专利名称:缓冲消振联轴器和缓冲消振连杆的制作方法
本发明涉及一种机械传动中既能消除和隔离振动、提高带惯性负载能力又具有较高传动精度的缓冲消振联轴器，以及与之具有相同发明构思、相似传动特性的缓冲消振连杆。
公知的刚性联轴器，如和套筒式联轴器，具有较高的传动精度，但不具有消除和隔离振动的性能，而且带惯性负载的能力较低，不适合于频繁起动、停止和转速变化激烈等场合。在前述场合下，往往要用加大输入功率或降低运行速度的代价来解决矛盾。
公知的连接肖子外圆包橡皮(或皮革)套的弹性联轴器，利用弹性材料的内阻尼进行消振，消振作用不够明显。这种联轴器，在负载摩擦的影响下，会使传动产生不灵敏区，不能用于精度要求高的场合。降低弹性联轴器的扭转刚度，可以提高缓冲作用，这是因为联轴器的弹性变形可以在起动、停止和转速变化激烈时延长负载的加(减)速时间而使惯性扭矩下降，另一方面联轴器刚性的降低，相应地降低了系统的自振频率，能起隔离动力装置和负载间的振动的作用。但这样一来，因传递负载扭矩而产生的角度滞后误差和因摩擦产生的传动不灵敏区将会大到不能允许的程度;同时增加了弹性环节，还可能引起受激振动;另外，在动、静摩擦差的影响下，系统刚度的降低使低速传动下产生爬行的可能性增大。这就是迄今为止一般不采用低扭转刚度弹性联轴的原因。
从联轴器传输的扭矩M和输入、输出端间角位移φ的关系曲线M＝F(φ)来看刚性联轴器的M＝F(φ)近似于通过坐标原点的垂线;弹性联轴器的M＝F(φ)曲线，是通过座标原点的斜线，不同的M＝F(φ)曲线，决定了这二种联轴器各自的优点和存在的问题。
本发明的任务是设计一种既能消除和隔离振动、提高带惯性负载能力而又有较高传动精度的缓冲消振联轴器以及具有相同发明构思和相似传动特性的缓冲消振连杆。
要达到上述目的，就要集中刚性联轴器和弹性联轴器性能上的优点，又要克服它们各自存在的问题。具体的构思是1.加入弹性环节并适当降低弹性件的扭转刚度，利用弹性变形得到提高带惯性负载的能力及隔离动力装置和负载间振动的作用。
2.在联轴器内部加摩擦扭矩，当联轴器输入、输出间产生相对运动时起消除振动的作用。
3.采用双向预紧弹力矩的办法，以消除因引入弹性环节和联轴器内部加摩擦扭矩带来的传动角度滞后误差、不灵敏区和低速传动下爬行可能性增大等副作用。
采用以上构思设计的联轴器所传扭矩M和输入输出端间相对角位移φ的关系曲线M＝F(φ)在φ＝0处M有阶跃性变化，在φ＞0及φ＜0有相互独立的滞环。在φ＝0时M的阶跃特性，体现出刚性联轴器的性质，可以消除稳态传动中的角度滞后误差和传动不灵敏区。在这个前题下，适当降低弹性件的扭转刚变，使φ＝0处的动态刚度相应降低，因而有良好的缓冲作用，可以提高带惯性负载的能力以及隔离动力装置和负载间振动的作用。滞环面积所对应的能量，是摩擦消耗掉的振动能量，用于消除系统原有的振动和因引入弹性环节可能引起的受激振动。由于缓冲的需要所产生的φ角变化带来的动态传动误差，可由消除振动而获得的动态传动精度的提高而得到相应的补偿。联轴器内部动、静摩擦差的影响，在特性曲线M＝F(φ)中只反映为φ＝0时M阶跃幅度的变化，克服静摩擦扭矩，并不依靠弹性件势能的增加。因此，联轴器本身的动静摩擦差和弹性的配合，不会成为爬行的因素。适当选择φ＝0时M的阶跃幅度，使预紧扭矩大于联轴器内部静摩擦扭矩及负载静摩擦扭矩之和，就可以防止因使用本联轴器后带来慢速传动中的爬行问题。
以上分析的原理，也适用于传输直线运动的缓冲消振连杆。
缓冲消振联轴器的具体结构为联轴器二端各为一个有一端带单齿的套筒，二套筒的带齿端内孔与同一心轴相滑配，另一端为花键内孔。二个垂直固定在心轴外圆上的肖子，分别与一端固定在套筒上的二个相反方向旋转的预紧扭簧相连，使得肖子紧压在套筒端部的齿上，产生正、反二个方向的预紧扭矩。心轴二端向外依次装有摩擦片、垫片、碟形弹簧和调整螺母。摩擦片外周做成花键形状与套筒的花键孔滑配。调节调整螺母，可以调节碟形弹簧通过垫片加到摩擦片上的压力，达到调节摩擦扭矩的目的。
在某些要求较低的场合，也可使用如下的简化结构套筒的一端与心轴滑配，板簧卡在套筒和心轴二侧的径向长槽中，并使之有一定预压力，用于产生套筒和心轴间相对转动的预紧扭矩。套筒、心轴和板簧三者间的摩擦作用，产生联轴器内部的摩擦扭矩。
与缓冲消振连轴器有共同发明构思、相似传动特性的缓冲消振连杆的结构是套筒的二端分别与二个心轴的端部突缘相滑配。二个压簧分别与套筒、心轴和调整套相配合产生相反方向的预紧力。调节堵头可以调节摩擦环对心轴的抱紧力，从而调节心轴与摩擦环间摩擦力的大小。
下面结合附图进行说明图1是刚性联轴器的矩角特性曲线M＝F(φ)，是近似于通过座标原点的垂线，即φ恒为零。这种联轴器具有传动精度高的优点;缺点是没有缓冲作用，也不能消除振动。
图2是弹性联轴器的矩角特性曲线M＝F(φ)，是通过座标原点0的斜线。在外扭矩M作用下，输入、输出端间产生角位移φ，有缓冲作用的优点，缺点是传动误差大，在有摩擦负载扭矩M0时，会产生△φ≥φ≥-△φ范围的不灵敏区。
图3是缓冲消振联轴器的结构图二个套筒(1)与同一心轴(2)滑配合，固定在心轴(2)上的二个肖子(3)分别与右旋弹簧(4)和左旋弹簧(5)的一端连接。弹簧(4)、(5)的另一端分别与固定在套筒(1)上的二个肖子(6)连接。由弹簧(4)、(5)的预紧扭矩使二个肖子(3)分别压紧在套筒(1)的端部齿上。调节调整螺母(7)可控制碟形弹簧(8)通过垫片(9)加在摩擦片(10)上的压力，可以调节摩擦扭矩的大小。
图4是表示传递扭矩M时(M大于预紧扭矩及摩擦扭矩之和)，输入、输出端间产生相对角位移φ的情形。
图5是连续改变图4中的M(或φ)时得到的关系曲线M＝F(φ)。φ＝0时M的阶跃特性，相似于刚性联轴器的特性，在Md≥M≥Mn的范围内，具有刚性联轴器的性质，有较高的传动精度以及不会产生不灵敏区和低速传动下的爬行问题。φ≠0处的M＝F(φ)，相似于低刚度弹性联轴器的特性，使得φ≠0时的动态情况下有良好的缓冲作用，可提高带惯性负载能力和隔离动力装置和负载间振动的作用。滞环ABCD及EFGH的面积，正比于摩擦所消耗的能量，起消除振动的作用。
图6是缓冲消振联轴器的简化结构套筒(1)与心轴(2)滑配，板簧(3)卡在套筒(1)和心轴(2)侧面的径向长槽中并使之有一定的压紧力，用于产生套筒(1)与心轴(2)间相对转动的预紧扭矩。套筒(1)心轴(2)及板簧(3)三者之间的摩擦产生联轴器内部的摩擦扭矩。
图7是缓冲消振连杆结构图套筒(1)的二端分别与二个心轴(2)端部突缘相滑配。二个压簧(3)与套筒(1)、心轴(2)及二个调整套(4)相配合，产生相反方向的轴向预紧力。调整套(4)能调节预紧力的大小。堵头(5)可调节锥套(6)对摩擦环(7)的压力，从而调节摩擦环(7)对心轴(2)的抱紧力，最终达到调节心轴(2)与摩擦环(7)间轴向相对运动的摩擦力。
图8是相当于阶跃输入的反应式步进电机单步运行时的原有负载角位移波形曲线(1)和加缓冲消振联轴器传动后的负载角位移波形曲线(2)的比较示意图。从图中可以看出，达到平衡位置φ1的时间前者为t1，后者为t2，且t2＞t1。说明在起劲阶段(例如t＜t1)时，加缓冲消振器后会增大动态误差。但由于波形(2)平稳，用波形偏离平衡位置φ1所包含的面积为准(积分评价)作比较，加缓冲消振联轴器后动态精度有明显的提高。图8中如在t3时刻步进电机开始走下一步，则原方案由于振动积累振幅要加大，反复出现这个过程，就会出现倍频共振，步进电机产生激烈的振动甚至于丢步。为了防止丢步，一些厂家采用轴向预紧轴承的办法产生摩擦扭矩，以消除部分振动。这样一来，不但会损失部分负载扭矩，同时会产生不灵敏区而使精度下降。用缓冲消振联轴器进行步进电机消振，不但能使运动相当平稳，而且不损失负载扭矩和产生不灵敏区。缓冲消振联轴器还可以使反应式步进电机的带惯性负载起动能力明显提高。
以上仅是缓冲消振联轴器一种应用实例。
权利要求
1.一种机械联轴器，其特征在于用双向预紧及加内部摩擦的办法，使其传动短角特性M=F(φ)在φ=0处M有阶跃变化及1、3象限中有相互独立的滞环，起缓冲消振的作用，相应的原理也可用于机械连杆。
2.根据权利要求
1的缓冲消振联轴器，其特征在于右旋弹簧(4)及左旋弹簧(5)分别通过二个销子(3)和二个销子(6)在二个套筒(1)与心轴(2)间加正、反二个方向的预紧扭矩。调节调整螺母(7)可调节碟形弹簧(8)通过垫片(9)加到摩擦片(10)上的压力，从而调节套筒(1)和心轴(2)间相对转动时的摩擦扭矩。
3.根据权利要求
1的简化缓冲消振联轴器，其特征在于板簧(3)压紧在套筒(1)和心轴(2)二侧的径向长槽中，产生套筒(1)和心轴(2)间相对运动的预紧扭矩;套筒(1)和心轴(2)、板簧(3)三者间相对运动的摩擦作用产生联轴器的内部摩擦扭矩。
4.根据权利要求
1的缓冲消振连杆，其特征在于套筒(1)的二端内孔分别与二根心轴(2)的端部凸缘相滑配，调整套(3)调节二个弹簧(4)产生二根轴(2)与套筒(1)间的不同方向的轴向预紧力;堵头(5)推动锥套(6)使摩擦环(7)抱紧心轴(2)产生心轴(2)与摩擦环(7)相对运动的摩擦力。
专利摘要
本发明涉及一种机械使动中既能消除和隔离振动、提高带惯性负载能力又具有较高传动精度的缓冲消振联轴器和缓冲消振连杆。采用双向预紧扭矩(或力)以及加内部摩擦扭矩(或力)的办法取得缓冲和消振的作用。
文档编号F16C7/00GK85105554SQ85105554
公开日1987年1月28日 申请日期1985年7月22日
发明者黄凯日 申请人:黄凯日导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan