[發明專利]一種用于不同材料之間消熱應力和熱間隙的軸系機械結構

無效

• 申請號: 201210033155.6
• 申請日: 2012-02-15
• 公開（公告）號: CN102537089A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 梁偉;廖靖宇;高曉東;莊富強;趙人杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: F16C35/08
• 分類號: F16C35/08;F16C35/12
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 許玉明;顧煒

1.一種用于不同材料之間消熱應力和熱間隙的軸系機械結構，其特征在于：所述軸系機械結構由內部軸承座、外殼和若干顆銷釘裝配而成，外殼和內部軸承座上周向均布有若干位置匹配的銷孔，外殼和內部軸承座之間利用具有一定過盈量銷釘進行連接固定；所述銷釘可以在保證連接緊固狀態和機械剛度的前提下，避免環境溫度變化時產生熱間隙，以及有效避免外殼和內部軸承座因熱膨脹系數不同而可能引起的相互擠壓變形。

2.根據權利要求1所述的一種用于不同材料之間消熱應力和熱間隙的軸系機械結構，其特征在于：所述外殼采用密度較小的LY12鋁合金，外徑300mm，內徑250mm，厚度40mm，其周向均布6個Φ8通孔；內部結構件采用機械性能良好的45鋼，外徑248mm，內徑190mm，厚度40mm，其周向均布6個Φ8盲孔，盲孔深18mm。

3.根據權利要求1或2所述的一種用于不同材料之間消熱應力和熱間隙的軸系機械結構，其特征在于：所述外殼和內部軸承座的銷孔均做45°的1mm的倒角；該倒角的作用是：避免因環境溫度變化時銷釘與銷孔邊緣接觸部分因熱變形量不同而相互擠壓產生的應力集中，而導致的銷釘發生變形。

4.根據權利要求1所述的一種用于不同材料之間消熱應力和熱間隙的軸系機械結構，其特征在于：所述軸系機械結構中采用銷釘將徑向存在間隙的外殼和內部軸承座進行緊固；所采用銷釘的材料為鑄銅，其熱膨脹系數為1.67×10^-5m/(K·m)，介于LY12鋁合金和45鋼的熱膨脹系數之間，其中LY12鋁合金和45鋼的熱膨脹系數分別為2.36×10^-5m/(K·m)和1.2×10^-5m/(K·m)，有利于盡量減少環境溫度變化時機械結構內部的熱變形和熱應力；同時由于鑄銅的熱傳導系數可達386W/(K·m)，大于多數常見金屬材料，因此可使外殼和內部軸承座發生有效的熱傳遞，由此避免工作溫度變化過程中機械結構內部溫度出現差異引起額外的熱變形和熱應力。

5.根據權利要求1所述的一種用于不同材料之間消熱應力和熱間隙的軸系機械結構，其特征在于：所采用的銷釘數目為6顆，銷釘尺寸為Φ8且過盈量為2μm，銷釘的數目，形狀和過盈量均經過有限元法優化設計，可使整個結構在環境溫度變化的過程中熱應力合理分布，可有效減小應力集中。

6.根據權利要求2或5所述的一種用于不同材料之間消熱應力和熱間隙的軸系機械結構，其特征在于：該機械結構可在10℃～60℃升溫和10℃～-40℃降溫的工作環境下不產生明顯變形，并且在上述溫度環境中承受1000N的軸承載荷時，其緊固程度和機械剛度仍能得到保證，其一階固有頻率可達到1930Hz。