阅读说明：本技术 轴与毂的新型连接结构 (Novel connecting structure of shaft and hub ) 是由 王成 魏昊 朱红安 穆树亮 于 2020-04-15 设计创作，主要内容包括：一种轴与毂的新型连接结构,包括有轴以及毂,在轴上设置连接柱,在毂上设置连接环,连接环与连接柱之间形成安装槽,在安装槽内设置环形键。轴旋转时所传递的作用力通过连接柱与环形键接触的侧面以压力形式传递至环形键上,环形键通过与安装槽接触的侧面以压力形式将作用力传递至安装槽上,由安装槽将作用力传递给毂并使得毂随轴旋转。采用环形键传递作用力,环形键的加工及装配都非常简单,环形键优选为标准圆环结构,其制造精度也很容易保证。本发明所设计结构可以配合普通键的扭矩传递形式使用,也可以单独使用。本发明能够为机械设计人员提供了一个轴与毂之间连接的全新的设计思路,对传统机械设计方法是一个有益的补充。(The utility model provides a novel connection structure of axle and hub, is including axle and hub, at epaxial spliced pole that sets up, sets up the go-between on the hub, forms the mounting groove between go-between and the spliced pole, sets up annular key in the mounting groove. The effort that transmits when the axle is rotatory transmits to annular key with the pressure form through the side of spliced pole with annular key contact on, annular key transmits the effort to the mounting groove with the pressure form through the side with the mounting groove contact on, transmits the effort to the hub and makes the hub rotate along with the axle by the mounting groove. The annular key is adopted to transmit acting force, the processing and the assembly of the annular key are very simple, the annular key is preferably a standard circular ring structure, and the manufacturing precision is easy to guarantee. The design structure of the invention can be used in a torque transmission mode of a common key or can be used independently. The invention can provide a brand new design idea of connection between the shaft and the hub for mechanical designers, and is a beneficial supplement to the traditional mechanical design method.)

轴与毂的新型连接结构

技术领域

本发明涉及部件间连接结构技术领域，更具体地说，特别涉及一种轴与毂的新型连接结构。

背景技术

在机械制造领域，常用的键有普通平键、导向式平键、半圆键、楔形键、钩头键及切向键等。以上几种键的类型都很常见、常用，在机械设计手册上也很容易找到。键连接结构几乎是每个机械设计工程师、每个机械工人每天都要接触到的。但这几种键都是利用键体的侧面抗剪切能力传递轴至毂的扭矩，所以当键的长度受限制时，键的强度往往成为传动的弱点，也正因此，根据扭矩传递要求，有时不得不使用双键，甚至使用花键。无论是采用双键，还是采用花键结构，其对于轴以及毂而言，加工精度都要求较高，加工工艺难度较大。

发明内容

综上所述，如何提供一种加工精度以及加工难度较低，且能够实现轴与毂连接的结构，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

为了解决现有技术问题，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种轴与毂的新型连接结构，该轴与毂的新型连接结构包括有轴以及毂，所述毂安装于所述轴的轴端，所述轴用于安装所述毂的一端为安装端，所述毂与所述安装端同侧的一端为连接端；

于所述安装端的端面上设置有连接柱，所述连接柱的外径小于所述安装端的外径，于所述连接端的端面上设置有连接环，所述连接环的内径大于所述连接端的内径，所述连接环套设于所述连接柱的外侧，所述连接环与所述连接柱之间具有间隙并形成安装槽，于所述安装槽内设置有环形键；

所述轴旋转时所传递的作用力通过所述连接柱与所述环形键接触的侧面以压力形式传递至所述环形键上，所述环形键通过与所述安装槽接触的侧面以压力形式将所述作用力传递至所述安装槽上，由所述安装槽将所述作用力传递给所述毂并使得所述毂随所述轴旋转。

优选地，在本发明所提供的轴与毂的新型连接结构中，所述连接柱为圆柱体，所述连接柱的轴线与所述轴的轴线平行，所述连接柱于所述轴上为偏心柱；所述连接环的内环面为圆形结构，所述连接环设置于所述毂上、其内环面相对于所述毂的轴线为偏心圆，所述连接环的内环面与所述连接柱同心；所述轴与所述毂装配后，所述连接环与所述连接柱同轴并形成的所述安装槽，所述安装槽相对于所述轴的轴线为偏心圆环槽；所述环形键为圆环结构。

优选地，在本发明所提供的轴与毂的新型连接结构中，所述连接柱为圆柱体，所述连接柱的轴线与所述轴的轴线平行，所述连接柱于所述轴上为偏心柱；所述连接环的内环面为圆形结构，所述连接环设置于所述毂上、其内环面相对于所述毂的轴线为偏心圆，所述连接环的内环面与所述连接柱同心；所述轴与所述毂装配后，所述连接环的内环面的轴线与所述连接柱的轴线平行，且所述连接环的内环面的轴线相对于所述连接柱的轴线偏心，由所述连接环与所述连接柱形成的所述安装槽为异形环形槽；所述环形键的轮廓形状与所述安装槽形状适配。

优选地，在本发明所提供的轴与毂的新型连接结构中，所述安装端的端面与所述连接端的端面共面。

优选地，在本发明所提供的轴与毂的新型连接结构中，所述连接柱一体成型于所述轴上；所述连接环一体成型于所述毂上；所述环形键为一体式结构。

优选地，在本发明所提供的轴与毂的新型连接结构中，还包括端盖；所述端盖设置于所述轴的安装端上，所述端盖的一侧面与所述连接柱以及连接环相抵；于所述连接柱的端面上设置有至少一个螺栓孔，所述端盖上设置有与所述螺栓孔对应的端盖通孔，穿过所述端盖通孔于所述端盖上设置有与所述螺栓孔螺纹配合的连接螺栓。

优选地，在本发明所提供的轴与毂的新型连接结构中，所述螺栓孔的孔轴线与所述连接柱的轴线平行；所述螺栓孔设置有两个，两个所述螺栓孔以所述连接柱的轴线为对称中心对称设置。

优选地，在本发明所提供的轴与毂的新型连接结构中，所述端盖外缘范围不大于所述安装端的外缘范围。

优选地，在本发明所提供的轴与毂的新型连接结构中，所述连接柱、所述连接环以及所述环形键的高度一致；所述连接柱的外侧面与所述环形键的内环面完全贴合，所述环形键的外侧面与所述连接环的内环面完全贴合。

优选地，在本发明所提供的轴与毂的新型连接结构中，所述安装槽为三角形槽、矩形槽、椭圆槽或多边形槽。

本发明的有益效果如下：

本发明提供了一种轴与毂的新型连接结构，在本发明中，该轴与毂的新型连接结构包括有轴以及毂，在轴上设置连接柱，在毂上设置连接环，连接环与连接柱之间形成安装槽，在安装槽内设置环形键。轴旋转时所传递的作用力通过连接柱与环形键接触的侧面以压力形式传递至环形键上，环形键通过与安装槽接触的侧面以压力形式将作用力传递至安装槽上，由安装槽将作用力传递给毂并使得毂随轴旋转。在本发明结构设计中，环形键为应用在轴与毂端面上用于传递力的部件，其可以单独使用，也可以与普通平键共同使用，为机械设计工作提供了更大的灵活性。而且，这种环形键的加工及装配都非常简单，环形键优选为标准圆环结构，其制造精度也很容易保证。本发明所设计的轴与毂之间的扭矩传递方法，可以配合普通键的扭矩传递形式使用，也可以单独使用。本发明能够为机械设计人员提供了一个轴与毂之间连接的全新的设计思路，对传统机械设计方法是一个有益的补充。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明中轴与毂的新型连接结构的爆炸结构示意图；

附图标记说明：

轴1、毂2、连接柱3、连接环4、环形键5、端盖6、连接螺栓7。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参考图1，图1为本发明中轴与毂的新型连接结构的爆炸结构示意图。

本发明提供了一种轴与毂的新型连接结构，该连接结构适用于轴1与毂2，或者轴1与套之间的连接。

在本发明中，该轴与毂的新型连接结构包括有轴1以及毂2，毂2安装于轴1的轴端，轴1用于安装毂2的一端为安装端，毂2与安装端同侧的一端为连接端。上述的轴1为横截面为圆形的圆形轴，上述的毂2为安装在轴1上需要与轴1一起转动的部件，当然，毂2也可以替换为需要与轴1一起转动的套结构，或者是套设在轴1上需要与轴1一起转动的其他结构部件，例如设置在轴1上的摆臂。

在现有技术中，轴与毂之间采用键连接，如果是采用花键连接，那么会造成连接结构复杂，致使轴以及毂的制造难度增加。

为了解决上述问题，本发明所提供的轴与毂的新型连接结构对轴1以及毂2提出了如下结构设计：于安装端(轴1用于安装毂2的一端)的端面上设置有连接柱3，于连接端(毂2安装到轴1的安装端后，毂2上与安装端齐平的一端为连接端)的端面上设置有连接环4，当毂2安装到轴1上后，连接环4位于连接柱3的外侧，即连接柱3设置在连接环4(环形结构)的环内，连接环4与连接柱3之间具有间隙并形成安装槽，上述的间隙是指连接环4的内环面与连接柱3的外侧面之间具有间隙。具体地，间隙的形成过程如下：连接柱3的外径小于安装端的外径，连接环4的内径大于连接端的内径。安装槽的槽底朝向与轴向一致，为一个平面，即安装端的端面与所述连接端的端面共面。

于安装槽内设置有环形键5，环形键5为一个独立的用于传递力的部件。在轴1旋转时，其需要对毂2传递作用力以使得毂2能够随轴1转动，那么轴1所需要传递的作用力会通过连接柱3与环形键5的接触以压力形式传递至环形键5上，然后，环形键5再通过与安装槽的接触以压力形式将上述的作用力传递至安装槽上，最后由安装槽将作用力传递给毂2并使得毂2随轴1旋转。

本发明的核心改进构思为：对轴1以及毂2(套或者其他结构)的端部进行改进，通过设置一个环形键5使得作用力在轴1与毂2的端部进行传递。能够实现上述目的的结构具体如下：

实施方式一

连接柱3为圆柱体，连接柱3的轴线与轴1的轴线平行，并且连接柱3的轴线与轴1的轴线不同轴，即连接柱3于轴1上为偏心柱。

具体地，轴1为圆柱体，连接柱3为圆柱体，连接柱3的横截面直径小于轴1的横截面直径，连接柱3设置在轴1的安装端的端面上，在轴1上形成一个偏心轴。

连接柱3设置在轴1上，连接轴1的轴线与轴1的轴线平行且具有一定的偏移量，该偏移量定义为第一偏移量。

连接环4设置在毂2的连接端的端面上，连接环4的一端与毂2的连接端连接，连接环4的外侧面与毂2的外侧面齐平。连接环4的内环面为圆形结构，连接环4设置于毂2上、其内环面相对于毂2的轴线为偏心圆。

毂2具有用于轴1穿过的轴孔(毂2的既有结构)，连接环4设置在毂2上，连接环4的内环轴线相对于轴孔的轴线平行且具有一定的偏移量，该偏移量定义为第二偏移量。

在本实施例中，第一偏移量与第二偏移量大小相同，且连接环4的内环面与连接柱3同心。因此，连接环4与连接柱3之间就能够形成一个圆环槽，即安装槽。连接环4与连接柱3之间所形成的安装槽相对于轴1的轴线为偏心圆环槽。环形键5为圆环结构，环形键5能够卡装在安装槽内。

在本发明的另一个实施方式中，连接柱3采用圆柱体结构设计，连接柱设置在轴1上，连接柱3的轴线与轴1的轴线平行，连接柱3于轴1上为偏心柱。连接环4的内环面为圆形结构，连接环4设置于毂2上，连接环4的内环面(内环面的横截面形状为圆形)相对于毂2的轴线为偏心圆，连接环4的内环面与连接柱同心；轴与毂装配后，连接环4的内环面的轴线与连接柱3的轴线平行，且相对于连接柱3的轴线偏心，由连接环4与连接柱3形成的安装槽为异形环形槽(由于安装槽的外边界面与安装槽的内边界面不同心，因此环形槽的宽度不同，使其形成一个异形的环形槽)。环形键5需要安装到安装槽内，因此，环形键5的轮廓形状与安装槽形状适配。

为了提高连接柱3与轴1之间的连接强度，以及提高连接环4与毂2之间的连接强度，以及提高环形键5的结构强度，本发明提出：连接柱3一体成型于轴1上；连接环4一体成型于毂2上；环形键5为一体式结构。

为了避免环形键5从安装槽中脱落，本发明还设置了端盖6，端盖6设置于轴1的安装端上，端盖6的一侧面与连接柱3以及连接环4相抵；于连接柱3的端面上设置有螺栓孔，端盖6上设置有端盖通孔，穿过端盖通孔于端盖6上设置有与螺栓孔螺纹配合的连接螺栓7。

具体地，螺栓孔的孔轴线与连接柱3的轴线平行；螺栓孔设置有两个，两个螺栓孔以连接柱3的轴线为对称中心对称设置。螺栓孔的作用为实现端盖6在轴1上的安装，因此，可以根据设计需要，螺栓孔可以为一个、两个、三个(多个)。

进一步地，端盖6外缘范围不大于安装端的外缘范围，通俗来说，就是端盖6安装在轴1的安装端上，其外缘不会超过轴1的外缘。

具体地，连接柱3、连接环4以及环形键5的高度一致；连接柱3的外侧面与环形键5的内环面完全贴合，环形键5的外侧面与连接环4的内环面完全贴合。上述结构的优化有利于各机械构部件的受力均衡，并最大限度囊括环形键5的受压体积，以增强整体结构的扭矩传递能力。并且，各部件之间采用面-面接触形式，其能够避免由于缝隙存在而出现部件之间晃动造成局部结构受力不均或受力集中而造成局部结构崩坏问题的出现。

而且，上述的部件之间的“面”与“面”之间完全贴合，还能够增加部件之间的连接强度，提高力的传递能力，保证轴1和毂2之间旋转运动传递的稳定性。

实施例二

与上述结构相近似，不同的是：连接柱3设置在轴1上，其可以采用横截面为三角形、椭圆形、矩形或者多边形等非圆形的柱体结构。相应地，在毂2上所设置的连接环4，其内环面采用与连接柱3的横截面形状相同的结构，例如当连接柱3的横截面为三角形时，连接环4的内环面也为三角形。连接柱3与连接环4的内环面同轴设置。

在本实施例中，可以通过形状对环形键5进行限位，避免在轴1旋转时，环形键5相对于轴1以及毂2发生转动。

本发明所提供的环形键5为应用在轴与毂端面上用于传递力的部件，其可以单独使用，也可以与普通平键共同使用，为机械设计工作提供了更大的灵活性。而且，这种环形键5的加工及装配都非常简单，环形键5优选为标准圆环结构，其制造精度也很容易保证。本发明所设计的轴1与毂2之间的扭矩传递方法，可以配合普通键的扭矩传递形式使用，也可以单独使用。本发明能够为机械设计人员提供了一个轴与毂之间连接的全新的设计思路，对传统机械设计方法是一个有益的补充。

本发明利用端面设置的环形键5在轴1与毂2之间传递扭矩的机械设计，其中环形键5为本发明首次设计成型并被提及，属于本发明核心设计元素。

在本发明的一个具体实施方式中，毂2的外缘直径为Φ120，毂2的内环面直径为Φ95，连接柱的横截面直径为Φ65，连接柱以及毂2的内环面的偏心量为5mm。轴1(包括连接柱3)与毂2(包括连接环4)按尺寸加工装配后，连接柱3与连接环4之间将形成一环形凹槽，即安装槽。由于轴1与毂2的偏心都是5mm，安装槽即为一个圆环槽。环形键5的外形也就是一个同心圆环，其厚度与凹槽相等即可，即连接柱3、连接环4以及环形键5的厚度一致。轴1、毂2及环形键5装配完成后，在装配端盖6、连接螺栓7等固定零部件即完成扭矩传递设计。当然，轴1与毂2装配体的端部封挡形式并不仅限于端盖6以及连接螺栓7的设计方案，任一专业机械设计工程师都可以随便举出很多轴端部的封挡形式，在此以端盖6为例，只是为了是说明的实例更完整，并不构成对本发明的限制条件。本发明在轴以及毂的端部用环形键5实现作用力的传递，其设计方案巧妙，加工制造容易，

传递扭矩时使用的是“环形键5”零件的抗挤压能力。众所周知，钢质零件在抗压方面所表现的强度是最高的。因此，这种端面设置环形键5的设计方案，将使轴1与毂2之间，相较于同情况下的普通平键来讲，会获得更大的扭矩传递能力。另外，本发明比较节省空间，可以和普通平键共同使用，互不干涉，本发明利用了轴向空间来传递扭矩，其可以与任何一种径向的扭矩传递形式共同使用，径向扭矩传递形式不限于平键、半圆键、花键、切向键、摩擦环、顶丝、铰制孔螺栓、卡销、胀套、胶黏等等，这为机械工程师的设计工作带来很大的便利。

本发明中，轴1以及毂2的端部安装环形键5，在上述说明中已经详细解读了各部件之间的相互关系。正常来讲，基于上述说明，对于机械设计工程师而言，都可以按附图制造出一套样品来。但需要说明的是，附图中尺寸只是为了说明本方法而使用的实验性数据，具体设计尺寸和扭矩传递能力之间的详细数据在此不便提供。另外，根据轴1和毂2的材料、热处理工艺、键的材料、是否与平键联用等因素，也影响着具体的设计尺寸。针对轴1的直径的推荐性尺寸数据表格，需要仿真计算甚至具体实验才能获得。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。