[发明专利]一种用于不同材料之间消热应力和热间隙的轴系机械结构

权利要求书

1.一种用于不同材料之间消热应力和热间隙的轴系机械结构，其特征在于：所述轴系机械结构由内部轴承座、外壳和若干颗销钉装配而成，外壳和内部轴承座上周向均布有若干位置匹配的销孔，外壳和内部轴承座之间利用具有一定过盈量销钉进行连接固定；所述销钉可以在保证连接紧固状态和机械刚度的前提下，避免环境温度变化时产生热间隙，以及有效避免外壳和内部轴承座因热膨胀系数不同而可能引起的相互挤压变形。

2.根据权利要求1所述的一种用于不同材料之间消热应力和热间隙的轴系机械结构，其特征在于：所述外壳采用密度较小的LY12铝合金，外径300mm，内径250mm，厚度40mm，其周向均布6个Φ8通孔；内部结构件采用机械性能良好的45钢，外径248mm，内径190mm，厚度40mm，其周向均布6个Φ8盲孔，盲孔深18mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于不同材料之间消热应力和热间隙的轴系机械结构，其特征在于：所述外壳和内部轴承座的销孔均做45°的1mm的倒角；该倒角的作用是：避免因环境温度变化时销钉与销孔边缘接触部分因热变形量不同而相互挤压产生的应力集中，而导致的销钉发生变形。

4.根据权利要求1所述的一种用于不同材料之间消热应力和热间隙的轴系机械结构，其特征在于：所述轴系机械结构中采用销钉将径向存在间隙的外壳和内部轴承座进行紧固；所采用销钉的材料为铸铜，其热膨胀系数为1.67×10^-5m/(K·m)，介于LY12铝合金和45钢的热膨胀系数之间，其中LY12铝合金和45钢的热膨胀系数分别为2.36×10^-5m/(K·m)和1.2×10^-5m/(K·m)，有利于尽量减少环境温度变化时机械结构内部的热变形和热应力；同时由于铸铜的热传导系数可达386W/(K·m)，大于多数常见金属材料，因此可使外壳和内部轴承座发生有效的热传递，由此避免工作温度变化过程中机械结构内部温度出现差异引起额外的热变形和热应力。

5.根据权利要求1所述的一种用于不同材料之间消热应力和热间隙的轴系机械结构，其特征在于：所采用的销钉数目为6颗，销钉尺寸为Φ8且过盈量为2μm，销钉的数目，形状和过盈量均经过有限元法优化设计，可使整个结构在环境温度变化的过程中热应力合理分布，可有效减小应力集中。

6.根据权利要求2或5所述的一种用于不同材料之间消热应力和热间隙的轴系机械结构，其特征在于：该机械结构可在10℃～60℃升温和10℃～-40℃降温的工作环境下不产生明显变形，并且在上述温度环境中承受1000N的轴承载荷时，其紧固程度和机械刚度仍能得到保证，其一阶固有频率可达到1930Hz。