焦作工学院学报(自然科学版),第19卷,第3期,2000年5月JournalofJiaozuoInstituteofTechnology(NaturalScience),Vol119,No13,May2000无键联接制造工艺的研究卫富堂(焦作工学院教务处河南焦作454000)摘要:论述了等距型面联接正应用和工艺方面的优越性、廓形曲线及其形成方法、制造工艺及其原理.分析了轨迹法、相切法、展成法的原理,推导了基本公式,分析了刀具与工件啮合特性、结构形式及其每一种方法的适用范围,为在工矿企业推广无键联接的应用提出了工艺途径.关键词:无键联接;等距廓形曲线;工艺方法;包络形式中图分类号:TH16文献标识码:A文章编号:1007O7332(2000)03O0216O050引言近年来,在国内外机械制造中,出现了广泛采用无键联接代替键和花键联接来传递扭矩,并在机床、汽车、拖拉机、挖掘机、减速器、造船工业中获得了应用,它是采用非圆形剖面的柱体或非圆形剖面的锥体的孔轴配合而构成联接传递扭矩(图1).从纵向剖面看,可以是圆柱形,也可以是圆锥形,可以实现间隙配合、过盈配合及过渡配合.由于装拆方便,能保证良好的对中性;联接面上没有键槽及尖角,从而减少了应力集中,可以传递较大的扭矩;廓形曲线升角较小,在载荷下自动定心时可发生自动楔紧,从而以间隙配合装配,以过盈配合工作,增大了刚度;工艺上省去花键铣床和磨床,因而工序少成本低;结构简化可以采用强化工艺及喷涂耐磨材料,使表层产生残余压应力来延长机器寿命.因此无键联接在结构上和工艺上有独特的优越性,不但效率高,而且寿命、可靠性、强度等性能得到明显改善.但由于对工艺方面研究不够深入,致使这项新技术不能推广应用,鉴此,本文就这方面问题进行了探讨.1廓形曲线及其形式廓形有凸边形、直线形.廓形曲线有等距曲线(简称DG曲线或DG廓形)、正弦廓形、摆线.收稿日期:2000O01O06作者简介:卫富堂(1963O),男,河南济源人,工程师,长期从事机械制造与维修技术工作.©1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第3期卫富堂:无键联接制造工艺的研究712其中以等距曲线应用最广、特别是等距曲线的曲边三角形零件面(DGO3).等距曲线参数方程,以参数Y、Z表示,具有下列形式(见图2)Y=(R-ecosNφ)cosφ-eNsinNφsinφ(1)Z=(R-ecosNφ)sinφ-eNsinNφcosφ(2)式中:R—廓形平均半径,R=Dm/2;N—廓形曲线边数;e—廓形曲线偏心;φ—见图2.分析廓形的几何图形可以看出,廓形曲线具有凸的形状,能够由直线族包络形成,或者由直线KK在滚动条件下形成,从而确定直线KK相对于廓形中心O一维坐标振动位移规律.即可以利用刀具一个坐标位移形成轴的廓形曲线.将刀具切削刃通过直线KK,坐标轴旋转φ角,进行坐标变换,得到下列解析式:Y′=Ycosφ+Zsinφ(3)Z′=-Ysinφ+Zcosφ(4)式中:Y、Z—在ZOY坐标系统中,点M的坐标;Y′、Z′—在Z′OY′坐标系统中,点M的坐标.将方程(1)和(2)的Y值和Z值代入方程(3)、(4),就得到下述方程:Y′=R-ecosφ(5)Z′=NesinNφ因M同时沿OY′和OZ′移动,在坐标系统Z′OY′中完成复杂的封闭曲线运动,其方程为Ym=-ecosNφ(6)Zm=NesinNφ(7)将方程(6)和(7)两边平方,经整理可得22YmZm+=1(8)e2N2e2它为椭圆的参数方程.因此直线KK与廓形曲线接触点M的轨迹描述一个椭圆,其短轴2b=2e,是由直线KK一维坐标的谐波位移得到的,而长轴2a=2Ne是点M沿直线KK移动得到的(图2).由此可见,通过在成形平面内实际直线KK,平行于被加工轴线,垂直于刀具切削刃在该平面内谐波振动位移方向,这样用切削刀具(或工件)一维坐标位移代替两维坐标位移,形成廓形曲线.根据这个结论,实际直线FK的一维坐标相对于廓形中心O的位移,使刀具切削刃通过直线KK,永远置于成形平面内并与被加工轴线成λ角.通常,廓形曲线的边数是奇数,即DGO3,DGO5,DGO7等.圆周平均直径等于廓形名义直径,即非圆轴(孔)的直径不变,测量工具与廓形曲线接触位置无关,是这种廓形曲线的基本性能.使得检测廓形名义直径时,便于使用通用、专用测量工具测量和控制圆截面的直径尺寸.另一个基本特性是孔轴廓形的同轴性能.双偏心2e按下式进行计算