一种用于飞行器旋转部件的防松减振联轴器的制作方法

1.本发明是一种用于飞行器旋转部件的防松减振联轴器，属于通用机械产品制造技术领域。


背景技术：

2.联轴器是机械传动系统的重要组成部分，常用于连接两轴或轴与其他回转件以传递扭矩及运动，一般适用于机电设备、航空航天等领域。
3.联轴器可分为刚性联轴器和挠性联轴器两大类。刚性联轴器由刚性零部件组成，无缓冲及减振作用，对所联接的两轴轴线对中性要求较高，只适用于两轴轴线许用相对位移量甚微的场合。刚性联轴器结构简单、体积较小，制造成本低。挠性联轴器靠弹性元件的弹性变形来补偿两轴线的相对位移，而且可以缓冲减振。目前，市场上的挠性联轴器主要分为配置金属弹性元件和配置非金属弹性元件等两种。其中，金属元件强度高，传递载荷能力大，使用寿命长；金属弹性元件尺寸较小，联轴器的结构尺寸也小些，但成本高。
4.随着航空航天的迅猛发展，飞行器上的机电设备所受到的工况越来越苛刻，对设备部件的要求也越来越高，尤其是联轴器连接的两端结构在进行启动频繁的自转旋转同时，也随飞行器旋转部件进行高速旋转，联轴器既受到多方向的振动冲击耦合影响，也受到启停冲击和离心力等冲击载荷影响。目前，市面上的联轴器绝大部分采用紧定螺钉或螺钉与传动轴进行紧固连接，且螺钉一般是外露，通过联轴器侧面或轴向方向进行紧固，对于结构一体的联轴器则一般满足螺钉拧紧的尺寸要求，尺寸一般较大，且需要预留拆装空间，对整体结构的密封设计造成很大的掣肘，而对于分体结构的联轴器则在高速旋转、振动剧烈时，螺钉很容易振松，在离心力的作用下螺钉很容易被甩出，进而造成联轴器无法工作、动平衡无法满足要求等问题，进而对传动轴及相关设备造成损坏。此外，联轴器一般采用螺钉的预紧力对传动轴进行夹持，通过预紧力产生的摩擦力矩来传递需要传递的扭矩，只要保证摩擦力矩远大于需要传递的扭矩即可，但在振动剧烈且启停频繁的工况下，联轴器与传动轴通过反复磨合，一方面会造成螺钉预紧力的下降，一方面会将传动轴或联轴器的配合处材料磨损掉，均会造成摩擦力矩的大大降低，进而造成传递的扭矩、角度或者转速出现误差乃至无法工作。因而，采用市面的联轴器无法满足设备整体高速旋转下飞行器旋转部件传输扭矩、转速和角度的可靠性和寿命要求等，无法保证飞行器旋转部件在高速旋转、振动剧烈等复杂工况下的正常使用。为了满足以上飞行器旋转部件的工况要求，联轴器的减振防松、拆装空间、定位精度以及尺寸紧凑等要求是需要解决的设计难点。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种用于飞行器旋转部件的防松减振联轴器，使连接端头与传动轴固定连接后，再通过柔性铰链将两个连接端头进行连接，通过对连接端头与传动轴的连接方式、柔性铰链与连接端头的连接方式以及柔性铰链的减振结构，实现了复杂工况下设备动力传递过程中的缓冲减振，保证了在高速旋转、启停频繁且复杂
振动工况下飞行器旋转部件的高定位精度、高可靠性和高使用寿命，同时本发明联轴器拆装简便，结构紧凑，在飞行器领域具有良好的应用前景。
6.为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种用于飞行器旋转部件的防松减振联轴器，包括柔性铰链，第一连接端头，第二连接端头和安全定位机构；
8.所述第一连接端头和第二连接端头分别与第一传动轴和第二传动轴配合后，通过安全定位机构实现固定连接；
9.所述柔性铰链为圆柱形，设有贯通两个端面的内腔，所述第一连接端头和第二连接端头所设连接机构分别与柔性铰链的两端套合连接；
10.所述柔性铰链外表面设有多组开口；所述每组开口包含多个沿柔性铰链周向布置的开口；所述各组开口沿柔性铰链轴向交错布置。
11.进一步的，柔性铰链外表面所设开口为2～6组，每个开口在柔性铰链轴向的尺寸为0.6～0.8mm；各组开口沿柔性铰链轴向的间隔为1～1.2mm。
12.进一步的，第一连接端头和第二连接端头的连接机构为外表面设有齿状凸起的圆柱结构；所述柔性铰链所设内腔设有与连接机构匹配的齿状凹槽。
13.进一步的，齿状凸起与连接机构轴线垂直的截面形状包括矩形，扇形或梯形。
14.进一步的，连接端头还包括设于连接机构一端的圆盘形定位机构；所述圆盘形定位机构的圆形端面与柔性铰链的两端配合，实现连接端头与柔性铰链的定位。
15.进一步的，安全定位机构为安全定位销；
16.所述第一连接端头和第二连接端头分别设有与第一传动轴和第二传动轴插接配合的轴向通孔；所述连接端头的连接机构设有第一径向通孔，所述传动轴上设有第二径向通孔；所述连接端头与传动轴插接配合后，安全定位销同时与第一径向通孔和第二径向通孔配合，实现连接端头与传动轴的固定连接。
17.进一步的，安全定位销的长度小于柔性铰链内腔的径向尺寸。
18.进一步的，一种用于飞行器旋转部件的防松减振联轴器还包括减振限位垫，所述减振限位垫为环形，套于连接端头所设连接机构上；
19.所述连接端头所设定位装置的圆形端面与柔性铰链的两端通过减振限位垫配合。
20.进一步的，所述传动轴的截面形状包括圆形、d字形或一字型。
21.进一步的，所述柔性铰链外径小于18mm，内径大于6mm；柔性铰链与第一连接端头以及第二连接端头配合后所形成的防松减振联轴器沿轴向的长度小于25mm。
22.进一步的，所述防松减振联轴器中除减振限位垫外，其余结构均为金属材质。
23.本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
24.(1)本发明一种用于飞行器旋转部件的防松减振联轴器，设计柔性铰链的减振结构为多组环形排列的开口，并通过多次试验确定了开口的具体尺寸、排布方式和间隔，在保证刚度的情况下同时具有径向和轴向的缓冲减振作用，实现了复杂工况比如剧烈振动、频繁启停等工况下设备动力传递过程中的缓冲减振；
25.(2)本发明一种用于飞行器旋转部件的防松减振联轴器，柔性铰链与连接端头之间通过齿状凸起和齿状凹槽进行配合，实现了传动轴的扭矩、角度和转速的精确传递；
26.(3)本发明一种用于飞行器旋转部件的防松减振联轴器，连接端头通过安全定位
销与传动轴进行固连，实现了连接端头与传动轴的刚性连接，且避免了螺钉连接带来的防松、高速离心甩出以及结构尺寸过大等问题；
27.(4)本发明一种用于飞行器旋转部件的防松减振联轴器，在柔性铰链与连接端头之间设置了减振限位垫，减缓柔性铰链轴向振动冲击，对传动轴间进行轴向隔振，安装冗余、定位简单且拆装方便；
28.(5)本发明一种用于飞行器旋转部件的防松减振联轴器，配合后安全定位销嵌套在柔性铰链内腔中，避免了高速旋转中安全定位销在离心力作用甩出联轴器。
29.(6)本发明一种用于飞行器旋转部件的防松减振联轴器，结构紧凑且无螺钉联接、安装冗余、定位简单且拆装方便，在径向和轴向均有减振设计，实现了复杂工况下设备动力传递过程中的缓冲减振，保证了在高速旋转、启停频繁且复杂振动工况下飞行器旋转部件的高定位精度、高可靠性和高使用寿命。
附图说明
30.图1是一种用于飞行器旋转部件的防松减振联轴器的结构爆炸示意图；
31.图2是一种用于飞行器旋转部件的防松减振联轴器的结构的三视图；其中图2(a)为防松减振联轴器的俯视图；图2(b)为图2(a)在a
‑
a方向的剖视图；图2(c)为图2(b)在b
‑
b方向的剖视图；
32.图3是一种用于飞行器旋转部件的防松减振联轴器的整体结构剖示图。
具体实施方式
33.下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
34.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
35.传统联轴器采用螺钉从径向或轴向方向对联轴器进行紧固连接，难以满足对减振防松、拆装空间、结构尺寸、以及定位精度等方面的需求。
36.为了解决上述问题，保证联轴器两端传动轴的扭矩、角度和转速的精确传递，且能实现联轴器在高速旋转、振动剧烈等复杂工况下的正常使用，本发明公开一种用于飞行器旋转部件的防松减振联轴器，包括柔性铰链、减振限位垫、连接端头和安全定位销，两端的连接端头分别套上减振限位垫，通过安全定位销与传动轴进行固连，柔性铰链一端首先利用内腔与第一连接端头所设具有齿状凸起的圆柱结构进行同轴套合，然后另一端与第二连接端头同轴套合，进而不仅实现两端的传动轴的扭矩、角度和转速的精确传递，也避免了传统联轴器与传动轴联接所需要的拆装空间大、螺纹防松不可靠以及螺钉紧固造成的联轴器尺寸过大等问题，本发明用于飞行器旋转部件的防松减振联轴器结构紧凑、安装冗余、定位简单且拆装方便，具有过载保护，在径向和轴向均有减振设计，实现了复杂工况下设备动力传递过程中的缓冲减振，保证了在高速旋转、启停频繁且复杂振动工况下飞行器旋转部件的高定位精度、高可靠性和高使用寿命。
37.实施例1
38.如图1，图2(a)，(b)，(c)和图3所示，本发明为一种用于飞行器旋转部件的防松减振联轴器，包括柔性铰链1、减振限位垫2、连接端头3和安全定位销4；连接端头3包含结构相同的第一连接端头31和第二连接端头32，相应的，减振限位垫2和安全定位销4也为2个。
39.第二连接端头32与减振限位垫2进行套合，并通过安全定位销4与第二传动轴6进行固连，柔性铰链1的一端与第二连接端头32的同轴叉齿进行套合，同轴叉齿为设有齿状凸起的圆柱结构，将安全定位销4嵌套在柔性铰链1内腔中；
40.第一连接端头31与减振限位垫2进行套合，并通过安全定位销4与第一传动轴5进行固连，进而利用同轴叉齿与柔性铰链1的另一端进行套合，将安全定位销4嵌套在柔性铰链1内腔中，避免了高速旋转中安全定位销4在离心力作用甩出联轴器。
41.柔性铰链1，其结构为中间柔性铰链结构，内腔两端对称布置了沿圆周方向排列的齿状凹槽，连接端头3设有与其对应的齿状凸起，齿数不限，通过间齿传递扭矩，柔性铰链结构能在剧烈振动、频繁启停等工况下进行缓冲减振；其柔性铰链结构，为多组缝隙状开口，每组包括多个环形排列缝隙状开口，开口贯通圆柱形柔性铰链1侧壁；开口宽度(如图1所示，宽度为沿联轴器轴向的尺寸)为0.6～0.8mm，各组开口交错布置；各组缝隙状开口沿轴向之间的间隔为1～1.2mm，在保证刚度的情况下同时具有缓冲减振作用。
42.连接端头3的一端为与柔性铰链1内腔对应匹配具有齿状凸起的圆柱结构，另一端为坎肩，具体的说，坎肩为直径大于上述圆柱结构的圆盘，防止柔性铰链1沿轴向与连接端头3脱离。齿状凸起的中央和传动轴垂直轴线的方向(即径向)有对应的定位通孔，齿状凸起垂直轴向的截面形状包括齿形、矩形、扇形或梯形等。
43.减振限位垫2的结构为圆环，套于连接端头3具有齿状凸起的圆柱结构上，连接端头3与柔性铰链1配合后位于坎肩的圆形端面和柔性铰链1端面之间，减缓柔性铰链1轴向振动冲击，对传动轴间进行轴向隔振，安装冗余、定位简单且拆装方便，材料为橡胶、塑料或金属弹性元件等。
44.安全定位销4的结构强度能够根据预设的最大传递扭矩进行设计，当达到预设的最大传递扭矩后，其被剪断，且长度不超过柔性铰链1内腔的内径。
45.适用传动轴的截面形状包括圆形、d字形或一字型等，与连接端头3作为连接孔的轴向通孔的形状对应匹配，当为圆形时，安全定位销4还能起到过载保护功能；传动轴的直径和长度可为不同尺寸，其形状可根据使用工况可为不同形状，而与之相对应匹配的连接端头3的连接孔可进行适配。
46.本发明的防松减振联轴器的柔性铰链1外径小于18mm，内径大于6mm，柔性铰链1与连接端头3配合形成的联轴器长度在25mm以内，结构紧凑，除减振限位垫2外，其余结构均为金属材质，无需安装螺钉，且角度定位精度在
±
0.05
°
以内，能够在高速旋转、启停频繁且复杂振动工况下实现飞行器旋转部件的高定位精度、高可靠性和高使用寿命。
47.以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
48.本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。