變截面膜片及具有該變截面膜片的膜片聯軸器的製作方法

2023-11-05 05:57:32 1

本發明涉及一種用於傳動的膜片聯軸器，尤其涉及一種採用變截面結構設計的變截面膜片和具有該變截面膜片的膜片聯軸器。

背景技術：

膜片聯軸器是一種用於連接兩傳動部件，補償各種偏差及結構變形，並傳遞它們之間的運動和動力的裝置。對膜片聯軸器的功能要求首先是能保證兩傳動部件的可靠連接，這需要降低膜片應力；其次是減重需求。

膜片聯軸器在工作中通常承受的主要載荷有扭矩、轉速以及各種補償位移。在扭矩作用下，希望膜片的厚度更大一些以降低應力，但在各種補償位移作用下又希望膜片的厚度小一些以降低由於補償位移引起的應力。在扭矩較大的情況下，上述矛盾將難以調和。

如圖1所示，現有技術設計的膜片聯軸器的膜片部分，包括螺栓連接部91和連接片92，其中的連接片92是按照等截面設計，也即在連接片92各個位置處的截面面積均相同。

隨著膜片聯軸器傳遞扭矩的增大，所設計的膜片聯軸器不再滿足強度和壽命要求時，由於受限於膜片聯軸器所連接的傳動機構，不能改變分度圓半徑，只能增大或減少膜片的截面厚度。但是增大膜片截面的厚度意味著膜片剛性的增加，由於膜片聯軸器承受軸向位移載荷及偏角載荷作用，在位移載荷和工作轉速一定的情況下這反而可能會使得膜片聯軸器的應力增大，並且增厚也帶來了減重的問題，而減小膜片截面的厚度雖然使得膜片剛性降低，但是由於承載材料的減少同樣可能會使得膜片聯軸器的應力增大而降低使用壽命。

因此，需要開發一種能夠解決上述技術問題的膜片聯軸器，滿足膜片聯 軸器強度和壽命要求、達到減輕重量的目的。

在所述背景技術部分公開的上述信息僅用於加強對本發明的背景的理解，因此它可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

技術實現要素：

本發明的一個主要目的在於克服上述現有技術的至少一種缺陷，提供一種變截面膜片，以有效減輕膜片重量，降低膜片應力並延長膜片使用壽命。

本發明的另一個主要目的在於克服上述現有技術的至少一種缺陷，提供一種具有本發明變截面膜片的膜片聯軸器，以有效減輕膜片聯軸器的重量，降低膜片聯軸器的應力並延長使用壽命。

為實現上述發明目的，本發明採用如下技術方案：

根據本發明的一個方面，提供了一種變截面膜片：

一種變截面膜片，包括多個螺栓連接部和連接片，所述多個螺栓連接部位於同一圓周上；所述連接片連接於相鄰兩個所述螺栓連接部之間，所述連接片具有厚度最小處，所述厚度最小處至所述螺栓連接部之間的所述連接片的厚度逐漸增大且光滑過渡。

本發明的變截面膜片，優選的，所述連接片的厚度最小處位於所述連接片的幾何中間截面。

本發明的變截面膜片，優選的，所述連接片上與所述幾何中間截面距離相等處的連接片的厚度也相同。

本發明的變截面膜片，優選的，所述連接片在所述厚度最小處的厚度等於所述連接片兩端厚度的三分之一到四分之三之間。

本發明的變截面膜片，優選的，所述連接片在所述厚度最小處的厚度等於所述連接片兩端厚度的三分之一、二分之一或四分之三。

本發明的變截面膜片，優選的，所述連接片直線延伸，且所述連接片各個位置處的寬度均相同。

本發明的變截面膜片，優選的，所述變截面膜片具有軸向中心平面，所述變截面膜片相對於所述軸向中心平面對稱。

本發明的變截面膜片，優選的，所述螺栓連接部的個數為6個。

本發明的變截面膜片，優選的，所述變截面膜片的材質為不鏽鋼、高強度彈簧鋼或鈦合金。

根據本發明的另一方面，提供了一種具有本發明變截面膜片的膜片聯軸器。

由上述技術方案可知，本發明的優點和積極效果在於：本發明可有效減輕變截面膜片及膜片聯軸器的重量，降低膜片聯軸器的應力並延長膜片聯軸器的使用壽命。

進而，本發明的變截面膜片以及膜片聯軸器在用於發動機的附件傳動時，可而利於發動機的附件傳動，提高經濟性。

附圖說明

通過結合附圖考慮以下對本發明的優選實施例的詳細說明，本發明的各種目標、特徵和優點將變得更加顯而易見。附圖僅為本發明的示範性圖解，並非一定是按比例繪製。在附圖中，同樣的附圖標記始終表示相同或類似的部件。

圖1為現有技術的膜片聯軸器的膜片部分的示意圖。

圖2為一種膜片聯軸器在旋轉載荷和偏角載荷下的應力分布圖。

圖3為本發明實施例的變截面膜片的立體示意圖。

圖4為本發明實施例的變截面膜片的俯視示意圖。

其中，附圖標記說明如下：

1 螺栓連接部

10 螺栓孔

11 圓柱部

2 連接片

20 幾何中間截面

21 連接端

22 連接端

O 圓心

現有技術

91 螺栓連接部

92 連接片

93 高應力區

94 中低應力區

具體實施方式

現在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限於在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發明將全面和完整，並將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。圖中相同的附圖標記表示相同或類似的結構，因而將省略它們的詳細描述。

在說明本發明或本發明優選實施例的元件時，詞「一」、「一個」、「該」以及「所述」意欲指的是存在著一個或更多個元件。術語「包括」、「包含」和「具有」等意欲是開放性的且指的是除了所列出的元件之外還可存在其它元件。

現有技術採用的等截面設計膜片聯軸器，當承受的外載主要為位移載荷和轉速載荷時，在不滿足強度和壽命設計情況下，為了方便需要改變膜片的截面厚度，但是採用改變等截面的膜片厚度有時候無論增加或減小厚度都無法使膜片聯軸器的應力降低下來。

圖2為一種膜片聯軸器在旋轉載荷和偏角載荷下的應力分布圖，從圖2可看出，膜片聯軸器在工作過程中並非所有部位應力都很高，靠近螺栓連接部91的部位屬於工作循環中高應力區93，而連接片92的中間部位則應力相對偏低，為工作循環中的中低壓力區94，材料的利用率不高，結構效率較低，導致在很多情況下膜片聯軸器應力較高和重量偏重。

針對上述應力分布，如圖3所示，本發明對膜片聯軸器的膜片採用變截面設計，也即採用變截面膜片。本發明實施例的變截面膜片，可用於但不局限於用於本發明實施例的膜片聯軸器。本發明實施例的膜片聯軸器，具有本發明實施例的變截面膜片，可用於發動機的附件傳動等使用場合。本發明實施例的變截面膜片，也可以用於其他需要使用膜片的場合。

如圖3所示，本發明實施例的變截面膜片，包括多個螺栓連接部1和連接片2，多個螺栓連接部1位於同一圓周上，如圖4所示，這多個螺栓連接部1位於同一個圓心O為圓心的分度圓的圓周上；本實施例中，螺栓連接部1的個數為6個，6個螺栓連接部1和6個連接片2可以一體成型，但本發明並不以此為限，螺栓連接部1的個數可為4個、8個等，而螺栓連接部1的個數與連接片2的個數相同。

螺栓連接部1包括圓柱部11和螺栓孔10，螺栓孔10開設於圓柱部11的軸心位置並具有內螺紋。連接片2則連接於相鄰兩個螺栓連接部1之間，具體的是連接在相鄰的兩個螺栓連接部1的圓柱部11之間，連接片2具有厚度最小處，厚度最小處至螺栓連接部1之間的連接片2的厚度逐漸增大且光滑過渡。

這裡的厚度，是指連接片2的上表面到下表面的距離，也是由垂直於連接片2延伸方向的平面去截連接片2所得的截面的高度，厚度的變化也即截面高度的變化。而連接片2在兩個螺栓連接部1之間例如是直線延伸，則在連接片2上各個位置處的截面均平行，連接片2厚度的漸變也即上述截面高度的漸變。而本發明實施例的變截面膜片，其所說的變截面主要是連接片2的上述截面的變截面，連接片2的厚度設計為連接片2中間厚度較小而靠近螺栓連接部1處的連接片2厚度較大，且連接片2的厚度相對於厚度最小處採用對稱設計。

而對於厚度最小處，可有兩個實施例，一個是厚度最小處在幾何中間截面20處，該截面距離其兩側的螺栓連接部1的距離相同，且連接片2上與幾何中間截面20距離相等處的連接片2的厚度也相同，也即相對於幾何中心截面20對稱設計。連接片2的兩端分別為連接端21、22，分別連接兩側的螺栓連接部1。連接片2在連接端21、22處的厚度最大，接近於圓柱部11的高度。

同時，本實施例中，將連接片2的最小厚底處的厚度設計成約為連接片2兩端的連接端21、22厚度的二分之一，並且整個連接片2的厚度沿著連接片2的長度光滑過渡。但本發明並不以此為限，連接片2的最小厚度處的厚度可為連接端21、22厚底的三分之一到四分之三之間的任何值，例如為四分之三、八分之五、三分之一等。

以上介紹的都是連接片2的厚度，如圖3所示，連接片2各個位置處的寬度可均相同。另外，本發明實施例的變截面膜片可具有軸向中心平面，且本發明實施例的變截面膜片相對於所述軸向中心平面上下對稱。同時，本發明實施例的變截面膜片的材質可為不鏽鋼、高強度彈簧鋼或鈦合金等。

對本發明實施例的膜片聯軸器進行了仿真計算，按本發明設計的膜片聯軸器，重量減輕了約8％，應力降低了約10％，綜合效果較為明顯。

應理解，以上描述的多個示例可沿多個方向(如傾斜、顛倒、水平、垂直，等等)並且以多個構造被利用，而不背離本發明的原理。附圖中示出的實施例僅作為本發明的原理的有效應用的示例而被示出和描述，本發明並不限於這些實施例的任何具體的細節。

當然，一旦仔細考慮代表性實施例的以上描述，本領域技術人員就將容易理解，可對這些具體的實施例做出多種改型、添加、替代、刪除以及其他變化，並且這些變化在本發明的原理的範圍內。因此，前面的詳細描述應被清楚地理解為是僅以說明和示例的方式來給出的，本發明的精神和範圍僅由所附權利要求書及其等同物限定。