弧面十字滑塊聯(lián)軸器的設(shè)計與研究

十字滑塊聯(lián)軸器可補償安裝及運轉(zhuǎn)時兩軸間的相對位移，但是要求主動軸與從動軸之間不能存在夾角，且在工作時，如果兩軸間發(fā)生相對位移，中間盤就會產(chǎn)生很大的離心力，從而變大動載荷及磨損，降低聯(lián)軸器的使用壽命。針對這個問題，利用TRIZ理論對其分析，設(shè)計出一種弧面十字滑塊聯(lián)軸器。十字滑塊聯(lián)軸器由2個在端面上開有凹槽的半聯(lián)軸器和1個兩面帶有凸牙的中間盤組成，通過兩邊呈90。相對分布的卡槽和兩側(cè)的半聯(lián)軸器聯(lián)接在一起，從而達到傳遞扭矩的目的。因凸牙可在凹槽中滑動，故可補償安裝及運轉(zhuǎn)時兩軸間的相對位移，但不能發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，這就要求主動軸與從動軸之間不能存在夾角。且在工作時，如果兩軸間發(fā)生相對位移，中間盤就會產(chǎn)生很大的離心力，從而變大動載荷及磨損口，影響聯(lián)軸器的使用。針對這一問題，對十字滑塊聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)、功能及應(yīng)用場合進行分析，尋找解決問題的思路和方法。

1利用TRIZ理論分析問題，分析十字滑塊聯(lián)軸器聯(lián)接的兩軸之問能否存在夾角的問題，把實際問題轉(zhuǎn)化為技術(shù)矛盾問題，運用矛盾矩陣表，使用標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)明原理，結(jié)合實際問題的具體情況，使問題解決。十字滑塊聯(lián)軸器的半聯(lián)軸器與中間盤組成移動副，這種結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致聯(lián)接的兩軸之間不能存在夾角的主要原因?，F(xiàn)在對其結(jié)構(gòu)進行分析，半聯(lián)軸器與中間盤組成移動副在平面內(nèi)是一種相對移動，若使十字滑塊聯(lián)軸器聯(lián)接的兩軸之間存在夾角，就需要把半聯(lián)軸器與中間盤之間的平面移動轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動，即改變聯(lián)軸器的形狀，但是形狀的變化會對聯(lián)軸器的聯(lián)接強度造成影響，這就構(gòu)成了一對技術(shù)矛盾。根據(jù)TRIZ理論的矛盾矩陣表，欲改 善的通用工程參數(shù)是形狀，隨之惡化的通用工程參數(shù)是強度_4]，即欲把半聯(lián)軸器與中間盤之間的平面移動轉(zhuǎn)化為曲面轉(zhuǎn)動，則聯(lián)軸器強度隨之降低。查表1所示的矛盾矩陣表¨5(部分)，找到技術(shù)矛盾參數(shù)12形狀和參數(shù)14強度，4個發(fā)明原理：1O預(yù)先作用原理、14曲面化原理、30柔性殼體或薄膜原理、4O復(fù)合材料原理。經(jīng)對十字滑塊聯(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)其中對此問題有明顯幫助作用的是發(fā)明原理l4曲面化原理：不運用直線或平面部件，而運用曲線或曲面代替；將平面變成球面，將立方體變?yōu)榍蛐谓Y(jié)構(gòu)。根據(jù)TRIZ理論的指導(dǎo)，利用發(fā)明原理中的14曲面化原理，對半聯(lián)軸器與中間盤之間的平面接觸運用曲線或曲面接觸代替。本文圍繞這一原理對中 心盤結(jié)構(gòu)進行改進設(shè)計，弧面十字滑塊聯(lián)軸器]，可以使得十字滑塊聯(lián)軸器聯(lián)接的兩軸之間存在夾角，同時又可以保留原有聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，可補償安裝及運轉(zhuǎn)時兩軸問的相對位移。

2弧面十字滑塊聯(lián)軸器的設(shè)計與建模依據(jù)TRIZ理論指引，對弧面十字滑塊聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)進行具體設(shè)計。一方面，半聯(lián)軸器與中間盤之間為球面副接觸，這樣半聯(lián)軸器可以以中間盤為中 心進行擺動，補償兩軸之間存在的夾角；另一方面，為了兩軸間的位移補償，這就需要半聯(lián)軸器球面與中間盤的球面聯(lián)接有適當(dāng)?shù)奈灰瓶臻g；同時考慮到自由度問題，為了限定半聯(lián)軸器與中間盤球面的相對位移，參考十字滑塊聯(lián)軸器原有結(jié)構(gòu)，在半聯(lián)軸器球面與中間盤球面內(nèi)分別設(shè)有相對分布的凹槽和凸臺，這樣半聯(lián)軸器與中間盤就會沿著固定方向產(chǎn)生位移。

針對高處作業(yè)設(shè)備高處數(shù)據(jù)測量過程中，單獨使用氣壓高度計或GPS測量高度易出現(xiàn)精度波動大的問題，設(shè)計一種基于卡爾曼濾波算法的數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，并對實驗獲取的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合對比。對比結(jié)果表明，數(shù)據(jù)融合可以很好地降低氣壓高度計和GPS測量高度過程中產(chǎn)生的隨機噪聲誤差，使高度數(shù)據(jù)的相對誤差為平緩。同時，可以通過改變卡爾曼濾波算法中激勵噪聲協(xié)方差Q的大小，使卡爾曼濾波變益發(fā)生改變，提高了融合結(jié)果的可信程度，使系統(tǒng)能夠滿足高處作業(yè)設(shè)備對高度測量的要求。

針對十字滑塊聯(lián)軸器在傳遞運動和轉(zhuǎn)矩的過程中，限制主動軸與從動軸之間不能存在夾角的問題，應(yīng)用TRIZ理論，找到其技術(shù)矛盾；利用曲面化原理，確定解決問題的思路和方法；根據(jù)技術(shù)方案，設(shè)計出一種新型弧面十字滑塊聯(lián)軸器。參考SL70型十字滑塊聯(lián)軸器的技術(shù)參數(shù)，對弧面十字滑塊聯(lián)軸器進行建模、靜力學(xué)分析。可以發(fā)現(xiàn)在傳遞相同的公稱轉(zhuǎn)矩下，弧面十字滑塊聯(lián)軸器滿足強度、剛度方面的使用要求，同時證明了弧面十字滑塊聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)的可用性。