具体实施方式

现在将参考几个示例实施例来描述本公开。应当理解，这些实施例仅为了使本领域技术人员能够更好地理解并由此实现本公开，而不是对本公开技术方案的范围提出任何限制的目的来描述。

如本文所使用的，术语“包括”及其变体将被解读为意指“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”将被解读为“至少基于部分”。术语“一个实施例”和“实施例”应被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”应理解为“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同或相同的对象。在下面可能包含其他明确的和隐含的定义。除非上下文另外明确指出，否则术语的定义在整个说明书中是一致的。

对于某些诸如电机等的动力设备而言，其外轴(即，输出轴，为了术语的统一，本文中将被称为外轴)上没有键槽结构。往往需要采用胀紧联结套将该外轴与进一步的输出轴连接从而达到输出功率的目的。电机等动力设备在被使用之前，一般需要对其输出扭矩进行测试。在测试时，需要电机的外轴通过适当的方式与测试设备的测试轴连接，由此来测试动力设备的外轴能够输出的最大扭矩。

然而，由于传统的连接方式存在缺陷，因此，在测试最大输出扭矩时，由于施加的负载过大容易导致外轴与测试轴的连接处打滑，从而严重影响到了测试的准确性和可靠性。此外，即使是在动力设备的正常使用过程中，传统的连接方式也存在着不能承载大扭矩的问题。此外，有的动力设备的外轴不但没有键槽结构，而且其中部还设置有盲孔。这造成了采用传统的连接方式更加难以承载大扭矩，进一步提高了动力设备输出大扭矩的难度。

为了解决或者至少部分地解决上述或者其他潜在问题，本公开的实施例提供了一种胀紧联结套100。该胀紧联结套100能够应用于具有盲孔201的外轴200。该外轴200可以是前文中所提到的诸如电机的动力设备的输出轴，也可以是任意其他需要采用胀紧联结套100连接的轴。

图1示出了根据本公开实施例的胀紧联结套100的分解视图。如图1所示，总体上，根据本公开实施例的胀紧联结套100包括外锁紧组件101和输出轴102。这里的输出轴102是与前文中提到的外轴200连接以用来提供动力输出的轴。在该输出轴102上，还设置有内锁紧组件1022。也就是说，根据本公开实施例的胀紧联结套100采用内、外两套锁紧组件，能够显著提高外轴200与输出轴102连接时的输出扭矩。

具体而言，外锁紧组件101被套设在外轴200的端部，并且包括第一连接部1012。输出轴102沿轴向设置在外轴200的端部外。除了内锁紧组件1022外，输出轴102还包括第二连接部1021。第一连接部1012能够与第二连接部1021耦合从而将外锁紧组件101和输出轴102朝向彼此拉动。

如图1所示，在一些实施例中，为了便于第一连接部1012和第二连接部1021的耦合，第一连接部1012可以具有法兰部(为了便于描述，后文中将被称为第一法兰部)和沿周向布置在第一法兰部上的多个螺纹孔1015，如图1和图2所示。第二连接部1021也可以采用法兰结构，并且包括第二法兰部和沿周向形成在第二法兰部上的多个紧固通孔1025，如图1和图3所示。

除此之外，第二连接部1021还包括多个紧固件1026。这些紧固件1026能够穿过紧固通孔1025并与形成在第一连接部1012的多个螺纹孔1015啮合，由此来将第一连接部1012和第二连接部1021耦合。以此方式，能够以简单且稳定的结构将外锁紧组件101和输出轴102朝向彼此拉动，从而可以提高胀紧联结套100的可靠性。

应当理解的是，第一连接部1012和第二连接部1021采用上述法兰结构只是示意性的，并不旨在限制本公开的保护范围。第一连接部1012和第二连接部1021采用任意其他适当的耦合方式来将外锁紧组件101和输出轴102朝向彼此拉动也是可能的。例如，在一些替代的实施例中，外锁紧组件101和输出轴102中的一个也可以采用外螺纹结构，另一个采用内螺纹结构。外锁紧组件101和输出轴102通过内、外螺纹的啮合来实现朝向彼此拉动。

在外锁紧组件101和输出轴102朝向彼此拉动的过程中，外锁紧组件101能够朝向外轴200施加进行向内的挤压力，并且内锁紧组件1022能够向外轴200施加径向向外的挤压力。也就是说，根据本公开实施例的胀紧联结套100能够在内、外两个方向上对外轴200施加挤压力，由此能够进一步提高输出扭矩。具体的原理将在下文中做进一步阐述。

在一些实施例中，内锁紧组件1022可以包括内锁紧部1023和内套筒1024，如图1和图3所示。内锁紧部1023可以是从第二法兰部轴向向外轴200伸出的轴。内锁紧部1023和内套筒1024能够被插入到外轴200的盲孔201中，并且内套筒1024布置在盲孔201和内锁紧部1023之间。内锁紧部1023的外径沿插入盲孔201的插入方向D1(也即，从外轴200的端部轴向向内的方向)渐缩，即，外径逐渐减小。内套筒1024的内径也沿插入方向D1渐缩。

类似地，在一些实施例中，外锁紧组件101包括外锁紧部1011和外套筒1014，如图1所示。外锁紧部1011包括锥孔1013和上文中提到的第一连接部1012。外锁紧部1011经由锥孔1013而被套设在外轴200的端部上，并且锥孔1013的内径沿插入方向D1渐缩。外套筒1014也被套设在外轴200的端部上，并且位于外锁紧部1011和外轴200之间。外套筒1014的外径沿插入方向D1渐缩。

为了便于分析外锁紧组件101和内锁紧组件1022的受力，现结合图4的受力分析图来进行描述。图4示出了在使用胀紧联结套100连接后，胀紧联结套100以及外轴在径向上的半部的剖面示意图。图4中由上至下分别是外锁紧部1011、外套筒1014、外轴200、内套筒1024和内锁紧部1023。应当理解的是，为了便于显示，图中的各个部件并未按比例绘制。

先结合图4分析外锁紧组件101的受力。在第一连接部1012和第二连接部1021耦合后，外锁紧部1011会受到拉力F_Le。由于外锁紧部1011的内径和外套筒1014的外径的渐缩结构，该力为产生垂直于外套筒1014的外表面的压力F_Ne和摩擦力F_re。假设外锁紧部1011的内径和外套筒1014的外径的渐缩的角度(锥度角)为α。F_Ne和F_re-可以被分别计算如下。

垂直于外套筒1014的外表面的压力F_Ne作用在外轴200上又会产生垂直于外轴200的内表面的挤压力F_ne和摩擦力F_te。挤压力F_ne和摩擦力F_te分别被计算如下。

由此，单就外锁紧组件101而言，其扭矩T_maxe可以结合公式(1)和公式(2)计算如下。

T_maxe＝μ_e×R_e×F_Le×sinα×cosα (3)

其中μ_e是外套筒1014与外轴200之间的摩擦系数，R_e是外轴200的外径。

基于类似的方法，内锁紧组件1022的扭矩T_maxi可以计算如下。

T_maxi＝μ_i×R_i×F_Li×sinβ×cosβ (4)

其中μ_i是内套筒1024与外轴200之间的摩擦系数，R_i是外轴200的盲孔201的内径，F_Li是在第一连接部1012和第二连接部1021耦合后内锁紧部1023所受到的压力，β是内锁紧部1023的外径和内套筒1024的内径的渐缩的角度(锥度角)。这个角度可以和外锁紧部1011的内表面和外套筒1014的外表面的倾斜角度相同，也可以不相同。

结合公式(3)和(4)可以计算出，采用根据本公开的实施例的胀紧联结套100连接时的总的输出扭矩。

T_max＝T_maxi+T_maxe (5)

由此可以看出，通过采用根据本公开实施例的胀紧联结套100，由于采用了内锁紧组件1022和外锁紧组件101，所能提供的输出扭矩显著提高，从而有效地避免了由于施加的扭矩过大而打滑的问题。此外，由于会同时向外轴200施加径向向内和径向向外的挤压力，从而有效地避免了单方向受力而可能造成的外轴200变形等问题，提高了连接的可靠性。

此外，传统的方案中由于结构的原因，传统的胀紧套的套筒和外轴200之间一般最多是线接触。在这种情况下，就需要施加较大的预紧力才能够达到所需的扭矩，并且可能还存在外轴或套筒受力较大而失效的问题。相比之下，根据本公开实施例的胀紧联结套100，由于内套筒1024与外轴200的盲孔201之间以及外套筒1014与外轴200的外壁之间的面接触，从而能够使受力平均分散到接触表面各处。因此，根据本公开实施例的胀紧联结套100不需要太大的预紧力就能实现所需的甚至更大的扭矩。

一方面，预紧力的减小带来了拆卸的便利。传统的方案中，由于所施加的预紧力较大，拆卸十分不便利。根据本公开实施例的胀紧联结套100有效地解决了这个问题。另一方面，传统方案中的线接触还带来一个问题就是应力集中。应力集中容易引起外轴200或者套筒等部件的变形甚至失效的问题，从而造成了传统方案中的连接的可靠性降低。根据本公开实施例的胀紧联结套100由于能够通过面接触来施力，外套筒1014和内套筒1024只需要采用微小的变形能够实现所需的甚至更大的扭矩，从而有效地解决这个问题。

另外，由于根据本公开实施例的胀紧联结套100会同时向外轴200施加径向向内和径向向外的挤压力，因此，可以在外轴的轴向长度较小的情况下实现所需的输出扭矩。这对于诸如机器人等的一些领域而言是特别有利，因为这些领域希望尽可能紧凑的结构和较高的输出扭矩。根据本公开实施例的胀紧联结套100应用于这些领域就能有效地解决这些问题并且达到所需的技术效果。

此外，为了进一步方便拆卸，在一些实施例中，如图1和图3所示，第二连接部1021还可以包括多个拆卸螺纹孔1027。多个拆卸螺纹孔1027可以沿周向布置在第二法兰部上，并且可以与紧固通孔1025间隔排布。拆卸螺纹孔1027适于供拆卸构件耦合在其中。例如，拆卸构件可以是螺栓。当需要拆卸胀紧联结套100时，在紧固件1026被拆卸后，拆卸构件可以被旋拧在拆卸螺纹孔1027中。拆卸构件在旋拧的过程中能够抵推第一连接部1012，以使得外锁紧组件101和输出轴102彼此远离。以此方式，能够轻松地将胀紧联结套100从外轴200上拆除。

通过上述描述可以看出，根据本公开实施例的胀紧联结套100不会以任何方式使外轴200产生变形或者物理上的损坏。这特别适用于对测试动力设备进行测试的情况。在测试完成之后，外轴200能够保持原样而不会产生任何应力和变形等，从而利于动力设备后续的使用。

在一些实施例中，为了促进外套筒1014的微小变形，在一些实施例中，外套筒1014可以包括至少一条沿轴向至少部分地贯穿外套筒1014的裂缝(下文中将被称为第一裂缝1016)，如图5至图7所示。图5示出了外套筒1014具有一条贯穿外套筒1014的整个长度的第一裂缝1016，由此利于外套筒1014在受力过程中产生微小变形。

图6示出了外套筒1014可以包括多个第一裂缝1016。这些第一裂缝1016从外套筒1014的一端轴向贯穿外套筒1014的一部分。图7示出了外套筒1014所包括的多个第一裂缝1016并非从一端开始贯穿外套筒1014的一部分，而是从外套筒1014轴向上的两端贯穿外套筒1014的一部分，并且这些第一裂缝1016交替排列。以此方式，能够进一步促进外套筒1014的变形，并由此促进外套筒1014与外锁定部1011之间以及外套筒1014以及外轴200之间的面接触。

在实际的应用中，第一裂缝1016还可以存在其他的方式。例如，在一些实施例中，外套筒1014可以包括多条轴向贯穿外套筒1014的全长的第一裂缝1016，以由此将外套筒1014分成多个部分。例如，图8示出了外套筒1014可以包括两条轴向贯穿全长的第一裂缝1016，以由此将外套筒1014分成两个套筒部分。以此方式，使得套筒部分能够便利地布置在外周的径向凹入槽202中，如图9所示，从而使得外套筒1014更便于安装且不容易脱落。

类似地，内套筒1024也可以采用与外套筒1014类似的结构，即，内套筒1024也可以包括至少一条沿轴向至少部分地贯穿内套筒1024的第二裂缝1029。图10示出了内套筒1024可以具有一条轴向贯穿内套筒1024的全长的第二裂缝1029。应当理解的是，图10所示的情况只是示意性的，并不旨在限制本公开的保护范围。第二裂缝1029也可以采用与上述第一裂缝1016类似的其他任意适当的结构和方式。例如，在一些实施例中，内套筒1024也可以包括多条轴向贯穿内套筒1024的至少一部分的第二裂缝1029，由此来利于内套筒1024的变形和施力。

此外，在一些实施例中，为了便于与其他部件的连接，在输出轴102上还设置有键槽1028。键槽1028可以被形成在输出轴102的远离外轴200的输出端部附近。键槽1028可以是单键键槽1028，也可以是花键键槽1028。图3中示出了输出轴102的输出端部附近设置了单键键槽1028，由此可以利于输出轴102在于另外的部件连接，从而提高胀紧联结套100的使用便利性。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。