CN104251754B - 反推型扭转弹簧的扭矩测试工装 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测试应用在汽车发动机皮带涨紧装置中的反推型扭转弹簧的扭矩的工装夹具。一种反推型扭转弹簧的扭矩测试工装，包括两个同轴的工装座，工装座的中心设有垫块，垫块具有螺旋升角，在每个工装座上均安装有一个外套，在两个工装座之间设有定位轴，定位轴的两端分别穿过外套固定在定位轴两端的工装座上，在工装座上安装有外套，在外套的内壁设有制动凸台。本发明提供了一种能有效防止在测试时弹簧两端先涨大影响测试结果，满足弹簧两端圈不并紧磨平的反推型弹簧的扭矩测试的工装夹具；解决了现有技术中存在的对于反推弹簧扭矩测试时由于弹簧两端圈先涨大，使得中间工作圈的扭转位移发生变化，不能准确测得弹簧的扭矩的技术问题。

Description

反推型扭转弹簧的扭矩测试工装

技术领域

本发明涉及一种工装夹具，尤其涉及一种用于测试应用在汽车发动机皮带涨紧装置中的反推型扭转弹簧的扭矩的工装。

背景技术

反推型扭转弹簧，使用于汽车发动机皮带涨紧装置中，是皮带涨紧装置中的关键零部件。使用时通过调整变化弹簧的安装角度和工作扭转角度，使扭转弹簧产生相应的扭矩，达到调节发动机皮带涨紧的功能。

在公开的专利文件中，公开了一种用于固定用在机械或者仪表上的弹簧的装置，“中国专利：一种用于弹簧扭矩测试的固定装置(CN203231844U)”，包括测试机座、固定在测试机座上的第一固定支座和第二固定支座；所述第一固定支座上设置有一个移动圆盘，移动圆盘的靠近第二固定支座的端面上设置有用于固定弹簧的凹槽；所述第二固定支座上固定有安装圆柱，所述安装圆柱上设置有用于安装弹簧的环槽和用于固定弹簧的弹簧卡箍。这个装置并不能测试反推型扭转弹簧，而且两个固定支座之间固定弹簧后，弹簧扭转后容易偏离，测试效果不好。

发明内容

本发明提供了一种结构简单，能有效防止在测试时弹簧两端先涨大影响测试结果，满足弹簧两端圈不并紧磨平的反推型弹簧的扭矩测试的工装；解决了现有技术中存在的对于反推弹簧扭矩测试时由于弹簧两端圈先涨大，使得中间工作圈的扭转位移发生变化，不能准确测得弹簧的扭矩的技术问题。

本发明的上述技术问题是通过下述技术方案解决的：一种反推型扭转弹簧的扭矩测试工装，包括两个同轴的工装座，工装座的中心设有垫块，垫块具有一个与待测试扭转弹簧端部配合的螺旋升角，在每个工装座上均安装有一个外套，在两个工装座之间设有定位轴，定位轴的两端分别穿过外套固定在定位轴两端的工装座上，在工装座上安装有外套，工装座上的垫块、定位轴和外套同心布置，在所述的外套的内壁设有制动凸台。两个工装座的结构相同，两个工装座呈法兰盘状，在工装座上开设螺栓孔，通过螺栓将工装座固定在扭矩试验机的法兰盘连接传动。两个工装座同轴反向旋转，模拟反推弹簧在汽车总成中反推扭转的工作状况。定位轴固定在工装座上，弹簧套接在定位轴上，定位轴对弹簧起到一个导向安装和支撑的作用，弹簧不会跑偏。而且通过定位轴的长度来保证待测试弹簧装在工装座上后的长度，从而可以根据使用状况，进行预装弹簧然后进行测试。垫块具有螺旋升角，将弹簧的两端抵接在垫块上，弹簧被压缩到指定的轴向安装高度后安装到两个工装座之间。在工装座上同时安装有外套，外套的内径大于弹簧的外径，在外套的内壁一体成型有制动凸台，有效避免反推扭转时弹簧两端圈先涨大，确保弹簧中间工作圈的扭转位移，从而提高了测试的准确度，也可以避免由于端圈的涨大，端圈与外套产生异响。由于在汽车发动机皮带涨紧装置上使用的反推型弹簧是端圈不并紧磨平的，因此在工装座的中心要通过垫块对弹簧的两端进行支撑。工装座与垫块是整体加工的。

作为优选，所述的定位轴包括定位轴主体和位于定位轴主体两端的连接轴，连接轴插接在工装座中心的通孔内，定位轴主体的长度为Hd，Hd＝Lg-1，其中Lg为待测试扭转弹簧的安装高度。定位轴外径Dd＝Di min-1.5，其中Di min为弹簧内径的最小值。扭转弹簧的长度略长，因此在弹簧套接在定位轴上时，能将定位轴的两端略微的脱离工装座，使得定位轴与工装座相接触的地方有些许空隙，以避免扭矩测试时定位轴与工装座之间的摩擦力影响测试结果，使得测试结果更精确。因为需要将弹簧套接在定位轴上，反推弹簧扭矩测试时是一种往复运动，弹簧圈涨大再缩小，因此在设计定位轴外径时需要考虑弹簧的最小内径，防止测试时影响弹簧性能。

作为优选，所述的工装座上开设有环形卡槽，卡槽包括制动凸台卡槽和外套卡槽，外套通过卡槽固定在工装座上，凸台卡槽的一端与垫块的螺旋升角的起始位置重合。卡槽的形状根据外套的形状设计，工装座与外套之间是间隙配合，而且凸台卡槽还能帮助外套在工装座内进行定位和安装。凸台卡槽的一端与垫块的起始位置重合，也就是与弹簧的起始位置重合，能保证在工装座反向旋转时，端圈内径变大后马上进行制止，从而提高扭矩测试的准确性。

作为优选，所述的垫块为环形，垫块的内径与定位轴主体的外径相同，垫块的外径与外套的内径相同，垫块的螺旋升角在225°时，升程高度截平。所述的垫块的螺旋角及升程计算如下：α＝actag(t/πD)；t＝(Lg-d)/n；h1＝0.25t；h2＝0.625t，式中：α-螺旋角；D-弹簧中径；t-弹簧节距；Lg-弹簧安装高度；d-弹簧材料线径；n-弹簧工作圈数；h1-90°的升程高度；h2-225°的升程高度。垫块的螺旋升程的设计是按照Lg和弹簧圈数计算在0°～360°的升程角度，由于弹簧的两端并没有并紧磨平，弹簧整体为各圈等螺旋角，节距均匀。因此在平放时，弹簧会有倾斜。设计在升程角在225°时，弹簧正好平齐。通过上述参数的设计，能保证弹簧两端由垫块支撑定位，能更好的进行扭矩测试。

作为优选，所述的制动凸台呈弧状，制动凸台的宽度B＝d+2，其中d为弹簧材料线径；制动凸台的半径Rp＝(De max+ψ₁*Dmax/2πn)/2，其中De max-弹簧外径的最大值；ψ₁-极限位移角，Dmax-弹簧中径的最大值；外套内径Dh＝2*(Rp+A)，其中A为制动凸台的厚度，0.8mm≤A≤1.5mm。外套的高度为h＝2d，其中d为弹簧材料线径。制动凸台的角度为30°～90°，是要保证弹簧的两端在0.25圈内扭转时不先于中间圈产生涨大。制动凸台的设计能保证在反推扭转时弹簧的端圈被凸台限制不会涨大，从而保证中间工作圈的扭转位移。弹簧的外圈是碰不到外套的内径的，在两者之间留有间隙，保证在进行扭矩测试时，不会影响弹簧的变形，也不会因为摩擦力受到影响。制动凸台位于靠近垫块的一侧，能保证对抵接在垫块上的端圈进行限制，而不会影响中间工作圈。

作为优选，定位轴的定位轴主体的长度大于两个外套的长度之和。两个外套之间的是留有间隙的，定位轴的确定弹簧的压缩长度，外套对弹簧起到一个防止两端圈涨大，同时对弹簧两端的一个固定，防止弹簧两端跳出，是的扭矩的测试效果更稳定。

因此，本发明的反推型扭转弹簧的扭矩测试工装具备下述优点：1、在工装座上一体成型有垫块，并且垫块是具备一个螺旋升角的，能让两端不并紧摸牌的弹簧能得到更好的支撑，完成扭矩的测试；2、在外套的内壁上一体成型有制动凸台，能有效避免反推扭转时弹簧两端圈先涨大，确保弹簧中间工作圈的扭转位移；3、定位轴的长度略小于弹簧的指定轴向安装高度，能避免测试时摩擦力的影响，提高测试的结果的准确性。

附图说明

图1是本发明的反推型扭转弹簧的扭矩测试工装的立体使用示意图。

图2是本发明的反推型扭转弹簧的扭矩测试工装的主视剖视图。

图3是图1内的工装座的主视图。

图4是图3的剖视图。

图5是图3内的垫块的螺旋升角放大示意图。

图6是图1内的外套的主视图。

图7是图6的剖视图。

图8是图1内的定位轴的主视图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如图1和2所示，一种反推型扭转弹簧的扭矩测试工装，包括两个相对安装的工装座2，两个工装座2呈法兰盘形状，在工作装2的外圈均布开设有螺栓孔4，通过螺栓7将工作装固定在扭矩试验机的法兰盘(未画出)上。如图3和4和5所示，在工装座2的中心一体成型有横截面为圆形的垫块10，待测试的弹簧3的端面放在垫块10上，垫块10具备有一个螺栓升角，垫块10的螺旋升程的设计在225°位置升程高度截平，使得待测试的弹簧通过垫块的支撑两端平齐，也就是垫块将待测试的弹簧的端面垫平。垫块10的中心开设有一个阶梯状的通孔6，垫块10的通孔内插接有定位轴5，定位轴5包括定位轴主体12和位于定位轴主体12两端的连接轴13(如图8所示)。在工装座2上开设有环形卡槽，环形卡槽开设在垫块10外与垫块10同心。如图6和7所示，在垫块10外的环形卡槽内卡接有外套1，外套1呈环形形，在外套1的内壁一体成型有制动凸台11。制动凸台11与外套1相互平行，制动凸台11的弧度为π/2。对应于外套的形状，环形卡槽包括制动凸台卡槽9和外套卡槽8，外套1与卡槽为间隙配合，外套1通过卡槽固定在工装座上，凸台卡槽9的一端与垫块10的螺旋升角的起始位置S重合。

待测试弹簧两端圈不并紧磨平，待测试弹簧整体为各圈等螺旋角，节距均匀。定位轴的长度大于两个外套的长度之和，定位轴插接在工装座上形成骨架，两个外套之间留有间隙。待测试弹簧的两端抵接在垫块上，待测试弹簧穿接在定位轴上，然后将待测试弹簧压缩到指定轴向安装高度Lg，两端的工装座随着扭矩试验机的旋转而反向相对旋转，如此往复，进行扭矩的测试。因为外套的内壁上的制动凸台，防止了弹簧的两端先涨大，保证了弹簧中间工作圈的扭转位移，而且外套的内壁始终不与弹簧想接触。

为了防止在扭矩测试时，定位轴与工装座之间的摩擦力影响测试结果，对定位轴的高度Hd进行设计，Hd＝Lg-1，定位轴外径Dd设计,Dd＝Di min-1.5，其中Di min为弹簧内径的最小值。

垫块螺旋升程的设计：按Lg和弹簧圈数计算0°～360°的升程角度，在225°位置升程高度截平。垫块内径＝定位轴外径Dd，垫块外径＝外套内径。垫块螺旋角及升程计算如下：

α＝actag(t/πD)；t＝(Lg-d)/n；h1＝0.25t；h2＝0.625t。

式中：α--螺旋角；D--弹簧中径；t--弹簧节距；Lg--弹簧安装高度；d--弹簧材料线径；n--弹簧工作圈数；h1--90°的升程高度；h2--225°的升程高度。

外套设计：制动凸出台内半径Rp＝(De max+ψ1*Dmax/2πn)/2,

凸出台的厚度A按1.3mm，凸出台的宽度B＝d+2；

外套内径设计：Dh＝2*(Rp+A)；外套相对基准高度＝2*d

式中：De max--弹簧外径的最大值；ψ1--极限位移角(单位为弧度)，Dmax--弹簧中径的最大值。

Claims (7)

1.一种反推型扭转弹簧的扭矩测试工装，其特征在于：包括两个同轴的工装座，工装座的中心设有垫块，垫块具有一个与待测试扭转弹簧端部配合的螺旋升角，在每个工装座上均安装有一个外套，在两个工装座之间设有定位轴，定位轴的两端分别穿过外套固定在定位轴两端的工装座上，工装座上的垫块、定位轴和外套同心布置，在所述的外套的内壁设有制动凸台, 所述的制动凸台呈弧状，制动凸台的宽度B=d+2，其中d为弹簧材料线径；制动凸台的半径Rp=(De max +ψ₁*Dmax /2πn)/2，其中De max --弹簧外径的最大值；ψ₁--极限位移角，Dmax--弹簧中径的最大值；外套内径Dh=2*(Rp+A)，其中A为制动凸台的厚度，0.8mm≤A≤1.5mm。

2.根据权利要求1所述的反推型扭转弹簧的扭矩测试工装，其特征在于：所述的定位轴包括定位轴主体和位于定位轴主体两端的连接轴，连接轴插接在工装座中心的通孔内，定位轴主体的长度为Hd，Hd=Lg-1，其中Lg为待测试扭转弹簧的安装高度。

3.根据权利要求1或2所述的反推型扭转弹簧的扭矩测试工装，其特征在于：所述的工装座上开设有环形卡槽，卡槽包括制动凸台卡槽和外套卡槽，外套通过卡槽固定在工装座上，凸台卡槽的一端与垫块的螺旋升角的起始位置重合。

4.根据权利要求1或2所述的反推型扭转弹簧的扭矩测试工装，其特征在于：所述的垫块为环形，垫块的内径与定位轴主体的外径相同，垫块的外径与外套的内径相同，垫块的螺旋升角在225°时，升程高度截平。

5.根据权利要求3所述的反推型扭转弹簧的扭矩测试工装，其特征在于：所述的垫块为环形，垫块的内径与定位轴主体的外径相同，垫块的外径与外套的内径相同，垫块的螺旋升角在225°时，升程高度截平。

6.根据权利要求1或2所述的反推型扭转弹簧的扭矩测试工装，其特征在于：定位轴的定位轴主体的长度大于两个外套的长度之和。

7.根据权利要求5所述的反推型扭转弹簧的扭矩测试工装，其特征在于：定位轴的定位轴主体的长度大于两个外套的长度之和。