一种公母阶梯轴、双轴互扼铰接连接装置及工程机械的制作方法

1.本发明涉及一种公母阶梯轴及双轴互扼铰接连接装置，属于矿山机械领域。


背景技术：

2.矿用自卸车出勤率高，工况复杂且恶劣，运行过程中，悬架、转向、举升油缸等活动组件承受多个方向的复合冲击载荷，维修更换频率较高。为保证连接可靠，现有的铰接连接装置多采用贯穿销轴贯穿一对固定支座孔的轴孔配合固定方式，这种传统连接方式，为了保证可靠性，轴孔之间配合精度较高，且多是过盈配合，导致制造成本高，安装困难，过盈量较大的需要冷装，使用过程中容易变形，导致后期维护更换极其困难，无法正常拆卸阶梯销轴，极端情况必须采用热切割等方法破坏性拆除。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种公母阶梯轴及双轴互扼铰接连接装置，以解决传统的铰接固定方式存在的安装困难，过盈量大且容易变形，更换铰接轴承过程中无法正常拆卸销轴，极端情况必须采用热切割方法破坏性拆除。以此有效提升运动结构件拆装便利性，提升铰接紧固件的重复利用率，提高系统维护便利性。
4.本发明按以下技术方案实现：本发明公开了一种公母阶梯轴，包括公销轴和母销轴；所述公销轴为由连接面ⅰ、承载面ⅰ、限位面ⅰ和夹持柄ⅰ依次连接构成阶梯轴，且该阶梯轴的中心设有贯穿该阶梯轴的通孔ⅰ；所述母销轴为由连接面ⅱ、承载面ⅱ、限位面ⅱ和夹持柄ⅱ依次连接构成阶梯轴，且该阶梯轴的中心设有贯穿该阶梯轴的通孔ⅱ；其中，所述公销轴与母销轴配对使用时，连接面ⅰ与连接面ⅱ相贴合，且通孔ⅰ与通孔ⅱ同轴，将承载的径向力部分转化为轴向力，实现互扼互锁。
5.进一步的方案：所述连接面ⅰ为圆锥凸台，所述连接面ⅱ为圆锥凹坑，所述圆锥凸台穿入在圆锥凹坑中，两者的锥面能够贴合；所述承载面ⅰ和承载面ⅱ均为圆柱，两者外直径相等；所述限位面ⅰ和限位面ⅱ均为圆锥凸台，两者尺寸规格相等；所述夹持柄ⅰ和夹持柄ⅱ均为圆柱，两者尺寸规格相等；所述通孔ⅰ和通孔ⅱ的内径相同。
6.本发明还公开了一种双轴互扼铰接连接装置，包括：活动组件，其上预留有阶梯安装座孔；球铰组件，其安装在所述阶梯安装座孔中；紧固附件，用于对处在阶梯安装座孔中的球铰组件进行轴向定位；固定组件，其包括权利要求1或2所述的公母阶梯轴、贯穿部件和压板部件，公销轴与母销轴分别从球铰组件的内圈安装孔两侧配对插入，通过贯穿部件将公、母销轴进行轴向连接，通过压板部件对公、母销轴进行径向压紧和轴向限位， 保证活动组件的力有效可靠传递到底盘结构组件上。
7.紧固附件优选的方案：所述紧固附件包括隔套、盖板和螺钉；所述隔套处在阶梯安
装座孔中，所述盖板压紧隔套后挤压球铰组件，通过螺钉将盖板固定在活动组件上，从而将球铰组件的外圈轴向压紧于活动组件的阶梯安装座孔中。
8.贯穿部件优选的方案：所述贯穿部件包括贯穿螺栓和紧固螺母；所述贯穿螺栓轴向贯穿公、母销轴的通孔后，用紧固螺母锁紧定扭，使得公、母销轴的连接面完全贴合并受到相互的预紧力。
9.优选的方案：所述公销轴的承载面ⅰ与母销轴的承载面ⅱ分别与球铰组件内孔配合，可靠传递球铰组件受到的径向力；所述公销轴的限位面ⅰ与母销轴的限位面ⅱ中的大锥面端分别与球铰组件的内圈端面贴合，轴向定位并可靠传递球铰组件收到的径向力；所述公销轴和母销轴在装配状态下同轴。
10.压板部件优选的方案：所述压板部件包括两个轴承压板和一个压板座；所述轴承压板与压板座为配对使用，两个轴承压板分别将公、母销轴的夹持柄压紧在压板座上，保证公、母销轴与压板座连接为一体。
11.轴承压板优选的方案：所述轴承压板预设有与公、母销轴的夹持柄外径相匹配的半圆形圆柱槽；所述半圆形圆柱槽近销轴安装端开设有倒角，确保轴承压板与公、母销轴过渡端面贴合，并轴向限位；所述半圆形圆柱槽的高度与公、母销轴的夹持柄等高；所述轴承压板以半圆形圆柱槽的中轴线为基准对称开设有两个通孔，便于螺栓贯穿紧固。
12.压板座优选的方案：所述压板座为左右上下均分别对称结构，中部镂空，中轴线上开设有与公、母轴的夹持柄外径相匹配的两个半圆形圆柱槽；所述半圆形圆柱槽近销轴安装端开设有倒角，且在在半圆形圆柱槽近中部镂空端加工有半圆形沉孔，确保压板座与公母、销轴过渡端面贴合，并轴向限位；所述半圆形圆柱槽的高度与公、母销轴的夹持柄等高；所述压板座以半圆形圆柱槽的中轴线为基准对称开设有上下布置的两对通孔，便于螺栓贯穿紧固。
13.优选的方案：所述压板座与底盘结构组件上永久固定，确保球铰组件内圈，公、母销轴，压板座与底盘结构组件可靠传递相互作用力。
14.优选的方案：所述两个轴承压板与压板座配对安装定位后，通过四个螺栓贯穿轴承压板及压板座预留的通孔，使用两个螺纹板紧固定扭，将轴承压板，公母销轴及压板座紧固。
15.螺纹板优选的方案：所述螺纹板为条状，对称开设有一对螺纹孔；所述螺纹板安装状态与轴承压板空间垂直，一个螺纹板的两个螺纹孔同时且分别紧固穿过上下两个轴承压板的螺栓。
16.本发明还公开了一种工程机械，安装有上述的双轴互扼铰接连接装置。
17.优选的方案：工程机械包括矿用自卸车。
18.优选的方案：所述活动组件为悬架，所述球铰组件为关节轴承或橡胶轴承。
19.本发明有益效果：与现有传统铰接固定装置相比，本发明的连接紧固装置制造加工精度低，安装便捷，同时拆装便利，维护高效，有效提升铰接紧固件的重复利用率，提高系统维护便利性。
附图说明
20.附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性
实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
21.在附图中：图1为本发明公销轴的结构示意图；图中：a1. 连接面ⅰ；b1. 承载面ⅰ；c1. 限位面ⅰ；d1.夹持柄ⅰ；e1.通孔ⅰ。
22.图2为本发明母销轴的结构示意图；图中：a2. 连接面ⅱ；b2. 承载面ⅱ；c2. 限位面ⅱ；d2.夹持柄ⅱ；e2.通孔ⅱ。
23.图3为本发明双轴互扼铰接连接装置的结构示意图；图中：1.螺栓；2.母销轴；3.贯穿螺栓；4.螺纹板；5.公销轴；6.轴承压板；7.螺母；8.压板座；9.关节轴承；10.隔套；11.盖板；12.螺钉；13.活动组件。
24.图4为本发明轴承压板的结构示意图；a3.通孔；d3.半圆形圆柱槽；f1.倒角。
25.图5为本发明压板座的结构示意图；a4.通孔；d4.半圆形圆柱槽；g1.半圆形沉孔；f2.倒角。
26.图6为本发明螺纹板的结构示意图；h1.螺纹孔。
27.需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，术语
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上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.如图1、图2所示，一种公母阶梯轴，包括公销轴和母销轴；公销轴为由连接面ⅰa1、承载面ⅰb1、限位面ⅰc1和夹持柄ⅰd1依次连接构成阶梯轴，且该阶梯轴的中心设有贯穿该阶梯轴的通孔ⅰe1；母销轴为由连接面ⅱa2、承载面ⅱb2、限位面ⅱc2和夹持柄ⅱd2依次连接构成阶梯轴，且该阶梯轴的中心设有贯穿该阶梯轴的通孔ⅱe2；其中，公销轴与母销轴配对使用时，连接面ⅰa1与连接面ⅱa2相贴合，且通孔ⅰe1与通孔ⅱe2同轴，将承载的径向力部分转化为轴向力，实现互扼互锁。
32.进一步的方案：连接面ⅰa1为圆锥凸台，连接面ⅱa2为圆锥凹坑，圆锥凸台穿入在
圆锥凹坑中，两者的锥面能够贴合；承载面ⅰb1和承载面ⅱb2均为圆柱，两者外直径相等；限位面ⅰc1和限位面ⅱc2均为圆锥凸台，两者尺寸规格相等；夹持柄ⅰd1和夹持柄ⅱd2均为圆柱，两者尺寸规格相等；通孔ⅰe1和通孔ⅱe2的内径相同。
33.如图3所示，一种双轴互扼铰接连接装置, 包括固定组件、活动组件、球铰组件和紧固附件；固定组件包括公销轴5、母销轴2、贯穿螺栓3、紧固螺母7、轴承压板6、压板座8、螺纹板4；活动组件13为悬架等运动结构件，球铰组件为关节轴承9或橡胶轴承等万向轴承；紧固附件包括隔套10、盖板11、螺钉12。
34.具体的连接方案为：活动组件13预留有阶梯安装座孔，关节轴承9安装于安装座内孔中，通过紧固附件中的隔套10、盖板11轴向定位，一组螺钉12紧固，将关节轴承9的外圈轴向压紧于活动组件13内孔中。
35.继续参照图3所示，公销轴5与母销轴2分别从关节轴承9的内圈安装孔两侧配对插入；公销轴5的承载面ⅰb1与母销轴2的承载面ⅱb2外径尺寸相同，分别与关节轴承9内孔配合，可靠传递关节轴承9受到的径向力。
36.继续参照图3所示，公销轴5的限位面ⅰc1与母销轴2的限位面ⅱc2为对称圆锥凸台特征，其大锥面端分别与关节轴承9的内圈端面贴合，轴向定位并可靠传递关节轴承9收到的径向力；同时圆锥凸台很好的避免公、母销轴的截面突变导致的应力集中；公销轴5及母销轴2在装配状态下同轴。
37.继续参照图3所示，贯穿螺栓3轴向贯穿公、母销轴的通孔ⅰe1和通孔ⅱe2，用紧固螺母7锁紧定扭，使得公、母销轴的连接面ⅰa1与连接面ⅱa2完全贴合并受到相互的预紧力，不仅可以可靠紧固关节轴承9的内圈与公、母销轴为一体，而且可以承载部分连接面ⅰa1与连接面ⅱa2转换的径向力。
38.承压板6与压板座8为配对使用，分别将公、母销轴的夹持柄ⅰd1和夹持柄ⅱd2压紧在压板座8预留的半圆形圆柱槽d4上，保证公、母销轴与压板座8连接为一体。
39.如图4所示，轴承压板6预设有与公、母销轴的夹持柄ⅰd1和夹持柄ⅱd2外径相匹配的半圆形圆柱槽d3；轴承压板6上半圆形圆柱槽d3近销轴安装端开设有倒角f1，确保轴承压板6与公、母销轴过渡端面贴合，并轴向限位；半圆形圆柱槽d3的高度与公、母销轴的夹持柄ⅰd1和夹持柄ⅱd2等高。
40.轴承压板6以半圆形圆柱槽d3的中轴线为基准对称开设有两个通孔a3，便于螺栓1贯穿紧固。
41.如图5所示：压板座8为左右上下均分别对称结构，中部镂空，中轴线上开设有与公、母销轴的夹持柄ⅰd1和夹持柄ⅱd2外径相匹配的两个半圆形圆柱槽d4；半圆形圆柱槽d4近销轴安装端开设有倒角f2；压板座8在半圆形圆柱槽d4近中部镂空端加工有半圆形沉孔g1，两个半圆形沉孔g1同轴；确保压板座8与公、母销轴过渡端面贴合，并轴向限位，压板座8以半圆形圆柱槽d4的中轴线为基准对称开设有上下布置的两对通孔a4，便于螺栓1贯穿紧固；半圆形圆柱槽d4的高度与公、母销轴的夹持柄ⅰd1和夹持柄ⅱd2等高。
42.需要说明的是，压板座8必须通过焊接及其他方式与车架等底盘结构组件上永久固定，确保关节轴承9内圈、公销轴5、母销轴2、压板座8与车架等底盘结构组件可靠传递相互作用力。
43.压板座8及轴承压板6配对安装定位后，通过四根螺栓1贯穿轴承压板6及压板座8
预留的通孔a3、通孔a4，使用两块螺纹板4紧固定扭，将轴承压板6、公销轴5、母销轴2及压板座8可靠紧固。
44.螺纹板4为条状，对称开设有一对螺纹孔h1，螺纹板4安装状态与轴承压板6空间垂直，一根螺纹板4的两个螺纹孔h1同时且分别紧固穿过上下两根轴承压板6的螺栓，可以有效防松。
45.综上，与现有传统铰接装置相比，本发明的固定方式有效提升运动结构件拆装便利性，提升铰接紧固件的重复利用率，提高系统维护便利性。
46.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
47.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包含的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合同样意味着处于本发明的保护范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的实施例中，本领域技术人员能够根据获知的技术方案和本技术所要解决的技术问题，以组合的方式来使用。
48.以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。