轴毂连接结构的变异优化探讨

轴毂连接结构实现轴与轮毂之间的周向固定并传递转矩。按照轴与轮毂之间传递转矩的方式，可以将轴毂连接结构分为依靠摩擦力传递转矩的方式和依靠接触面形状、通过法向力传递转矩的方式。

图4-6 棘轮结构的变异

根据物理原理进行连接的方法称为锁合。依靠接触面的形状，通过法向力传递转矩的方式称为形锁合连接。图4-7所示的各种非圆截面都可以构成形锁合连接，但是由于非圆截面不容易加工，所以应用较少。应用较多的是在圆截面的基础上，通过打孔、开槽等方法构造出不完整的圆截面，通过变换这些孔或槽的尺寸、数量、形状、位置、方向等参数可以得到多种形锁合连接。图4-8所示为常用的、通过不完整的圆截面构成的形锁合连接结构。

图4-7 非圆截面轴毂连接

a）摆线 b）椭圆形 c）六角形 d）正方形 e）带切口圆形 f）三角形

依靠接触面间的压紧力所派生的摩擦力传递转矩的轴毂连接方式称为力锁合连接。圆柱面过盈连接是最简单的力锁合连接，它通过控制轴和孔的公差带位置关系获得轴与孔的过盈配合，装配后的轴与孔结合紧密，接触面间产生较大的法向压力，可以派生出很大的摩擦力，既可以承担转矩，也可以承担轴向力。但是过盈连接对加工精度要求高，装配和拆卸都不方便，在配合面端部引起较大的应力集中。为了构造装、拆方便的力锁合连接结构，必须使被连接的轴和孔表面间在装配前无过盈，装配后通过调整等方法使表面间产生过盈，拆卸过程则相反。(www.xing528.com)

图4-8 不完整圆截面形锁合连接

a）销连接 b）平键连接 c）花键连接 d）切向键连接 e）半圆键连接 f）紧定螺钉连接

基于这一目的，不同的调整结构派生出不同的力锁合轴毂连接形式，常用的力锁合连接方式有楔键连接、弹性环连接、圆锥面过盈连接、紧定螺钉连接、容差环连接、星盘连接、压套连接、液压胀套连接等，其中有些是通过在结合面间楔入其他零件（楔键、紧定螺钉）或介质（液体）使其产生过盈，有些则是通过调整使零件变形（弹性环、星盘、压套），从而产生过盈。常用的力锁合轴毂连接方式的结构如图4-9所示。这些连接结构中的工作表面为最容易加工的圆柱面、圆锥面和平面，其余为可用大批量加工方法加工的专用零件（如螺纹连接件、星盘、压套等），这是通过变异设计方法设计新型连接结构时必须遵循的原则，否则即使新结构在某些方面具有一些优秀的特性，也难以推广使用。在以上各种连接结构中没有哪一种结构是在各方面的特性都较好的，但是每一种结构都在某一方面或某几方面具有其他结构所没有的优越性，正是这种优越性使它们具有各自的应用范围和不可替代的作用。任何一种新开发的新型连接结构，只有具备某种优于其他结构的突出特性才可能在某些应用中被采用。

图4-9 力锁合轴毂连接

a）楔键连接 b）平端紧定螺钉连接 c）圆柱面过盈连接 d）圆锥面过盈连接 e）弹性环连接f）容差环连接g）压套连接h）星盘连接i）液压胀套连接