輪胎式聯(lián)軸器改進結構的設計與研究
由于輪胎聯(lián)軸器徑向尺寸大,產(chǎn)生的附加軸向載荷使其負載加大,從而降低聯(lián)軸器的使用壽命,針對這個問題,利用TRIZ理論對其分析,將輪胎式聯(lián)軸器的輪胎環(huán)與梯形同步傳動帶嵌套組成新結構,使問題解決。通過ANSYS有限元分析,驗證其嵌套結構的可用性,擴大了輪胎式聯(lián)軸器的應用范圍。
輪胎聯(lián)軸器的輪胎環(huán)是的主要部件,是由橡膠或橡膠復合材料制成輪胎狀的彈性元件,具有良好的消振能力,在其傳遞運動和轉矩過程中起重要作用,輪胎環(huán)內(nèi)側與鋼質(zhì)骨架黏接成一體,骨架上的螺栓孔處焊有螺母,裝配時用螺栓與兩半聯(lián)軸器的凸緣連接螺栓來傳遞轉矩,結構簡單,裝拆和維護都方便。缺點是徑向尺寸較大,當轉矩較大時,會因過大扭轉變形而產(chǎn)生附加軸向載荷,高速運轉時,輪胎環(huán)外緣由于離心力的作用而向外擴張,將進一步變大附加軸向力,使聯(lián)軸器和軸承負載加大而降低壽命,影響機器的正常工作。為解決這一問題,運用TRIZ理論,結合現(xiàn)代設計方法,對輪胎式聯(lián)軸器的結構、功能及應用場合進行分析,針對其徑向尺寸問題進行研究,尋找解決問題的思路和方法。
1利用TRIZ分析輪胎式聯(lián)軸器徑向尺寸問題發(fā)明問題解決理論(TRIZ)經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展,已經(jīng)總結出各種技術發(fā)展進化遵循的規(guī)律模式以及解決各種矛盾的創(chuàng)新原理和法則,建立了一個實現(xiàn)創(chuàng)新綜合理論體系。應用TRIZ理論,可以有 效利用各種資源來解決矛盾。本文中我們利用TRIZ理論來分析輪胎式聯(lián)軸器徑向尺寸大的問題,把實際問題轉化為技術矛盾問題,運用矛盾矩陣表,使用標準的發(fā)明原理,結合實際問題的具體情況,使問題解決。輪胎式聯(lián)軸器的改進設計主要涉及其結構參數(shù)問題,在保留原有結構優(yōu)點的基礎上,改 善其徑向尺寸大的缺點,由于輪胎環(huán)為圓環(huán)狀結構,與輪胎結構相似,這種結構導致了輪胎式聯(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,即減小結構體積,根據(jù)TRIZ理論的矛盾矩陣表,欲改 善運動物體的體積,隨之惡化的是系統(tǒng)的強度J,即欲減小輪胎式聯(lián)軸器的徑向尺寸,則聯(lián)軸器強度隨之降低經(jīng)對輪胎式聯(lián)軸器的結構和功能分析,結合各發(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。嵌套原理:把一個物體嵌入另外一個物體,在需要時,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)在輪胎式聯(lián)軸器的連接和傳遞運動過程中起著重要作用,現(xiàn)從輪胎式聯(lián)軸器徑向尺寸方面進行研究改進,從輪胎環(huán)的結構和功能方面來考慮,由于輪胎環(huán)是彈性元件,所以輪胎式聯(lián)軸器具有消振、絕緣、補償位移等優(yōu)點,改進的結構欲保留原有結構的優(yōu)點,也應為彈性元件。其次,輪胎式聯(lián)軸器結構簡單,應用廣泛,改進結構也應滿足其應用場合的需求,加工制造簡單,易于推廣。根據(jù)TRIZ理論,利用發(fā)明原理中的7嵌套原理,對聯(lián)軸器的輪胎環(huán)結構進行改進設計,尋找一種新的結構,減小彈性元件的徑向尺寸,同時又可以輪胎式聯(lián)軸器正常工作。
2解決方案輪胎式聯(lián)軸器新的結構在同樣使用彈性元件的基礎上,需要減小輪胎環(huán)的徑向尺寸,同時為了滿足傳遞運動和轉矩的要求,徑向尺寸減小后的輪胎環(huán)為實體,現(xiàn)在對其進行嵌套結構設計。根據(jù)TRIZ理論的指導尋找符合要求的嵌套結構,從功能和結構方面來考慮,現(xiàn)找出梯形同步傳動帶結構,對實體的輪胎環(huán)進行嵌套結構設計。
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