專利名稱：銷軸、轉(zhuǎn)動(dòng)連接結(jié)構(gòu)、臂架連接結(jié)構(gòu)和工程機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械連接件領(lǐng)域，具體而言，涉及一種銷軸、轉(zhuǎn)動(dòng)連接結(jié)構(gòu)、臂架連接結(jié)構(gòu)和工程機(jī)械。
背景技術(shù)：
在已有的轉(zhuǎn)動(dòng)連接結(jié)構(gòu)中，銷軸作為連接兩個(gè)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)連接件，具有廣泛的應(yīng)用范圍，被應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域中。而在大型的工程機(jī)械中，銷軸很多時(shí)候用來連接兩個(gè)較大的節(jié)臂，或者連接節(jié)臂和連桿，在工作過程中，銷軸往往不僅要承受剪切力，還要承受彎矩。由于節(jié)臂的結(jié)構(gòu)較大，因此為了連接兩個(gè)節(jié)臂，就需要銷軸具有足夠的長(zhǎng)度，而為了保證銷軸在具有足夠的長(zhǎng)度的情況下，仍具有足夠的連接強(qiáng)度，以承受剪切力和彎矩，銷軸的直徑也需要相應(yīng)地增加， 這樣就會(huì)增大銷軸的重量，使銷軸顯得十分笨重，較大地增加了臂架系統(tǒng)的重量，也給銷軸的安裝和拆卸帶來了很大的不便，極大地增大了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種銷軸、轉(zhuǎn)動(dòng)連接結(jié)構(gòu)、臂架連接結(jié)構(gòu)和工程機(jī)械，能夠在保證銷軸的連接強(qiáng)度的同時(shí)降低銷軸的重量，減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種銷軸，包括空心的軸筒和固定連接在軸筒兩端的實(shí)心的軸端。進(jìn)一步地，軸端的外周壁與軸筒的外周壁相齊平。進(jìn)一步地，至少一個(gè)軸端與軸筒配合的端部設(shè)置有凸起，凸起套設(shè)在軸筒內(nèi)。進(jìn)一步地，凸起的外周壁設(shè)置有外螺紋，軸筒的內(nèi)周壁設(shè)置有與凸起的外螺紋配合的內(nèi)螺紋。進(jìn)一步地，軸筒與軸端之間為焊接，軸筒與軸端之間的連接焊縫位于軸筒的空心段。進(jìn)一步地，凸起為空心結(jié)構(gòu)，且凸起的內(nèi)周表面沿銷軸軸向的長(zhǎng)度大于外周表面沿銷軸軸向的長(zhǎng)度。 進(jìn)一步地，軸端遠(yuǎn)離軸筒的一端的端部具有位于中心的凹槽。進(jìn)一步地，軸端內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)油孔。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種轉(zhuǎn)動(dòng)連接結(jié)構(gòu)，包括至少第一轉(zhuǎn)動(dòng)件和第二轉(zhuǎn)動(dòng)件，第一轉(zhuǎn)動(dòng)件和第二轉(zhuǎn)動(dòng)件通過銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，該銷軸為上述任一種銷軸。進(jìn)一步地，銷軸包括位于第一轉(zhuǎn)動(dòng)件和第二轉(zhuǎn)動(dòng)件內(nèi)的混合受力段，以及位于兩側(cè)的混合受力段之間的純受彎矩段，軸筒沿銷軸的軸向方向貫穿整個(gè)純受彎矩段。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種臂架連接結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)動(dòng)連接的第一節(jié)臂和第二節(jié)臂，第一節(jié)臂套設(shè)于第二節(jié)臂內(nèi)，第一節(jié)臂的連接端的銷軸安裝孔兩端分別固定設(shè)置有軸套座，兩個(gè)軸套座之間通過軸套板固定連接，軸套座孔內(nèi)嵌設(shè)有軸套，第二節(jié)臂的內(nèi)側(cè)面與軸套座的外端面抵接，銷軸穿設(shè)在第二節(jié)臂的銷軸安裝孔以及軸套內(nèi)，該銷軸為上述任一種銷軸，銷軸的軸端設(shè)置在軸套座和第二節(jié)臂內(nèi)，軸筒設(shè)置在兩個(gè)軸套座之間。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種工程機(jī)械，包括用于轉(zhuǎn)動(dòng)連接的銷軸，該銷軸為上述任一種銷軸。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，銷軸包括空心的軸筒和固定連接在軸筒兩端的實(shí)心的軸端。由于銷軸的軸筒段處于整個(gè)銷軸的純受彎力的區(qū)域，因此將軸筒段的不受力或者受力較小區(qū)域挖去，就可以在保證銷軸具有良好的工藝性、剛性、抗疲勞斷裂性能的同時(shí)，有效減輕銷軸的重量，減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。


構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的銷軸的半剖結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了根據(jù)圖I的實(shí)施例的銷軸的左視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出了根據(jù)圖I的實(shí)施例的銷軸的A-A向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的銷軸用于轉(zhuǎn)動(dòng)連接時(shí)的簡(jiǎn)支梁受力分析示意圖；以及圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的銷軸的純受彎矩段的截面應(yīng)力分布示意圖。
具體實(shí)施例方式下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。如圖I至圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種銷軸包括空心的軸筒10和固定連接在軸筒10兩端的實(shí)心的軸端20。結(jié)合參見圖4和圖5所示，在銷軸作為轉(zhuǎn)動(dòng)連接件使用來連接兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件時(shí)，對(duì)其簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)的模型進(jìn)行分析，從圖4中可以看出，在銷軸的兩端處于兩個(gè)連接件的連接位置的部位，不僅受到載荷P的剪力作用，還要受到載荷PL的彎矩作用，因此，銷軸的兩端是同時(shí)受到剪力和彎矩的共同作用的。而在兩個(gè)支撐點(diǎn)之間的部分銷軸，則受到純彎矩作用，具體為銷軸中心兩側(cè)的兩個(gè)L2段。由圖5中的銷軸純受彎矩段的應(yīng)力分布圖可以看出，在彎矩的作用下，截面應(yīng)力成線性分布，且離中性層H越遠(yuǎn)，應(yīng)力就越大，而位于中性層H附近的銷軸區(qū)域，基本上是不受力的。經(jīng)由對(duì)銷軸進(jìn)行有限元分析，并對(duì)銷軸的應(yīng)力分布進(jìn)行模擬可以得知，銷軸的兩端出現(xiàn)剪力高應(yīng)力區(qū)域，而兩端支撐點(diǎn)之間的圓周外表面區(qū)域出現(xiàn)拉壓應(yīng)力高應(yīng)力區(qū)。而銷軸的純受彎矩段的中心軸線周圍應(yīng)力較低，受力變形較小，且銷軸左右兩端的端面處的應(yīng)力也較低，受力變形較小。由上述的分析可知，在銷軸的使用過程中，銷軸的純受彎矩段以及銷軸的兩端端面位置處的應(yīng)力都是很小的，對(duì)于銷軸在連接過程中的受力所起到的作用很小，因此，本發(fā)明在綜合考慮上述因素的情況下，將不會(huì)影響銷軸的工藝性、剛性和抗疲勞斷裂等性能的應(yīng)力較低區(qū)域的材料挖除，這樣，就在不影響銷軸的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和各項(xiàng)性能的情況下，有效地減輕了銷軸的重量，減輕了操作人員裝配和拆卸銷軸的勞動(dòng)強(qiáng)度，也大大減輕了整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)連接結(jié)構(gòu)的重量，使得轉(zhuǎn)動(dòng)連接結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)高強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的銷軸，在受到剪力和彎矩共同作用的兩端部位，即a段和b段，采用實(shí)心的軸端20結(jié)構(gòu)，而對(duì)位于純受彎矩段區(qū)域的銷軸，則采用空心的軸筒10，因此，既不會(huì)影響銷軸的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，又降低了銷軸的重量。為了保證銷軸能夠具有更好的外觀，更方便的安裝結(jié)構(gòu)，更均勻的受力結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，軸端20的外周壁與軸筒10的外周壁相齊平，這就使得軸端20與軸筒10之間具有較好的過渡連接結(jié)構(gòu)，不會(huì)由于外周壁不相適應(yīng)而在使用過程中影響銷軸的性能。為了進(jìn)一步地加強(qiáng)銷軸的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在至少一個(gè)軸端20與軸筒10配合的端部設(shè) 置有凸起21，該凸起21套設(shè)在軸筒10內(nèi)。優(yōu)選地，銷軸兩端的軸端20上均設(shè)置有凸起21。凸起21的外周壁設(shè)置有外螺紋，軸筒10的內(nèi)周壁設(shè)置有與凸起21的外螺紋配合的內(nèi)螺紋，軸端20與軸筒10的連接螺紋位于銷軸的純受彎矩段。該凸起21可以為環(huán)形凸起，也可以為繞軸端20的中心軸線周向分布的多個(gè)凸起。此外，還可以在軸筒10與軸端20之間進(jìn)行焊接，且使軸筒10與軸端20之間的連接焊縫位于銷軸的純受彎矩段。使軸端20與軸筒10的連接焊縫、連接螺紋分布在純受彎矩段，有效降低了焊縫、螺紋受力。軸筒10的內(nèi)壁通過螺紋與軸端20相連，有效降低了連接焊縫的受力，提高了焊縫的疲勞壽命。在其他的實(shí)施例當(dāng)中，也可以使凸起21與軸筒10之間為光軸配合，而使軸端20與軸筒10之間僅為焊接，由于銷軸的凸起21部分主要承受彎矩作用，將凸起21與軸筒10之間設(shè)置為光軸配合，不會(huì)影響銷軸的受力結(jié)構(gòu)，且降低了銷軸的加工難度。而將銷軸與軸端20與軸筒10分開加工，然后進(jìn)行連接，就可以將軸端20與軸筒10分別熱處理之后再焊接成為一個(gè)整體，因此銷軸的內(nèi)外表面都能得到充分地調(diào)制和淬火，大大增加了銷軸的整體強(qiáng)度。為了進(jìn)一步地減輕銷軸的重量，對(duì)于處于銷軸的純受彎矩區(qū)域的凸起21部分，可將其設(shè)置為空心結(jié)構(gòu)，如此既不會(huì)影響銷軸的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，又進(jìn)一步地減輕了銷軸的重量。優(yōu)選地，凸起的內(nèi)周表面沿銷軸軸向的長(zhǎng)度大于外周表面沿銷軸軸向的長(zhǎng)度。為了能夠保證軸端20與軸筒10之間的焊接結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要使焊接部分位于銷軸的純受彎矩段，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，需要使軸端20與軸筒10配合的部分結(jié)構(gòu)也位于銷軸的純受彎矩段內(nèi)，以防止銷軸在使用過程中由于焊接部分處于混合作用力段，而影響焊接結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在這種銷軸結(jié)構(gòu)中，凸起21的空心結(jié)構(gòu)可以從銷軸的純受彎矩段一直延伸到軸端20的混合受力區(qū)域，也即，使凸起21的內(nèi)部空心結(jié)構(gòu)沿銷軸軸向的長(zhǎng)度大于外周表面與軸筒10配合的部分沿銷軸軸向的長(zhǎng)度，這也在不影響銷軸的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，減輕了進(jìn)一步地銷軸的重量。對(duì)于銷軸兩端端面處的應(yīng)力較小的區(qū)域，還可以在軸端20遠(yuǎn)離軸筒10的一端的端部設(shè)置凹槽22，該凹槽22位于軸端20端面的中心，且凹槽22的深度不應(yīng)影響到銷軸的軸端20處于連接狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在銷軸兩端的軸端20內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)油孔23，導(dǎo)油孔23從軸端20的外端面連通至軸端20的外周壁，用于將潤(rùn)滑油等倒入至銷軸與轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)配合面處，以減小銷軸的磨損，延長(zhǎng)銷軸的使用壽命。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種轉(zhuǎn)動(dòng)連接結(jié)構(gòu)包括至少第一轉(zhuǎn)動(dòng)件和第二轉(zhuǎn)動(dòng)件，第一轉(zhuǎn)動(dòng)件和第二轉(zhuǎn)動(dòng)件通過銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，該銷軸為上述的銷軸。該銷軸包括位于第一轉(zhuǎn)動(dòng)件和第二轉(zhuǎn)動(dòng)件內(nèi)的混合受力段，以及位于兩側(cè)的混合受力段之間的純受彎矩段，軸筒10的空心結(jié)構(gòu)沿銷軸的軸向方向貫穿整個(gè)純受彎矩段。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種臂架連接結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動(dòng)連接的第一節(jié)臂和第二節(jié)臂，第一節(jié)臂套設(shè)于第二節(jié)臂內(nèi)，第一節(jié)臂的連接端的銷軸安裝孔兩端分別固定設(shè)置有軸套座，兩個(gè)軸套座之間通過軸套板固定連接，軸套座孔內(nèi)嵌設(shè)有軸套，第二節(jié)臂的內(nèi)側(cè)面與軸套座的外端面抵接，銷軸穿設(shè)在第二節(jié)臂的銷軸安裝孔以及軸套內(nèi)，該銷軸為上述的銷軸，銷軸的軸端20設(shè)置在軸套座和第二節(jié)臂內(nèi)，軸筒10設(shè)置在兩個(gè)軸套座之間。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種工程機(jī)械包括用于轉(zhuǎn)動(dòng)連接的銷軸，該銷軸為上述的銷軸。從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果軸端上設(shè) 有繞軸端中心線對(duì)稱分布的凸起，凸起上遠(yuǎn)離軸端中心線的一邊設(shè)有內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，軸筒為空心軸筒，軸筒的內(nèi)壁分別與凸起遠(yuǎn)離軸端中心線的外周壁相連接，軸筒與凸起相接觸的部分設(shè)有內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，與凸起上的外螺紋結(jié)構(gòu)緊密配合，軸筒的兩端分別與兩軸端焊接，軸端的實(shí)體部分構(gòu)成了銷軸的彎剪組合段，用于抵抗傳遞下來的剪力載荷與彎矩載荷，軸端上的凸起與軸筒連接后形成的空腔段構(gòu)成了銷軸的純彎段，用于抵抗傳遞下來的彎矩載荷量，實(shí)現(xiàn)銷軸材料達(dá)到最優(yōu)分布，有效減少了長(zhǎng)銷軸重量。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種銷軸，其特征在于，包括空心的軸筒(10)和固定連接在所述軸筒(10)兩端的實(shí)心的軸端(20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銷軸，其特征在于，所述軸端(20)的外周壁與所述軸筒(10)的外周壁相齊平。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銷軸，其特征在于，至少一個(gè)所述軸端(20)與所述軸筒(10)配合的端部設(shè)置有凸起(21)，所述凸起(21)套設(shè)在所述軸筒(10)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的銷軸，其特征在于，所述凸起(21)的外周壁設(shè)置有外螺紋，所述軸筒(10)的內(nèi)周壁設(shè)置有與所述凸起(21)的外螺紋配合的內(nèi)螺紋。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的銷軸，其特征在于，所述軸筒(10)與所述軸端(20)之間為焊接，所述軸筒(10)與所述軸端(20)之間的連接焊縫位于所述軸筒(10)的空心段。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的銷軸，其特征在于，所述凸起(21)為空心結(jié)構(gòu)，且所述凸起(21)的內(nèi)周表面沿銷軸軸向的長(zhǎng)度大于外周表面沿銷軸軸向的長(zhǎng)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的銷軸，其特征在于，所述軸端(20)遠(yuǎn)離所述軸筒(10)的一端的端部具有位于中心的凹槽(22)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銷軸，其特征在于，所述軸端(20)內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)油孔(23)。
9.一種轉(zhuǎn)動(dòng)連接結(jié)構(gòu)，包括至少第一轉(zhuǎn)動(dòng)件和第二轉(zhuǎn)動(dòng)件，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)件和所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)件通過銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，其特征在于，所述銷軸為權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的銷軸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)動(dòng)連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述銷軸包括位于所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)件和所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)件內(nèi)的混合受力段，以及位于兩側(cè)的所述混合受力段之間的純受彎矩段， 所述軸筒(10)沿所述銷軸的軸向方向貫穿整個(gè)所述純受彎矩段。
11.一種臂架連接結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)動(dòng)連接的第一節(jié)臂和第二節(jié)臂，所述第一節(jié)臂套設(shè)于所述第二節(jié)臂內(nèi)，所述第一節(jié)臂的連接端的銷軸安裝孔兩端分別固定設(shè)置有軸套座，兩個(gè)所述軸套座之間通過軸套板固定連接，所述軸套座孔內(nèi)嵌設(shè)有軸套，所述第二節(jié)臂的內(nèi)側(cè)面與所述軸套座的外端面抵接，銷軸穿設(shè)在所述第二節(jié)臂的銷軸安裝孔以及所述軸套內(nèi)，其特征在于，所述銷軸為權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的銷軸，所述銷軸的軸端(20)設(shè)置在所述軸套座和所述第二節(jié)臂內(nèi)，所述軸筒(10)設(shè)置在兩個(gè)所述軸套座之間。
12.—種工程機(jī)械，包括用于轉(zhuǎn)動(dòng)連接的銷軸，其特征在于，所述銷軸為權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的銷軸。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種銷軸、轉(zhuǎn)動(dòng)連接結(jié)構(gòu)、臂架連接結(jié)構(gòu)和工程機(jī)械。該銷軸包括空心的軸筒(10)和固定連接在軸筒(10)兩端的實(shí)心的軸端(20)。根據(jù)本發(fā)明的銷軸，能夠在保證銷軸的連接強(qiáng)度的同時(shí)降低銷軸的重量，減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
文檔編號(hào)F16C11/00GK102797741SQ20121027386
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月2日
發(fā)明者余德海, 李鄉(xiāng)安, 鄺昊 申請(qǐng)人:中聯(lián)重科股份有限公司