輪胎聯(lián)軸器
輪胎聯(lián)軸器改進(jìn)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究
　　輪胎聯(lián)軸器的輪胎環(huán)是輪胎聯(lián)軸器的主要部件，是由橡膠或橡膠復(fù)合材料制成輪胎狀的彈性元件，具有良好的消振能力，在其傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩過(guò)程中起重要作用，輪胎環(huán)內(nèi)側(cè)與鋼質(zhì)骨架黏接成一體，骨架上的螺栓孔處焊有螺母，裝配時(shí)用螺栓與兩半聯(lián)軸器的凸緣連接螺栓來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆和維護(hù)都十分方便。缺點(diǎn)是徑向尺寸較大，當(dāng)轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，會(huì)因過(guò)大扭轉(zhuǎn)變形而產(chǎn)生附加軸向載荷，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輪胎環(huán)外緣由于離心力的作用而向外擴(kuò)張，將進(jìn)一步增大附加軸向力，使聯(lián)軸器和軸承負(fù)載加大而降低壽命150－155，影響機(jī)器的正常工作。為解決這一問(wèn)題，運(yùn)用TＲIZ理論，結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，對(duì)輪胎聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)、功能及應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行分析，針對(duì)其徑向尺寸問(wèn)題進(jìn)行研究，尋找解決問(wèn)題的思路和方法。
　　一、利用TRIZ分析輪胎聯(lián)軸器徑向尺寸問(wèn)題發(fā)明問(wèn)題解決理論(TＲIZ)經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已經(jīng)總結(jié)出各種技術(shù)發(fā)展進(jìn)化遵循的規(guī)律模式以及解決各種矛盾的創(chuàng)新原理和法則，建立了一個(gè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)綜合理論體系。應(yīng)用TＲIZ理論，可以有效利用各種資源來(lái)解決矛盾。本文中我們利用TＲIZ理論來(lái)分析輪胎聯(lián)軸器徑向尺寸大的問(wèn)題，把實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為技術(shù)矛盾問(wèn)題，運(yùn)用矛盾矩陣表，使用標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)明原理，結(jié)合實(shí)際問(wèn)題的具體情況，使問(wèn)題得到解決。
　　輪胎聯(lián)軸器的改進(jìn)設(shè)計(jì)主要涉及其結(jié)構(gòu)參數(shù)問(wèn)題，在保留原有結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，改善其徑向尺寸大的缺點(diǎn)，由于輪胎環(huán)為圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)，與輪胎結(jié)構(gòu)相似，這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了輪胎聯(lián)軸器的徑向尺寸大，現(xiàn)在保持原有軸向尺寸不變的情況下，減小徑向尺寸，即減小結(jié)構(gòu)體積，根據(jù)TＲIZ理論的矛盾矩陣表，欲改善運(yùn)動(dòng)物體的體積，隨之惡化的是系統(tǒng)的強(qiáng)度，即欲減小輪胎聯(lián)軸器的徑向尺寸，則聯(lián)軸器強(qiáng)度隨之降低。矛盾矩陣(部分)，找到技術(shù)矛盾參數(shù)7運(yùn)動(dòng)物體的體積和參數(shù)14強(qiáng)度，得到4個(gè)發(fā)明原理：9預(yù)先反作用原理、14曲面化原理、15動(dòng)態(tài)特性原理、7嵌套原理。經(jīng)對(duì)輪胎聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)和功能分析，結(jié)合各發(fā)明原理的可用性，發(fā)現(xiàn)其中對(duì)此問(wèn)題有明顯幫助作用的是發(fā)明原理7嵌套原理：把一個(gè)物體嵌入另外一個(gè)物體，在需要時(shí)，可以減少系統(tǒng)的體積和便于攜帶，也可以減少系統(tǒng)的質(zhì)量，不妨礙正常作業(yè)。輪胎環(huán)在輪胎聯(lián)軸器的連接和傳遞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中起著重要作用，現(xiàn)從輪胎聯(lián)軸器徑向尺寸方面進(jìn)行研究改進(jìn)，首先從輪胎環(huán)的結(jié)構(gòu)和功能方面來(lái)考慮，由于輪胎環(huán)是彈性元件，所以輪胎聯(lián)軸器具有消振、絕緣、補(bǔ)償位移等優(yōu)點(diǎn)，改進(jìn)的結(jié)構(gòu)欲保留原有結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，也應(yīng)為彈性元件。其次，輪胎聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，改進(jìn)結(jié)構(gòu)也應(yīng)滿(mǎn)足其應(yīng)用場(chǎng)合的需求，加工制造簡(jiǎn)單，易于推廣。根據(jù)TＲIZ理論，利用發(fā)明原理中的7嵌套原理，對(duì)聯(lián)軸器的輪胎環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，尋找一種新的結(jié)構(gòu)，減小彈性元件的徑向尺寸，同時(shí)又可以保證輪胎聯(lián)軸器正常工作。
　　二、解決方案
　　輪胎聯(lián)軸器新的結(jié)構(gòu)在同樣使用彈性元件的基礎(chǔ)上，需要減小輪胎環(huán)的徑向尺寸，同時(shí)為了滿(mǎn)足傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩的要求，徑向尺寸減小后的輪胎環(huán)為實(shí)體，現(xiàn)在對(duì)其進(jìn)行嵌套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)TＲIZ理論的指導(dǎo)尋找符合要求的嵌套結(jié)構(gòu)，從功能和結(jié)構(gòu)方面來(lái)考慮，現(xiàn)找出梯形同步傳動(dòng)帶結(jié)構(gòu)，對(duì)實(shí)體的輪胎環(huán)進(jìn)行嵌套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　1.梯形同步傳動(dòng)帶
　　梯形同步傳動(dòng)帶是一根內(nèi)周表面設(shè)有等距橫向梯形齒的環(huán)行帶。它綜合了帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)各自的優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)帶齒與輪的齒槽相嚙合來(lái)傳遞動(dòng)力。因此傳動(dòng)平穩(wěn)，具有緩沖、減振能力，結(jié)構(gòu)緊湊。
　　2.嵌套結(jié)構(gòu)
　　應(yīng)用TRIZ理論的嵌套原理，把梯形同步傳動(dòng)帶與輪胎聯(lián)軸器輪胎環(huán)進(jìn)行嵌套。嵌套后的結(jié)構(gòu)，裝配要求參考《機(jī)械設(shè)備(聯(lián)軸器裝配)安裝通用部分技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，軸套內(nèi)圈一端分布有內(nèi)花鍵，與中間軸兩端的外花鍵相嚙合，一端開(kāi)有鍵槽，與傳動(dòng)軸采用過(guò)盈配合聯(lián)接，中間軸選用由橡膠、簾線(xiàn)橡膠、箍圈和鋼制骨架等多種材料復(fù)合而成的彈性材料加工制造，骨架上的螺栓孔處焊有螺母，裝配時(shí)用螺栓與兩軸套的凸緣連接，軸兩端分別布有外花鍵，與兩端軸套配合聯(lián)接形式見(jiàn)圖3，這樣配合的聯(lián)接有一定的緊度，裝卸都相對(duì)容易。這種嵌套結(jié)構(gòu)的聯(lián)軸器，同時(shí)具備輪胎聯(lián)軸器與齒式聯(lián)軸器的優(yōu)點(diǎn)，具有很高的彈性，并有良好的阻尼，這樣就可以適應(yīng)軸線(xiàn)間的較大偏角，它可以補(bǔ)償兩聯(lián)接軸因軸線(xiàn)不重合引起的角誤差，軸向和徑向安裝誤差，允許兩軸有一定的位移，有效解決了輪胎聯(lián)軸器徑向尺寸大的問(wèn)題。在減小徑向尺寸的同時(shí)，還要保證其傳遞性能，這就需要對(duì)其傳遞性能進(jìn)行分析。
　　泊頭市天隆聯(lián)軸器廠（http://www.bttllzq.com/）的主打產(chǎn)品為彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，十字滑塊聯(lián)軸器，梅花聯(lián)軸器，膜片聯(lián)軸器，鼓型齒式聯(lián)軸器，滾子鏈聯(lián)軸器等產(chǎn)品，聯(lián)軸器軸套和中間件之間的滑動(dòng)能容許大徑向和角向偏差，中間件的特殊凸點(diǎn)設(shè)計(jì)產(chǎn)生支撐的作用，容許較大的角度偏差，不產(chǎn)生彎曲力矩，侃軸心負(fù)荷降至最低。