成为板，以提供与例如第一机器的第一旋转构件的接合，并且第二联接元件904也可形成为板，以提供与例如第二机器的第二旋转构件的接合。第一联接元件902包括围绕部分地由第一联接元件902限定的圆布置的多个第一连接元件908。类似地，第二联接元件904包括围绕部分地由第二联接元件904限定的圆布置的多个第二连接元件910。第一连接元件908和第二连接元件910可包括用于接纳紧固件以与旋转构件或其它结构接合的孔口(例如，螺纹孔口)。毂906连接第一联接元件302和第二联接元件304，并提供柔韧性(例如，第一联接元件902和第二联接元件904之间的相对移动、旋转、弯曲等)。图9b是联接构件900的第二联接元件904的平面图，并且图9c是联接构件900的平面图，其中第二联接元件904通过第一联接元件902部分地隐藏。
107.因此，可看出，图9中所示的联接构件900对应于上文参照图3a至图3e描述的联接构件300。除了如下所述之外，图9a至图9e中所示的联接构件900的结构可与图3a至图3e的联接构件300的结构相同。特别地，除了包括材料空隙912、914之外，图9a至图9c中所示的联接构件的联接元件902、904还可包括设置在板状联接元件902、904中的任一者或两者的选定区域中的薄区域922、924和增强区域926(例如，板的较厚部分，诸如凸台和肋)。在这些区域中，构成联接元件的板的厚度也可根据应力分布减小/轮廓化。因此，在使用中经历高应力的联接构件的区域中，联接构件的厚度可增加。在诸如3d打印的增材制造方法的情况下，这可通过简单地添加更多的材料来实现。相反，在联接构件的应力和/或应变较低的区域中，板的厚度可减小。这可像材料空隙那样减轻重量，但不会有高应力集中的风险。如所图示的，薄区域922、924的边界913、923和加强区域926可为倒角的，并且这些边界913、923的角可为圆角的。
108.可使用这些结构的多种布置，并且联接元件902、904上的空隙914、薄区域924和厚区域926的特定布置可在实施方式之间变化。现在将参照图9b来描述一个特定的实施方式，图9b示出了联接构件900的第二联接元件904的平面图。可看出，在这种布置中，联接元件904包括三个渐缩臂。这些臂的侧面各自从靠近毂906的宽基部朝向在臂930、932、934的径向向外端部处的连接元件910渐缩。因此，可看出，臂的角范围(在联接元件的平面中与毂轴线对向的角度)大体上可随着与毂轴线的径向距离而减小。除了这种大体上渐缩的形状之
外，臂可在联接元件的平面中承载从臂向外的周向伸出部。
109.因此，可看出，臂930、932、934的侧边缘940提供联接元件904的周边并链接相邻的连接元件910。
110.这些侧边缘的至少一部分可包括厚区域926，其比联接元件的其它部分更厚。这些厚区域926可沿着臂930、932、934的两个侧边缘设置。臂930、932、934的区域可包括空隙914，在空隙914中不存在联接元件904的材料。空隙914可由材料的链接部分(诸如脊或肋)942限界，该链接部分是比厚区域926薄的第一厚度。臂还可包括较薄部分924，其具有比链接部分942的第一厚度薄的第二厚度。较薄部分924可完全由具有第二厚度的材料的链接部分942围绕。邻近较薄部分的链接部分942的边缘923可被倒角。
111.厚部分926可通过具有第一厚度的材料的链接部分942在厚部分926的内侧边缘上被限界。邻近链接部分942的厚部分926的边缘也可被倒角。
112.因此，可看出，联接元件904包括四种类型的区域：(a)空隙，其中不存在材料；(b)具有第一厚度的链接部分；(c)具有小于第一厚度的第二厚度的较薄部分；以及(d)大于第一厚度的厚部分。这些不同类型的区域之间的边界可由倒角的边缘提供，其中较厚区域的边缘向下倒角。有利地，这样的结构也可提供为单个一体地形成的材料件，例如没有连结部、断裂和或微凸体。因此，它可包括形成为单个件或部件的整体式主体构造，并且不包括附接或组装的子零件。也就是说，没有任何接头、焊缝、紧固件、粘合剂、粘结材料或其它连结/附接特征或方面(机械的和/或化学的)的连续材料的单件。为了实现整体式主体形成，可采用各种制造过程，包括但不限于铸造、模制、机加工和增材制造。联接构件900的特征的具体几何形状和布置可基于拓扑优化来构造。这样的拓扑优化是一种数学方法，它在给定的设计空间内针对给定的一组负载、边界条件和约束条件来优化材料布局，目的是使系统的性能最大化。这样的拓扑优化可与增材制造过程一起使用，以形成如本文中描述的联接构件的期望形状、几何形状和构型，或基于上述考虑的变型。
113.通过使用这些和其它制造方法，与其中联接元件仅包括单一厚度和空隙的区域的联接构件相比，已经发现提供诸如参照图9描述的那些的结构在部件性能的模拟中提供显著改善的疲劳特性。
114.使用ansys(rtm)(软件包，可得自总部位于宾夕法尼亚州卡农斯堡的全球上市公司ansys, inc.)进行模拟，以比较两个联接构件300、900。
115.模拟的第一联接构件300具有诸如图9中图示那样的几何结构，但没有较厚部分926或较薄部分924。它被建模为具有第二联接构件904的固定的刚性支撑，以及在存在0.5度的角向未对准度(两个联接元件的平面之间的角度)的情况下围绕毂轴线ah施加到第一联接元件902的1000 n/m的扭转负载。经发现，这种布置具有7200万次循环的最低疲劳寿命。通过比较，具有图9中图示的几何结构但具有如上所述的厚部分和薄部分的第二联接构件也在这些相同条件下被模拟，并且经发现具有1.04亿次循环的最低疲劳寿命。因此，可看出，对于联接构件的给定几何结构，根据该联接构件中和整体构造的联接构件中的应力分布布置的较厚区域926和/或较薄区域924的设置可提供改善的性能和增加的疲劳寿命。
116.将意识到，在不脱离本公开的范围的情况下，可采用其它类型的制造和/或形成过程，因此，流程700仅仅用于示例，并且不是限制性的。例如，尽管流程700被描述为以连续方式从一个表面或元件到下一个表面或元件的顺序过程，但在一些制造过程中，整个联接构
件可在单个动作(例如，模制、铸造等)中或以不同的顺序或过程(例如，机加工、铣削、不同顺序/取向的增材制造等)形成。照此，尽管描述为从一个外表面到另一个外表面的顺序过程，但在其它过程中，可形成具有相同表面和布置的类似部件(但以不同的方式，无论是在不同的增材制造取向上，还是使用完全不同的制造过程)。本文中描述的护罩可通过相同的过程形成。
117.有利地，本文中描述的实施例能够实现独特的辐条状(即，结构分支)设计。用于联接构件的这种设计可使用比现有联接构件少得多的材料。此外，与常规构型相比，这样的构型可更灵活并且具有更小的悬伸重量。照此，可实现对在这样的系统中使用的轴承的负载上的减小。此外，有利地，与常规的构造过程相比，利用增材制造(3d打印)技术可更低成本地(更少的材料、更少的能量、更少的时间)生产这种整体的、单主体联接构件。在实施例中，提供了用于连结两个旋转构件的联接构件。该联接构件包括具有第一联接元件、第二联接元件和毂的整体式主体，其中，整体式主体形成单个件，其中，毂在第一联接元件和第二联接元件之间延伸并将第一联接元件连接到第二联接元件。第一联接元件限定第一平面，第二联接元件限定第二平面，其中，第一平面和第二平面平行，并且毂限定垂直于第一和第二平面的毂轴线。第一和第二联接元件中的每一个包括围绕具有从毂轴线延伸的相应半径的相应圆周布置的多个连接元件，其中，在相应圆中和在相应平面中的相应联接元件的材料小于该圆的面积。
118.术语“约”旨在包括与基于提交申请时可用的设备的特定数量的测量相关联的误差程度。
119.本文使用的术语仅仅是为了描述特定实施例，而并不旨在限制本公开。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合的存在或添加。
120.虽然已经参考一个或多个示例性实施例描述了本公开，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种改变，并且可用等同物来替代其元件。此外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可进行许多修改以使特定的情况或材料适应本公开的教导。因此，意图是本公开不限于作为实施本公开想到的最佳模式公开的特定实施例，而是本公开将包括落入权利要求范围内的所有实施例。