[发明专利]用于形成连接件的方法以及连接件

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于形成连接件的接触面和相对接触面的方法，该连接件由至少两个构件组成，用于将压力负载从第一构件传递向至少一个第二构件。本发明还涉及一种采用本发明的方法形成的连接件，该连接件由两个构件组成，用于将压力负载从第一构件传递向第二构件，其中第一构件的接触面与第二构件的相对接触面邻接。

背景技术

本发明这种类型的连接件特别适用于将力(例如支撑力)或者力矩特别是扭矩从第一构件传递向第二构件。一个可行的实施例是轴-轮毂连接，轮毂以压座或收缩座固定在轴上。根据另一实施例，其中一个构件是施压构件，例如压力塞、旋压螺母或者中压缸的活塞杆，另一个构件是支撑元件，例如是框或者类似构件，与所施加的压力反作用。在轧机架中，第一构件例如可以形成为轧机架支柱，第二构件例如可以形成为被支撑在轧机架支柱上的具有丝杠的螺母。

特别在轴-轮毂连接的情况中，从实际损害状况和实验测试结果可知，压力连接上的张力和压力分布具有很高的应力峰值且特别是压力连接的端面附近的压力远远高于分离面的中间区域。这些压力会导致构件在边缘区出现损坏，从而导致塑性变形和出现裂缝，在严重情况下会出现永久性损坏。这些破坏性应力峰值是由于较小的制造上的失误和工作负载下的弹性变形造成的。在Franz G.Kollmann的手册“Welle-Nabe-Verbindung Gestaltung Auslegung Auswahl”(轴-轮毂连接、结构、设计和选择，Springer Verlag 1984，p.50-59和72-80)中谈到这些接合压力中的局部的有限偏差和边缘上的额外应力峰值，并用多个轴-轮毂连接的实施例说明形成方法对接合压力的影响。这本手册的对形成方法的指南非常多。除了建议注意根据DIN标准的峰-谷高度和形状和位置容限外，还有一个建议涉及设计具有预设渐变半径的轴肩。但是，这个对形成方法的建议也不是很有效。

发明内容

因此，本发明的目的是避免现有连接件的上述缺点和提供一种用于形成连接件的接触面和相对接触面的方法，其中，压力负载能够保持基本不变，特别是能够很大程度上避免接触面的边缘区域上的应力峰值。本发明的又一目的是大幅提高连接件的疲劳强度和有效避免永久性损坏。

根据开始提到的那种类型的方法，该目的通过如下方式实现：第一构件的几何支撑面和第二构件的几何支撑面的重叠区域在几何层面上设定为第一构件的接触面和第二构件的相对接触面，接触面和相对接触面完全互相重叠，并且从所设定的接触面和相对接触面的边缘开始，形成凹槽，第一和第二构件的支撑面上的那些接触面和相对接触面以外的区域与接触面和相对接触面具有空间上的偏离。

第一和第二构件的支撑面理解为表示将被互相挤压的两个构件的无边缘连续的平面或空间曲面，所述的面包含在根据本发明的方法形成或限定之前的第一构件的接触面和第二构件的相对接触面。每个支撑面的部分区域的几何形状可以对应于接触面，其中两个支撑面之一也可以完全对应于所限定的接触面。相对的支撑面的重叠区域内的两个平坦或曲状接触面的界定决定了那些在后来必须确保力或转矩的传递的面。通过以优选方式形成的凹槽，每个接触面被相对于支撑面的延伸出部分而界定。在接触面和相对接触面的所有边界(边缘)制作凹槽，即形成凹槽面，从而确保应力峰值大幅降低或甚至避免。

与接触面和相对接触面连接的凹槽形成为凹槽面，其在接触面和相对接触面的切线上分别与接触面和相对接触面近似正交并且以及对于其他支撑面形成为切口。在此的切口理解为是倒圆。凹槽面完全界定了相对于两个构件的其他表面的接触面和相对接触面，并且围绕接触面或相对接触面形成封闭的环形区。由于凹槽面的切线与相关接触面基本正交，所以连接接触面和相对接触面的两个凹槽面形成一个空间弯曲的凹槽面。由于存在与接触面正交的起始于接触边缘的凹槽面，在接触边缘上一直存在的高应力集中问题得到解决，并减轻为凹槽面的切口应力问题，这能够通过一般计算软件得到优化。

凹槽或凹槽面可以设计为其轮廓的剖面近似为椭圆或椭圆拱的一部分。与基于固定倒圆半径的凹槽面相比，我们建议凹槽面的剖面曲线的半径逐步减小然后再增大，从而同样实现使构件的应力峰值达到最小。

考虑到制造时的经济问题，凹槽面的一般切口形状可以采用最新优化软件通过一系列弧线和直线近似形成。