[发明专利]一种自适应调心的柔性传动装置及其设计方法

说明书

本发明公开了一种自适应调心的柔性传动装置及其设计方法，本发明通过在传动装置的中间轴上设置的柔性支撑，并且调整沿轴线方向的偏心量，最终根据旋转部件安装在传动装置上时产生的偏心量，传动装置的输出轴可在配合后自动与旋转部件完成柔性连接并传扭，同时在高速旋转的过程中，根据不同的偏心量进行自适应调节偏心量，避免轴啮合部分的单边载荷或冲击载荷的产生，大幅减轻传动过程中的振动和发热，最终达到保护旋转部件的效果，同时保证了设备在长期运行时，有效减轻对旋转部件的花键磨损。

技术领域

本发明涉及机械传动结构领域，特别涉及一种自适应调心的柔性传动装置及其设计方法。

背景技术

在高速旋转部件试验中，在旋转部件与动力源如高速电机或齿箱之间(下文以齿箱为例)，往往需要一个转接装置。该装置可固定旋转部件的壳体(固定部分)，并与此同时提供一个与安装基准(止口)有一定位置关系的的动力轴与旋转部件的旋转轴配合传递扭矩(通常为花键)。

大部分的旋转部件轴为柔性输出，但部分为刚性且经常与壳体的安装基准为偏心配置。而旋转部件、转接装置在加工过程中难免存在偏心量。在高速旋转时，该偏心量会产生冲击载荷，轻则磨损传动的结合面，重则导致旋转部件的轴支撑元件(如轴承、齿轮等)被破坏。

现有的技术方案中，有的方案是在部件和动力输出接口之间，通过一个转接壳体固定部件的壳体，一个轴套(通常两端为内花键)的两端分别与部件的旋转轴和动力轴连接，但是由于轴套的两端为浮动且有小间隙，在高速转动时，重力和离心力作用下导致花键间受力不均匀，容易磨损两端配对的花键，振动大；有的方案是通过刚性转接装置连接：刚性转接装置的转接壳体固定在动力输出接口上，另一端与旋转部件的壳体连接。通过轴承将转接装置的轴固定在转接壳体上，轴两端分别与旋转部件的输入轴和动力输出轴连接，但是旋转部件为刚性轴且与壳体的止口存在偏心，会导致与旋转部件的轴在啮合时受径向载荷，高速工况下加速失效，这样的方案对转接装置的精度要求高，成本高,否则易损坏传动部件的刚性轴。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种自适应调心的柔性传动装置及其设计方法，通过柔性支撑并且合理控制沿轴线方向的偏心量，最终根据旋转部件安装在传动装置上时产生的偏心量，传动装置的输出轴可在配合后自动与旋转部件完成柔性连接并传扭，同时在高速旋转的过程中，根据偏心量实时的进行调节，避免轴啮合部分的单边载荷或冲击载荷的产生，大幅减轻传动过程中的振动和发热，最终达到保护旋转部件的目的。

技术方案：本发明所述的一种自适应调心的柔性传动装置的设计方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1：在传动装置中，转接壳体的一侧连接动力头，作为输入端；另一侧与旋转部件连接，做为输出端；所述转接壳体内部中间轴一端连接动力头，通过两个轴承沿轴向转动，中间轴的另一端与传动轴通过花键啮合，啮合处产生的间隙记为δ₁；

S2：所述传动轴与旋转部件的外花键啮合，在传动轴的中间通过弹性支撑元件设置有一个柔性支撑点，所述柔性支撑点处中间轴与传动轴间的间隙记为δ₂；

S3：所述传动轴与旋转部件连接的输出端花键啮合处允许存在有中心对称的偏心量，记为δ_out，δ_out为本装置需要克服的偏心量，是本装置在输出端应实现的调心最大值，因此δ_out取理论最大值

S4：所述δ₁、δ₂以及它们在轴向的分布构成一系列相似三角形，并且在输出端的轴向放大出一个等效的δ₃；

S5：调节δ₁、δ₂，保证等效后的δ₃的最小值大于传动装置在弹性支承元件的作用下自动产生相适应的偏心，满足传动需求。