CN107812866A - 全自动扭杆弹簧扭转加工试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动扭杆弹簧扭转加工试验台，为克服现有技术存在自动化程度低的问题，其包括固定底座、扭转伺服加载监测系统、移动尾座、自动上下料系统与自动装卸夹系统；自动装卸夹系统包括左顶出气缸组件与右顶出气缸组件；左顶出气缸组件包括左顶出气缸与左顶出组件；右顶出气缸组件包括右顶出组件；扭转伺服加载监测系统安装在固定底座的左侧，移动尾座安装在固定底座的右侧，自动上下料系统位于固定底座的中间处，左顶出气缸安装在主减速机左侧的固定底座上，左顶出组件安装在扭转伺服加载监测系统中自制空心轴与右半空回传动机构上；右顶出气缸组件安装在移动尾座中的尾座上，左顶出组件的左顶尖与右顶出组件的右顶尖的回转轴线共线。

Description

全自动扭杆弹簧扭转加工试验台

技术领域

本发明涉及一种全自动的扭转加工试验设备，更确切地说，本发明涉及一种全自动扭杆弹簧扭转加工试验台。

背景技术

对扭杆弹簧类零件进行强扭加工，是提高零件扭转力学性能和检测其内部有无缺陷的重要手段，对扭杆弹簧类零件进行扭转加工的试验设备主要涉及液压扭转试验台和电机驱动扭转试验台。液压扭转试验台存在如下缺陷：控制精度低，采样数据少，在使用过程中存在漏油现象等。

中国专利授权公告号为CN102162780A，授权公告日为2013.03.20，专利名称为“扭力轴数控强力扭转测试试验台”，该申请案公开了一种能够对履带式行走车辆的扭力轴进行大扭矩测试的数控试验设备。但是，专利中介绍的试验台自动化程度不高，其上下料和装卸夹过程均需要人工辅助完成，试验效率低。

中国专利授权公告号为CN104568609A，授权公告日为2015.11.18，专利名称为“一种扭杆弹簧的自动扭转试验装置及其方法”，该申请案公开了一种扭杆弹簧的自动扭转试验装置，该装置设计完成的上料传送模块、工位自动装配模块和下料传送模块，实际占用空间较大，不利于空间有限的生产场所使用。扭杆弹簧的两端花键部位均需要固定，而该申请案对其介绍不详。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有扭转加工试验台存在的自动化程度低的问题，提供了一种全自动扭杆弹簧扭转加工试验台。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台包括固定底座、扭转伺服加载监测系统、移动尾座、自动上下料系统与自动装卸夹系统；

所述的自动装卸夹系统包括左顶出气缸组件与右顶出气缸组件；左顶出气缸组件包括左顶出气缸(19)与左顶出组件；右顶出气缸组件包括右顶出气缸(13)与右顶出组件；

所述的扭转伺服加载监测系统安装在固定底座的左侧，移动尾座安装在固定底座的右侧，自动上下料系统安装在固定底座的中间处，扭转伺服加载监测系统中的主减速机的自制空心轴的回转轴线与移动尾座中的尾座的阶梯孔的回转轴线共线；自动上下料系统中的二号V型固定支架与一号V型固定支架相互平行地并沿底座的纵向对称地安装在底座上，二号V型固定支架与一号V型固定支架的所处平面和底座的纵向对称面垂直；左顶出气缸采用螺栓与气缸支撑架安装在主减速机左侧的固定底座上，左顶出组件安装在自制空心轴与扭转伺服加载监测系统中的右半空回传动机构上；右顶出气缸与右顶出组件安装在移动尾座中的尾座上，左顶出组件中的左顶尖与右顶出组件中的右顶尖的回转轴线共线。

技术方案中所述的扭转伺服加载监测系统还包括伺服电机、蜗轮蜗杆减速机、联轴器、空回传动机构、传动机构支撑座、二号角度编码器与锁紧盘；所述的空回传动机构包括左半空回传动机构与右半空回传动机构；所述的伺服电机固定安装在固定底座的左上角处，蜗轮蜗杆减速机安装在伺服电机的正后方，蜗轮蜗杆减速机与伺服电机之间采用联轴器连接，主减速机安装在蜗轮蜗杆减速机与伺服电机的右侧，蜗轮蜗杆减速机与主减速机通过联轴器连接，自制空心轴安装在主减速机的主减速机输出空心轴中，锁紧盘套装在主减速机输出空心轴的左端，传动机构支撑座安装在主减速机的右侧，自制空心轴与传动机构支撑座通过左半空回传动机构与右半空回传动机构连接，二号角度编码器安装在左半空回传动机构的下方，二号角度编码器与半空回传动机构之间为轮齿啮合连接。

技术方案中所述的左半空回传动机构为空心阶梯圆盘式结构件，空心阶梯圆盘件的中心通孔壁上沿轴向均匀地设置有矩形花键槽，左半空回传动机构的中心通孔壁上的矩形花键槽与自制空心轴右端的矩形外花键结构相同；空心阶梯圆盘件大直径的外圆柱面上加工出渐开线齿形，空心阶梯圆盘件的外圆柱面上的渐开线齿形与固定在其下方的二号角度编码器的输入轴齿形结构相等；空心阶梯圆盘件小直径的圆环体上沿径向加工有销钉孔，空心阶梯圆盘件的一侧端面上沿圆周方向均匀分布有结构相同的牙嵌式左凸起，空心阶梯圆盘件上的牙嵌式左凸起累加在一起，沿圆周方向上的总布局角度小于180度，使之与右半空回传动机构配合使用产生空回间隙；

所述的右半空回传动机构为空心阶梯圆盘式结构件，空心阶梯圆盘的一左侧端面上均匀地加工有结构相同的沿圆周方向均匀分布的牙嵌式右凸起，空心阶梯圆盘上的牙嵌式右凸起累加在一起，沿圆周方向上的总布局角度小于180度，使之与左半空回传动机构配合使用产生空回间隙；空心阶梯圆盘的另一侧端面加工有圆环体形凸起，圆环体形凸起的外圆周端面用于固定一号角度编码器，圆环体形凸起的内圆周端面用于固定左花键套端盖；空心阶梯圆盘件的内孔为阶梯式通孔，阶梯式通孔的左端为大直径的光孔，阶梯式通孔的右端为小直径孔，大直径的光孔与小直径孔连接处形成了轴向定位用的环形端面，环形端面左侧的大直径的光孔安装有弹簧固定座，环形端面与弹簧固定座的右端面接触连接；阶梯通孔的小直径孔加工有矩形花键，与左花键套的外花键配合连接；右半空回传动机构上的小直径的圆环体通过一号圆锥滚子轴承、轴承挡环与二号圆锥滚子轴承固定安装在传动机构支撑座上，轴承挡环位于一号圆锥滚子轴承与二号圆锥滚子轴承之间。

技术方案中所述的移动尾座还包括尾座法兰、扭矩传感器、尾座座板、步进电机、丝杠、一号直线导轨与二号直线导轨；所述的尾座座板安装在固定底座的右侧，尾座通过一号直线导轨与二号直线导轨安装在尾座座板上，丝杠通过螺母安装在尾座下端的通孔中，丝杠的左端通过轴承安装尾座座板的左侧中间连接板上，丝杠的右端通过轴承安装尾座座板的右侧中间连接板上，步进电机固定安装在尾座座板上，步进电机的输出端与驱动丝杠的右端采用联轴器连接；尾座法兰与扭矩传感器的左端螺栓连接，扭矩传感器的右端与尾座螺栓连接。

技术方案中所述的尾座座板包括2个结构相同的导轨座、中间连接底板与2个结构相同的中间丝杠固定板；所述的导轨座为横截面是直角梯形的直杆类结构件，所述的中间连接底板为矩形平板结构件，所述的2个结构相同的中间丝杠固定板为矩形板类结构件，2个结构相同的中间丝杠固定板的中心处设置有安装丝杠的轴承孔；2个结构相同的导轨座相互平行地放置在固定底座上，2个结构相同的导轨座相对于固定底座的纵向对称面对称放置，2个结构相同的中间连接板放置在2个结构相同的导轨座之间，并位于2个结构相同的导轨座的两端，2个结构相同的中间连接板垂直于位于中间连接板两端的2个结构相同的导轨座，2个结构相同的中间连接板的底面与中间连接底板的上表面之间采用焊接方式连接成一体，2个结构相同的中间连接板的两端与2个结构相同的导轨座之间采用焊接方式连接成一体；2个结构相同的导轨座的内侧长边与中间连接底板的长边之间采用焊接方式连接成一体。

技术方案中所述的尾座为左右对称的结构件，尾座由半圆柱体、矩形平板与倒置的梯形板体组成，半圆柱体、矩形平板与倒置的梯形体由上至下依次连成一体，并且半圆柱体、矩形平板与倒置的梯形体呈左右对称地设置，半圆柱体的长度小于矩形平板与倒置的梯形体的宽度，矩形平板与倒置的梯形体的宽度相等，半圆柱体后端的矩形平板与倒置的梯形体上设置有半圆柱形凹槽，半圆柱体、矩形平板与倒置的梯形体的前端面共面，半圆柱体的前端面上沿回转中心线设置有圆柱形凸起，沿半圆柱体与圆柱形凸起回转中心线设置有阶梯孔，位于前端的孔径大于位于后端的孔径；矩形平板的两端与倒置的梯形体之间设置有矩形横截面的开口向下的和一号直线导轨、二号直线导轨配装的导轨槽，倒置的梯形体的下端设置有开口槽，开口槽中心处设置有安装丝杠的通孔。

技术方案中所述的自动上下料系统包括上料架、轴向定位板、输送料装置与下料架；所述的输送料装置位于固定底座的中心处，上料架安装在输送料装置前侧的固定底座上，下料架安装在输送料装置后侧的固定底座上，上料架、输送料装置与下料架相对于固定底座横向对称面对称布置，上料架与下料架的中间横杆和输送料装置的二号齿轮轴与一号齿轮轴相互平行，并和固定底座的纵向对称面平行；轴向定位板安装在上料架的左侧，轴向定位板中的横向立板与上料架中的两侧支架平行。

技术方案中所述的输送料装置包括左支架机构、右支架机构与输送机构；所述的左支架机构与右支架机构相互平行，输送机构位于左支架机构与右支架机构之间；所述的输送机构包括驱动电机、一号大齿轮、小齿轮、一号曲柄、二号高度调节板、一号V型托举板、二号曲柄、二号大齿轮、二号齿轮轴、三号曲柄、二号V型托举板、三号高度调节板、四号曲柄、齿轮箱体与一号齿轮轴；所述的一号齿轮轴与二号齿轮轴结构相同，一号齿轮轴与二号齿轮轴相互平行地安装在齿轮箱体上，一号齿轮轴和二号齿轮轴之间的距离等于输送料装置中上料工位与加工工位之间的距离，一号齿轮轴与二号齿轮轴的两端从齿轮箱体的左右端伸出，四号曲柄与一号曲柄的一端分别安装在一号齿轮轴的左右两端，三号曲柄与二号曲柄的一端分别安装在二号齿轮轴的左右两端；四号曲柄与三号曲柄的另一端和二号V型托举板的底部通孔铰接，一号曲柄与二号曲柄的另一端和一号V型托举板铰接；一号大齿轮与二号大齿轮分别安装在处于齿轮箱体中副箱体中的一号齿轮轴与二号齿轮轴上，小齿轮安装在一号大齿轮与二号大齿轮之间，小齿轮和一号大齿轮与二号大齿轮之间为啮合连接，驱动电机安装在齿轮箱体中主箱体的右箱壁上，驱动电机输出轴与小齿轮之间为固定连接，二号高度调节板与一号V型托举板之间采用销钉连接，三号高度调节板和二号V型托举板之间采用销钉连接。

技术方案中所述的左顶出组件包括左花键套端盖、左花键套内卡簧圈、左花键套内挡环、一号接近开关、左花键套、左压缩弹簧、弹簧固定座、左顶尖轴套、左推力轴承、左顶尖挡环、左顶尖卡簧圈、左锁紧螺母与左气缸连接螺栓；所述的左顶尖轴套安装在扭转伺服加载监测系统的自制空心轴中，左顶尖安装在左顶尖轴套中，左顶尖的左端采用左推力轴承、左顶尖挡环、左顶尖卡簧圈、左锁紧螺母、左气缸连接螺栓和左顶出气缸的左顶出气缸活塞杆右端连接；左花键套、左压缩弹簧、弹簧固定座安装在扭转伺服加载监测系统的空回传动机构中的右半空回传动机构内，左花键套、左压缩弹簧与弹簧固定座依次接触连接，左顶尖插入弹簧固定座与左压缩弹簧中，左花键套内卡簧圈装入左花键套的左卡簧圈槽内，左花键套内挡环装在左花键套内卡簧圈的右侧，左花键套端盖一号接近开关安装在右半空回传动机构的右端面上。

技术方案中所述的右顶出组件还包括二号接近开关、右花键套端盖、右气缸连接螺栓、右锁紧螺母、右顶尖卡簧圈、右顶尖挡环、右推力轴承、右顶尖轴套、右压缩弹簧、右花键套内卡簧圈、右花键套内挡环与右花键套；所述的右顶尖轴套安装在移动尾座中的尾座上的阶梯孔中，右顶尖安装在右顶尖轴套中，右顶尖的右端采用右气缸连接螺栓、右锁紧螺母、右顶尖卡簧圈、右顶尖挡环与右推力轴承和右顶出气缸的右顶出气缸活塞杆左端连接，右花键套与右压缩弹簧安装在移动尾座中的尾座法兰与尾座上的阶梯孔中，右花键套内卡簧圈安装在右花键套的右卡簧圈槽内，右花键套内挡环安装在右花键套内卡簧圈的左侧，二号接近开关与右花键套端盖安装在尾座法兰的左端面上。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台在上、下料和装、卸、夹过程中实现了全自动化运行，其间无需人工操作，节约了劳动力成本，提高了试验和生产效率；

2.本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台只须更换花键套，便可以适应不同直径大小的扭杆弹簧类零件的自动扭转加工试验；

3.本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台在扭转加工完成进行卸料的过程中，采用气缸顶出的方式，将工件卸下，该方式可以避免损伤工件杆部。

4.本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中的自动上下料部分结构简单、可靠性高、制造使用成本低。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台结构组成的轴测投影视图；

图2为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台结构组成的俯视图；

图3为图2中A-A处的局部剖视图；

图3-1为图3中Ⅰ部分的局部放大视图；

图3-2为图3中Ⅱ部分的局部放大视图；

图3-3为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的下传动机构支撑座结构组成的轴测投影视图；

图3-4为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的下传动机构支撑座从图3-3所处位置的左侧观察，得到的下传动机构支撑座结构组成的轴测投影视图；

图4为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的移动尾座结构组成的轴测投影视图；

图5为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的自动上下料系统结构组成的轴测投影视图；

图5-1为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的一号曲柄结构组成的轴测投影视图；

图6为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的自动上下料系统结构组成的主视图；

图7为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的V型托举板手动调高原理示意图；

图8为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的自动上下料系统的工作原理示意图；

图9-1为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的左半空回传动机构结构组成的轴测投影视图；

图9-2为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的左半空回传动机构从图9-1所处位置的左侧观察，得到的左半空回传动机构结构组成的轴测投影视图；

图10-1为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的右半空回传动机构结构组成的轴测投影视图；

图10-2为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的右半空回传动机构从图10-1所处位置的左侧观察，得到的右半空回传动机构结构组成的轴测投影视图；

图11-1为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的尾座法兰盘结构组成的轴测投影视图；

图11-2为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的尾座法兰盘从图11-1所处位置的左侧观察，得到的尾座法兰盘结构组成的轴测投影视图；

图12为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所加工的一种扭杆弹簧结构组成的轴测投影视图；

图13-1为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的右花键套结构组成的轴测投影视图；

图13-2为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的右花键套从图13-1所处位置的左侧观察，得到的右花键套结构组成的轴测投影视图；

图14-1为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的自制空心轴结构组成的轴测投影视图；

图14-2为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的自制空心轴从图14-1所处位置的左侧观察，得到的自制空心轴结构组成的轴测投影视视图；

图15为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的自动装夹系统的工作流程框图；

图16为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的一号角度编码器结构组成的轴测投影视图；

图17为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的二号角度编码器结构组成的轴测投影视图；

图18为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的尾座结构组成的轴测投影视图；

图19为本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台中所采用的尾座从图18所处位置的顶部观察，得到的尾座结构组成的轴测投影视图；

图中：1.伺服电机，2.蜗轮蜗杆减速机，3.联轴器，4.主减速机，5.空回传动机构，5-1.左半空回传动机构，5-2.右半空回传动机构，6.自动上下料系统，7.尾座法兰，8.扭矩传感器，9.尾座，10.尾座座板，11.步进电机，12.丝杠，13.右顶出气缸，13-1.右顶出气缸活塞杆，14.固定底座，15.传动机构支撑座，15-1.下传动机构支撑座，16.二号角度编码器,17.锁紧盘，18.气缸支撑架，19.左顶出气缸，19-1.左顶出气缸活塞杆，20.一号扭杆弹簧，21.二号扭杆弹簧,22.三号扭杆弹簧,23.左顶尖，24.自制空心轴，25.一号圆锥滚子轴承，26.传动机构支撑座上盖，27.二号圆锥滚子轴承,28.左花键套端盖，29.二号接近开关,30.右花键套端盖，31.左花键套内卡簧圈，32.左花键套内挡环，33.右气缸连接螺栓，34.右锁紧螺母，35.右顶尖卡簧圈，36.右顶尖挡环，37.右推力轴承，38.右顶尖，39.右顶尖轴套，40.右压缩弹簧，41.右花键套内卡簧圈，42.右花键套内挡环，43.右花键套，44.一号接近开关,45.二号轴承端盖,46.一号角度编码器,46-1.固定盘，46-2.测头，47.左花键套，48.轴承挡环，49.左压缩弹簧，50.一号轴承端盖,51.弹簧固定座，53.左顶尖轴套，54.主减速机输出空心轴，55.左推力轴承，56.左顶尖挡环，57.左顶尖卡簧圈，58.左锁紧螺母，59.左气缸连接螺栓，60.一号气缸固定板，61.一号直线导轨,62.二号直线导轨,63.二号气缸固定板，71.下料架，72.上料架，73.轴向定位板，74.驱动电机，75.一号大齿轮，76.小齿轮，77.一号V型固定支架,78.一号高度调节板,79.三号接近开关,80.一号曲柄,81.四号接近开关,82.五号接近开关,83.二号高度调节板,84.一号V型托举板，85.二号曲柄,86.二号大齿轮,87.二号齿轮轴，88.三号曲柄,89.二号V型托举板，90.三号高度调节板,91.六号接近开关,92.七号接近开关,93.四号曲柄,94.八号接近开关,95.四号高度调节板,96.二号V型固定支架,97.齿轮箱体，98.一号齿轮轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

本发明所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台包括有固定底座14、扭转伺服加载监测系统、移动尾座、自动上下料系统6与自动装卸夹系统。

1.参阅图1，所述的固定底座14为采用铸造工艺制成的长方体形的结构件，固定底座14的上表面均匀地设置有若干个结构相同的等横截面的T型槽，结构相同的等横截面的T型槽与固定底座14长边平行，T型槽用以固定试验台中的各零部件。

2.参阅图1，所述的扭转伺服加载监测系统包括伺服电机1、蜗轮蜗杆减速机2、联轴器3、主减速机4、空回传动机构5、传动机构支撑座15、二号角度编码器16与锁紧盘17；

所述的伺服电机1采用全数字交流伺服电机，优选极数为4，额定转速为1500r/min的伺服电机，保证输出转角和转矩的精确控制；

所述的蜗轮蜗杆减速机2与主减速机4通过联轴器3连接配合使用，总减速比优选为1500，实现低转速大扭矩输出，伺服电机1经过蜗轮蜗杆减速机2与主减速机4减速之后，输出转速变化范围为0-1r/min。其中优选具有自锁功能的蜗轮蜗杆减速机2，保证扭转加载后，回弹过程中，扭杆弹簧缓慢释放至自用状态，在释放过程中速度可控制，防止扭杆弹簧扭转惯量过大造成释放速度过快，对传动系统造成反向冲击损害。

所述的联轴器3优选刚性凸缘式联轴器，实现蜗轮蜗杆减速机2的输出轴与主减速机4的输入轴连接；

所述的主减速机4采用标准硬齿面三级平行轴圆柱齿轮减速机，输入轴与输出轴不同心，输出方式为标准空心轴(收缩盘方式)输出，采用锁紧盘17将主减速机输出空心轴54与自制空心轴24紧箍在一起，传递动力。

参阅图14-1与图14-2，所述自制空心轴24为等横截面的空心圆柱体结构，空心圆柱体的左端面和右端面均加工有等直径和等深度的圆环状孔，用以固定左顶尖轴套53，所述圆柱体的右端靠近右端面的位置加工有矩形外花键，用以与左半空回传动机构5-1的矩形花键槽配合传递动力，矩形外花键的右端面与空心圆柱体的右端面之间的圆柱体直径小于矩形外花键的左侧圆柱体直径。

参阅图1、图9-1、图9-2、图10-1与图10-2，所述的空回传动机构5包括左半空回传动机构5-1与右半空回传动机构5-2。

所述的左半空回传动机构5-1与右半空回传动机构5-2通过牙嵌方式啮合传递扭矩，为了实现减速机与扭转夹具的动力分离，保证零件扭转后自由回弹，两牙嵌啮合处设计优选8度的周向间隙，在扭转加载回退的过程中，可以实现左半空回传动机构5-1与右半空回传动机构5-2在8度扭角范围内完全脱离。

左半空回传动机构5-1为空心阶梯圆盘式结构件，空心阶梯圆盘件的中心通孔壁上沿轴向均匀地设置有矩形花键槽，左半空回传动机构5-1的中心通孔壁上的矩形花键槽与自制空心轴24右端的矩形外花键配合传递扭矩；空心阶梯圆盘件的大直径外圆柱面上加工出渐开线齿形，空心阶梯圆盘的外圆柱面上的渐开线齿形可以与固定在下方的二号角度编码器16的输入轴齿形啮合；空心阶梯圆盘件小直径的圆环体上沿径向加工有销钉孔，用以与自制空心轴24的外矩形花键上的销钉孔配合使用，以限制左半空回传动机构5-1的轴向位移；空心阶梯圆盘件的一(右)侧端面上均匀地加工有结构相同的沿圆周方向均匀分布的牙嵌式左凸起，空心阶梯圆盘上的牙嵌式左凸起累加在一起，沿圆周方向上的总布局角度小于180度，使之与右半空回传动机构5-2配合使用过程中产生空回间隙。

右半空回传动机构5-2为空心阶梯圆盘式结构件，空心阶梯圆盘的一(左)侧端面上均匀地加工有结构相同的沿圆周方向均匀分布的牙嵌式右凸起，空心阶梯圆盘上的牙嵌式右凸起累加在一起，沿圆周方向上的总布局角度小于180度，使之与左半空回传动机构5-1配合使用过程中产生空回间隙；空心阶梯圆盘的另一(右)侧端面加工有圆环体形凸起，圆环体形凸起的外圆周端面用于固定一号角度编码器46，圆环体形凸起的内圆周端面用于固定左花键套端盖28；空心阶梯圆盘件的内孔为阶梯式通孔，阶梯式通孔的左端为大直径的光孔，阶梯式通孔的右端为小直径孔，大直径的光孔与小直径孔连接处形成了轴向定位用的环形端面，环形端面左侧的大直径的光孔安装有弹簧固定座51，环形端面与弹簧固定座51的右端面接触连接；阶梯通孔的小直径孔加工有矩形花键，与左花键套47的外花键配合连接以传递扭矩；右半空回传动机构5-2即空心阶梯圆盘中的小直径的圆环体通过一号圆锥滚子轴承25、轴承挡环48与二号圆锥滚子轴承27固定安装在传动机构支撑座15上，轴承挡环48位于一号圆锥滚子轴承25与二号圆锥滚子轴承27之间，来限制一号圆锥滚子轴承25与二号圆锥滚子轴承27的轴向移动；

所述的传动机构支撑座15包括一号圆锥滚子轴承25、二号圆锥滚子轴承27、传动机构支撑座上盖26、下传动机构支撑座15-1、轴承挡环48、一号轴承端盖50、二号轴承端盖45与一号角度编码器46。

参阅图3-3及图3-4，所述的下传动机构支撑座15-1为方形结构件，由中间及两侧立板、顶部半圆形支撑板和底部座板焊接而成。下传动机构支撑座15-1底部座板通过螺栓固定在固定底座14上，传动机构支撑座上盖26通过螺栓固定在下传动机构支撑座15-1顶部半圆形支撑板上。一号轴承端盖50、一号圆锥滚子轴承25、轴承挡环48、二号圆锥滚子轴承27、二号轴承端盖45、一号角度编码器46依次安装在传动机构支撑座上盖26与下传动机构支撑座15-1之间。

参阅图3及图16，所述的机械安装结构为大口径型的一号角度编码器46由固定盘46-1和测头46-2组成；一号角度编码器46的固定盘通过螺栓安装在右半空回传动机构5-2的右端，测头固定在二号轴承端盖45上，用以检测扭杆弹簧的实际扭转角度；所述的机械安装结构为有轴型的二号角度编码器16安装在左半空回传动机构5-1的下方，通过齿轮啮合方式测量主减速机4中主减速机输出空心轴54的扭转角度，在扭转结束回弹过程中，当一号角度编码器46与二号角度编码器16的测量数值变化不一致时，即可判断扭杆弹簧处于自由状态，此时伺服电机停止转动，防止反扭。

3.参阅图4，所述的移动尾座包括尾座法兰7、扭矩传感器8、尾座9、尾座座板10、步进电机11、丝杠12、一号直线导轨61、二号直线导轨62。

参阅图11-1与图11-2，所述的尾座法兰7为圆形的空心盘式结构件，尾座法兰7中心处设置有法兰中心通孔，法兰中心通孔内沿轴向均匀地设置有矩形横截面的内花键槽，内花键槽与右花键套43的外花键配合连接传递扭力；圆形的尾座法兰7的圆周方向上均匀地设置有与扭矩传感器配合的螺栓通孔，尾座法兰7的右端面与扭矩传感器8的左端面接触连接，尾座法兰7上的螺栓通孔与扭矩传感器8上的螺栓通孔对正，两者之间采用螺栓固定连接在一起。

参阅图4，所述的扭矩传感器8为中空圆柱形结构件，其两端设置有法兰盘，即扭矩传感器8由左端法兰盘、中间圆筒与右端法兰盘组成，左端法兰盘、中间圆筒与右端法兰盘依次连成一体，左端法兰盘、中间圆筒与右端法兰盘的回转轴线共线，左端法兰盘与右端法兰盘的圆周方向上均匀地设置有螺栓通孔，左端法兰盘上的螺栓通孔与尾座法兰7上的螺栓通孔结构布局相同，左端法兰盘与尾座法兰7采用螺栓连接，右端法兰盘上的螺栓通孔与尾座9上的螺栓通孔结构相同，右端法兰盘与尾座9采用螺栓固定连接。

所述的尾座座板10由2个结构相同的长方体形的导轨座、中间连接底板和中间连接底板上2个结构相同的中间丝杠固定板焊接而成。

所述的导轨座为横截面是直角梯形的直杆类结构件。所述的中间连接底板为矩形平板结构。所述的2个结构相同的中间丝杠固定板为矩形板类结构件，2个结构相同的中间丝杠固定板的中心处设置有安装丝杠12的轴承孔。

2个结构相同的长方体形的导轨座相互平行地放置在固定底座14上，2个结构相同的长方体形的导轨座相对于固定底座14的纵向对称面对称放置，2个结构相同的中间丝杠固定板放置在2个结构相同的长方体形的导轨座之间，并位于2个结构相同的长方体形的导轨座的两端，2个结构相同的中间丝杠固定板垂直于位于中间连接板两端的2个结构相同的长方体形的导轨座，2个结构相同的中间丝杠固定板的底面与中间连接底板的上表面之间采用焊接方式连接成一体，2个结构相同的中间丝杠固定板的两端与2个结构相同的长方体形的导轨座之间采用焊接方式连接成一体；2个结构相同的长方体形的导轨座的内侧长边与中间连接底板的长边之间采用焊接方式连接成一体；整个尾座座板10采用螺栓固定在底板14上。

参阅图18与图19，所述的尾座9为左右对称的结构件，尾座9由半圆柱体、矩形平板与倒置的梯形板体组成，半圆柱体、矩形平板与倒置的梯形体由上至下依次连成一体，并且半圆柱体、矩形平板与倒置的梯形体呈左右对称地设置，半圆柱体的长度小于矩形平板与倒置的梯形体的宽度，矩形平板与倒置的梯形体的宽度相等，半圆柱体后端的矩形平板与倒置的梯形体上设置有半圆柱形凹槽，半圆柱体、矩形平板与倒置的梯形体的前端面共面，半圆柱体的前端面上沿回转中心线设置有圆柱形凸起，沿半圆柱体与圆柱形凸起回转中心线设置有阶梯孔，位于前端(圆柱形凸起)的孔径大于位于后端(半圆柱体)孔径；矩形平板的两端与倒置的梯形体之间设置有矩形横截面的开口向下的和一号直线导轨61、二号直线导轨62配装的导轨槽，倒置的梯形体的下端设置有开口槽，开口槽中心处设置有安装丝杠12的通孔。

所述的尾座9通过直线导轨(一号直线导轨61、二号直线导轨62)安装在尾座座板10上，尾座9底部连接丝杠螺母副，步进电机11固定在尾座座板10上，驱动丝杠12旋转从而带动尾座9在尾座座板10上移动。

所述的一号直线导轨61和二号直线导轨62结构相同，均为等截面的工字型结构。

4.参阅图5与图6，所述的自动上下料系统包括上料架72、轴向定位板73、输送料装置与下料架71。

所述的上料架72为结构相同的两侧支架与中间横杆通过加强筋焊接而成，两侧支架顶部为具有直角梯形结构的横板，横板的下底边与水平面平行，上底边与下底边夹角为3-5度，以保证扭杆弹簧在自身重力作用下，能够从上料架72的高处滚落至低处为宜。

参阅图2和图5，所述的轴向定位板73为底部固定座板与横向立板焊接而成；轴向定位板73的固定座板通过螺栓固定在固定底座14上，其横向立板的端面法线方向与三号扭杆弹簧22的轴线方向平行。三号扭杆弹簧22的左侧轴端面与轴向定位板73的右侧定位平面接触。

参阅图6，所述的下料架71结构与上料架72结构相似，不同之处在于下料架71的顶部横板左侧具有一块挡板，用以限制扭杆弹簧从下料架上滑落。

所述的输送料装置包括左支架机构、右支架机构与输送料机构。

所述的左支架机构包括六号接近开关91、七号接近开关92、八号接近开关94、四号高度调节板95、二号V型固定支架96；

参阅图5和图6，所述的二号V型固定支架96为丁字形平板结构，平板结构的顶面中间开有V型槽、平板结构的顶面左侧和右侧开有半V型槽，平板结构的底面通过螺栓固定在底板14上，平板结构中间靠近底部位置开有间隔均匀的通孔，通孔在平板结构中的位置高度不一致。

所述的四号高度调节板95为丁字形结构平板，平板结构的顶面结构与所述的二号V型固定支架96的顶面结构相同，平板结构的靠近底部位置开有间隔均匀的通孔，通过销钉将四号高度调节板95固定在二号V型固定支架96上，二号V型固定支架96上的通孔与四号高度调节板95上的通孔配合使用，可以实现四号高度调节板95的高度位置调节；

所述的六号接近开关91、七号接近开关92、八号接近开关94分别固定在四号高度调节板95的靠近V型槽的位置，用以检测四号高度调节板95的响应位置处是否有工件；

所述的右支架机构包括一号V型固定支架77、一号高度调节板78、三号接近开关79、四号接近开关81、五号接近开关82；

一号V型固定支架77结构与二号V型固定支架96结构相同；

一号高度调节板78结构与四号高度调节板95结构相同；

一号V型固定支架77底面通过螺栓固定在底板14上；一号高度调节板78固定在一号V型固定支架77上，其固定方式和高度调节方式与四号高度调节板95固定在二号V型固定支架96上的方式和高度调节方式相同。

所述的三号接近开关79、四号接近开关81、五号接近开关82分别固定在一号高度调节板78的靠近V型槽的位置，用以检测一号高度调节板78的响应位置处是否有工件；

所述的输送机构包括驱动电机74、一号大齿轮75、小齿轮76、一号曲柄80、二号高度调节板83、一号V型托举板84、二号曲柄85、二号大齿轮86、二号齿轮轴87、三号曲柄88、二号V型托举板89、三号高度调节板90、四号曲柄93、齿轮箱体97与一号齿轮轴98。

参阅图5，所述的齿轮箱体97为长方体形结构，箱体内含有一隔板，将整个箱体分成主箱体和副箱体两部分。主箱体内安装有驱动电机74，副箱体内安装有一号大齿轮75、小齿轮76和二号大齿轮86，箱体底板通过螺栓固定在固定底座14上。

所述的一号大齿轮75和二号大齿轮86结构相同，均为标准渐开线圆柱齿轮；

所述的一号齿轮轴98和二号齿轮轴87结构相同，均为等横截面为圆柱形直杆类结构件，一号齿轮轴98和二号齿轮轴87彼此相互平行地安装在齿轮箱体97上，一号齿轮轴98和二号齿轮轴87之间的距离等于输送料装置中上料工位与加工工位之间的距离，一号齿轮轴98固定在副箱体内的部分安装一号大齿轮75，一号齿轮轴98的左右两端分别安装四号曲柄93与一号曲柄80，二号齿轮轴87固定在副箱内的部分安装二号大齿轮86，二号齿轮轴87的左右两端分别安装三号曲柄88与二号曲柄85；

参阅图5与图5-1，所述的一号曲柄80中间部位为横截面为长方形结构的长杆，两端为圆柱形凸起，图5-1中左端凸起称为大连接头，右端凸起称为小连接头，两连接头凸起方向相反，两圆柱形凸起轴心之间的距离为输送料装置中上料工位与加工工位之间距离的1/2，一号曲柄80中的大连接头与一号齿轮轴98的右端固定连接，一号曲柄80中的小连接头与一号V型托举板84的底部连接孔铰接。

所述的二号曲柄85、三号曲柄88和四号曲柄93的结构和连接方式与一号曲柄80的结构和连接方式相同。

参阅图5和图7，所述的二号V型托举板89为长方形的平板结构件，平板结构件的顶面两侧开有两个V型槽，两V型槽的间距等于输送料装置中上料工位与加工工位之间的距离，平板结构件的底部两侧钻有两个通孔，平板结构件中间位置开有水平方向间隔均匀的通孔，各个通孔在垂直方向上高度不一致，平板结构件底部的两个通孔分别与四号曲柄93和三号曲柄88的小头连接。

所述的一号V型托举板84和二号V型托举板89结构相同、连接方式相同。

参阅图5和图7，所述的三号高度调节板90为长方形的平板结构件，平板结构件的顶面两侧开有两个V型槽，两V型槽的间距等于输送料装置中上料工位与加工工位之间的距离，平板结构件的中间位置开有水平方向间隔均匀的通孔，两相邻通孔之间的水平间距与二号V型托举板89的中间相邻通孔之间的间距相同，三号高度调节板90的中间通孔与二号V型托举板89的中间通孔对应，通过销钉连接，可实现两V型槽不同高度位置的调节。

所述的二号高度调节板83的结构和连接方式与三号高度调节板90的结构相同、连接方式相同；

参阅图5，输送料装置采用曲柄四连杆机构工作原理托举工件，避免工件与一号V型固定支架77和二号V型固定支架96相对滑动，损伤工件；图5中，三号扭杆弹簧22、二号扭杆弹簧21和一号扭杆弹簧20分别处于输送料装置的上料工位、扭转工位和下料架71上。在工作过程中，输送料装置中的驱动电机74驱动齿轮副旋转，使一号曲柄80、二号曲柄85、三号曲柄88、四号曲柄93同步同向旋转，从而带动一号V型托举板84和二号V型托举板89同步运动，实现工件在各工位之间移动；输送料装置的工作原理可参阅图8，一号曲柄80和二号曲柄85分别绕一号齿轮轴98和二号齿轮轴87逆时针旋转带动托举架移动，曲柄旋转一周，实现工位1处工件移动至工位2处，工位2处工件移动至工位3处。

参阅图5，一号V型固定支架77和二号V型固定支架96用于托举工件至扭转工位扭转中心下方约1cm位置，为了保证自动装卸夹系统中的左顶尖23和右顶尖38能够顺利顶起工件，适应不同工件直径的变化，一号V型固定支架77、二号V型固定支架96和一号V型托举板84、二号V型托举板89均设置有高度调节板，用于快速调节托举工件的高度至合适位置，便于后续加工。

托举高度调节原理参阅图7。托举架89不连接三号高度调节板90时，托举工件高度距曲柄驱动轴孔之间距离为H1；托举架连接高度调节板时，通过销钉使高度调节板孔T3与孔V3对应连接、孔T6与孔V6对应连接时，托举工件高度距曲柄驱动轴孔高度之间距离变为H2；通过销钉使高度调节板孔T1与孔V1对应连接、孔T4与孔V4对应连接时，托举工件高度距曲柄驱动轴孔高度之间距离变为H3；通过设计V1、V2与V3的高度差，便可以快速调节支撑高度，以适应不同扭杆弹簧轴直径的差异。根据不同扭杆弹簧直径的变化范围，可以设计更多个高度调节孔。

参阅图5，一号V型固定支架77和二号V型固定支架96相互平行地并沿底座14的纵向安装在底座14上，一号V型固定支架77与二号V型固定支架96的所处平面和底座14的纵向对称面垂直，一号V型固定支架77与二号V型固定支架96可沿底座14的纵向向内或向外移动调整两者之间的距离，保证不同长度的一号扭杆弹簧20、二号扭杆弹簧21、三号扭杆弹簧22的质心落在一号V型固定支架77与二号V型固定支架96之间，以适应对不同长度的被加工工件的托举。

自动上下料系统的典型工作过程如下：

1)将三号扭杆弹簧22置于上料架72上，并使三号扭杆弹簧22一端紧贴轴向定位板73放置，三号扭杆弹簧22在自身重力的作用下，滚落至输送料装置中一号V型固定支架77与二号V型固定支架96的上料工位，一号V型固定支架77与二号V型固定支架96上料工位的六号接近开关91和五号接近开关82检测到上料区有件；

2)驱动电机74旋转一周(面对电机输出轴方向为顺时针)，带动一号V型托举板84和二号V型托举板89移动，将三号扭杆弹簧22移动至扭转工位；

3)V型架扭转工位四号接近开关81和七号接近开关92检测到扭转区有件，发送信号给控制系统，自动装卸夹系统开始工作，完成工件的自动装夹、扭转、卸夹工序，完成上述工序之后，工件被再次放置到扭转工位；

4)V型架扭转工位四号接近开关81和七号接近开关92检测到扭转区有件，并且控制系统判断第3)步工作过程完成，自动上下料系统的驱动电机74动作，将三号扭杆弹簧22移动至下料工位，工件在自身重力的作用下，滚落至下料架上，同时上料工位的工件被托举至扭转工位进行下次扭转加工试验。

5.参阅图1与图3，所述的自动装卸夹系统包括左顶出气缸组件与右顶出气缸组件。

所述的左顶出气缸组件包括左顶出气缸19、左顶出组件；

所述的左顶出组件包括左顶尖23、左花键套端盖28、左花键套内卡簧圈31、左花键套内挡环32、左推力轴承55、左顶尖挡环56、左顶尖卡簧圈57、左锁紧螺母58、左气缸连接螺栓59、左顶尖轴套53、左压缩弹簧49、弹簧固定座51、左花键套47与一号接近开关44；

所述的左顶出气缸19优选标准单出杆双作用活塞缸，气缸内安装有位移传感器，可检测活塞杆的伸缩长度，左顶出气缸19的安装方式为切向支座式安装，通过螺栓将其安装在气缸支撑架18上；

参阅图3-1，所述的左顶尖23的尾部钻有盲孔，盲孔的(左端)顶部加工有卡簧槽，用以安装左顶尖卡簧圈57，左顶尖23的头部为锥形顶尖；

参阅图3-2，所述的左花键套内卡簧圈31为标准结构件，与左花键套加工的卡簧孔配合使用；

参阅图3-2，所述的左花键套内挡环32为中空圆形套筒结构件，套筒的高度优选10mm，套筒的外径略小于左花键套47的内光孔直径，大于左花键套的内花键小径，套筒的内径大于左顶尖的直径；

所述的左推力轴承55采用型号为51000的标准推力球轴承，推力轴承的外径略小于左顶尖23的尾部盲孔直径；

所述的左顶尖挡环56结构与所述的左花键套内挡环32结构相似，为中空圆形套筒结构件，左顶尖挡环56的高度优选10mm，左顶尖挡环56的外径略小于左顶尖尾部盲孔的直径，大于左顶尖卡簧圈57的内径，左顶尖挡环56的内径大于左气缸连接螺栓59的螺栓直径；

参阅图3-1，所述的左顶尖卡簧圈57为标准结构件，与左顶尖尾部加工的盲孔内卡簧槽配合使用；

参阅图3-1，所述的左锁紧螺母58为标准结构件，与左气缸连接螺栓59配合使用，用以紧固左气缸连接螺栓59与左顶出气缸活塞杆19-1的连接；

参阅图3-1，所述的左气缸连接螺栓59为标准结构件，与左顶出气缸活塞杆19-1配合使用；

所述的左顶尖轴套53，优选具有自润滑功能的标准轴套；

所述的左压缩弹簧49，选用普通圆柱螺旋压缩弹簧，其弹簧内径应不小于左顶尖23的直径，弹簧丝直径根据使用刚度确定，自由长度优选55mm；

所述的弹簧固定座51，安装在自制空心轴24的右端面上，用以固定左压缩弹簧49；

所述的左花键套47与右花键套43结构相同；

所述的右顶出气缸组件包括右顶出气缸13、一号气缸固定板60与二号气缸固定板63、右顶出组件；

所述的右顶出组件包括右气缸连接螺栓33、右锁紧螺母34、右顶尖卡簧圈35、右顶尖挡环36、右推力轴承37、右顶尖38、右顶尖轴套39、右压缩弹簧40、右花键套内卡簧圈41、右花键套内挡环42、右花键套43、二号接近开关29、右花键套端盖30。

所述的右顶出气缸13与所述的左顶出气缸19结构功能相同；

所述的右气缸连接螺栓33与所述的左气缸连接螺栓59结构功能相同；

所述的右锁紧螺母34与所述的左锁紧螺母58结构功能相同；

所述的右顶尖卡簧圈35与所述的左顶尖卡簧圈57结构功能相同；

所述的右顶尖挡环36与所述的左顶尖挡环56结构功能相同；

所述的右推力轴承37与所述的左推力轴承55结构功能相同；

所述的右顶尖38与所述的左顶尖23结构相同，但长度大小不一致，右顶尖38较左顶尖23稍短一些；

所述的右顶尖轴套39与所述的左顶尖轴套53结构相同，但长度大小不一致，右顶尖轴套39的长度小于左顶尖轴套53的长度；

所述的右压缩弹簧40与所述的左压缩弹簧49结构功能相同；

所述的右花键套内卡簧圈41与所述的左花键套内卡簧圈31结构功能相同；

所述的右花键套内挡环42与所述的左花键套内挡环32结构功能相同；

参阅图13-1和图13-2，所述的右花键套43为中间加工有通孔的圆环体结构件，圆环体的外圆表面加工有矩形花键，其与尾座法兰7的内矩形花键配合传递动力，右花键套43的内孔右侧部分为锥形光孔，中间部位加工有矩形花键，其与扭杆弹簧的端头花键配合使用，传递动力；

参阅图4，所述的一号气缸固定板60与所述的二号气缸固定板63结构相同，右顶出气缸13通过一号气缸固定板60与所述的二号气缸固定板63固定在尾座9上，均为横截面为等横截面的丁字形结构的长条板，两长条板平行地固定在尾座9的右端面上，长条板的左侧立板通过螺栓固定在尾座9的右端，长条板的右侧立板通过螺栓与右顶出气缸13的端面法兰连接；

参阅图3和图3-1，所述的左顶出气缸活塞杆19-1头部钻有螺纹孔，左气缸连接螺栓59可以拧进孔内，并用左锁紧螺母58锁紧，左顶尖23尾部设置有盲光孔，孔内开有安装左顶尖卡簧圈57的卡簧槽，左气缸连接螺栓59大头部位装进左顶尖23尾部的盲光孔内，左顶尖卡簧圈57安装在大头部位左侧的卡簧槽内，大头部位的右端面与顶尖尾部的盲光孔底部不接触，而与左推力轴承55接触连接，左推力轴承55的右端面再与顶尖尾部的盲光孔底部接触连接，继而实现了推力的传递，左气缸连接螺栓59的大头部位与左顶尖卡簧圈57之间装有左顶尖挡环56，实现左顶尖23与左顶出气缸活塞杆19-1连接在一起，不脱离。

所述的右顶出气缸活塞杆13-1与右顶尖38的连接方式和左顶出气缸活塞杆19-1与左顶尖23的连接方式相同。

自动装卸夹系统典型工作过程如下：

1)试验台判断扭转加工条件充分，尾座9移动到待加工位置；

2)左顶出气缸活塞杆19-1和右顶出气缸活塞杆13-1伸出，使左顶尖23与右顶尖38前进，使左顶尖23与右顶尖38顶住待加工的扭杆弹簧左右端的顶尖孔，将待加工的扭杆弹簧抬起，保证被试的扭杆弹簧轴心和左花键套47与右花键套43的旋转中心重合；

3)V型架(左支架机构、右支架机构)的扭转工位传感器(四号接近开关81、七号接近开关92)检测到代加工的扭杆弹簧被顶起，步进电机11和丝杠12驱动尾座9进给(移近扭杆弹簧)，左顶出气缸活塞杆19-1和右顶出气缸活塞杆13-1受压力缩回(此时保持气缸气源压力稳定)，直至代加工的扭杆弹簧左右端部花键和左花键套47与右花键套43配合；

4)此时尾座9若继续进给，则存在四种状态：

(1)待加工的扭杆弹簧两端花键同时进入左花键套47与右花键套43；

(2)待加工的扭杆弹簧两端均未进入左花键套47与右花键套43；

(3)待加工的扭杆弹簧左端花键部分进入左花键套47，右端部分未进入右花键套43；

(4)待加工的扭杆弹簧右端花键部分进入右花键套43，左端部分未进入左花键套47。

以上四种状态是通过二号接近开关29、一号接近开关44检测左花键套47与右花键套43的状态和气缸内的位移传感器检测左顶出气缸活塞杆19-1和右顶出气缸活塞杆13-1的伸缩量进行综合判断；

5)若一号接近开关44、二号接近开关29均检测到左花键套47与右花键套43缩进，且左顶出气缸活塞杆19-1和右顶出气缸活塞杆13-1均处于压缩终了状态，则判断处于第1种状态，此时装夹工作完成，可以进行扭转加载试验。

6)若二号接近开关29、一号接近开关44均检测到左花键套47与右花键套43缩进，且左顶出气缸活塞杆19-1和右顶出气缸活塞杆13-1均处于压缩初始状态，则判断处于第2种状态，此时伺服电机1带动减速机慢速旋转，使左花键套47旋转一定角度(最大旋转角度为：空回传动机构空回量+一个花键齿的角度量)，当花键套内花键孔与扭杆弹簧外花键对准时，弹簧压缩花键套回弹，完成一端花键的对准，左花键套47继续旋转一定角度(最大旋转角度为一个花键齿的角度量)，完成另一端花键的对准工作，当二号接近开关29、一号接近开关44均检测到左花键套47与右花键套43均处于回弹状态，伺服电机1停转，尾座9进给(移近扭转端)，若二号接近开关29、一号接近开关44检测到左花键套47与右花键套43缩进且左顶出气缸活塞杆19-1和右顶出气缸活塞杆13-1均处于压缩终了状态，此时装夹工作完成，可以进行扭转加载试验。

7)若二号接近开关29检测到右花键套43缩进，一号接近开关44检测到左花键套47缩进，且左顶出气缸活塞杆19-1处于压缩终了状态，右顶出气缸活塞杆13-1处于压缩初始状态，则判断处于第3种状态，此时伺服电机1带动减速机慢速旋转，使左花键套47旋转一定角度(最大旋转角度为：空回传动机构空回量+一个花键齿的角度量)，带动扭杆弹簧旋转，当右花键套43内花键孔与扭杆弹簧外花键对准时，右压缩弹簧40压缩花键套回弹，完成右端花键的对准，当二号接近开关29检测到花键套处于未缩进状态，步进电机11和丝杠12驱动尾座9进给(移近扭杆弹簧)，若左顶出气缸接近开关29检测到花键套缩进且左顶出气缸活塞杆19-1和右顶出气缸活塞杆13-1均处于压缩终了状态，此时装夹工作完成，可以进行扭转加载试验。

8)若二号接近开关29与一号接近开关44检测到左花键套47缩进，且右顶出气缸活塞杆13-1处于压缩终了状态，左顶出气缸活塞杆19-1处于压缩初始状态，则判断处于第4种状态，此时伺服电机1带动减速机慢速旋转，使花键套47旋转一定角度(最大旋转角度为：空回传动机构空回量+一个花键齿的角度量)，当左花键套47内花键孔与扭杆弹簧外花键对准时，左压缩弹簧49压缩花键套回弹，完成左端花键的对准，当一号接近开关44检测到左花键套47处于未缩进状态，步进电机11和丝杠12驱动尾座9进给(移近扭杆弹簧)，若一号接近开关44检测到左花键套47缩进且左顶出气缸活塞杆19-1和右顶出气缸活塞杆13-1均处于压缩终了状态，此时装夹工作完成，可以进行扭转加载试验。

9)扭转加载试验结束后，两气缸保持高气压，步进电机11和丝杠12驱动尾座9回退(远离扭杆弹簧)，左顶出气缸活塞杆19-1和右顶出气缸活塞杆13-1顶住工件，随着尾座9退回量增加，左顶出气缸活塞杆19-1和右顶出气缸活塞杆13-1慢慢将工件卸夹，使其回落到V型架上。

Claims (10)

1.一种全自动扭杆弹簧扭转加工试验台，其特征在于，所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台包括固定底座(14)、扭转伺服加载监测系统、移动尾座、自动上下料系统(6)与自动装卸夹系统；

所述的自动装卸夹系统包括左顶出气缸组件与右顶出气缸组件；左顶出气缸组件包括左顶出气缸(19)与左顶出组件；右顶出气缸组件包括右顶出气缸(13)与右顶出组件；

所述的扭转伺服加载监测系统安装在固定底座(14)的左侧，移动尾座安装在固定底座(14)的右侧，自动上下料系统(6)安装在固定底座(14)的中间处，扭转伺服加载监测系统中的主减速机(4)的自制空心轴(24)的回转轴线与移动尾座中的尾座(9)的阶梯孔的回转轴线共线；自动上下料系统(6)中的二号V型固定支架(96)与一号V型固定支架(77)相互平行地并沿底座(14)的纵向对称地安装在底座(14)上，二号V型固定支架(96)与一号V型固定支架(77)的所处平面和底座(14)的纵向对称面垂直；左顶出气缸(19)采用螺栓与气缸支撑架(18)安装在主减速机(4)左侧的固定底座(14)上，左顶出组件安装在自制空心轴(24)与扭转伺服加载监测系统中的右半空回传动机构(5-2)上；右顶出气缸(13)与右顶出组件安装在移动尾座中的尾座(9)上，左顶出组件中的左顶尖(23)与右顶出组件中的右顶尖(38)的回转轴线共线。

2.按照权利要求1所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台，其特征在于，所述的扭转伺服加载监测系统还包括伺服电机(1)、蜗轮蜗杆减速机(2)、联轴器(3)、空回传动机构(5)、传动机构支撑座(15)、二号角度编码器(16)与锁紧盘(17)；所述的空回传动机构(5)包括左半空回传动机构(5-1)与右半空回传动机构(5-2)；

所述的伺服电机(1)固定安装在固定底座(14)的左上角处，蜗轮蜗杆减速机(2)安装在伺服电机(1)的正后方，蜗轮蜗杆减速机(2)与伺服电机(1)之间采用联轴器连接，主减速机(4)安装在蜗轮蜗杆减速机(2)与伺服电机(1)的右侧，蜗轮蜗杆减速机(2)与主减速机(4)通过联轴器(3)连接，自制空心轴(24)安装在主减速机(4)的主减速机输出空心轴(54)中，锁紧盘(17)套装在主减速机输出空心轴(54)的左端，传动机构支撑座(15)安装在主减速机(4)的右侧，自制空心轴(24)与传动机构支撑座(15)通过左半空回传动机构(5-1)与右半空回传动机构(5-2)连接，二号角度编码器(16)安装在左半空回传动机构(5-1)的下方，二号角度编码器(16)与半空回传动机构(5-1)之间为轮齿啮合连接。

3.按照权利要求2所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台，其特征在于，所述的左半空回传动机构(5-1)为空心阶梯圆盘式结构件，空心阶梯圆盘件的中心通孔壁上沿轴向均匀地设置有矩形花键槽，左半空回传动机构(5-1)的中心通孔壁上的矩形花键槽与自制空心轴(24)右端的矩形外花键结构相同；空心阶梯圆盘件大直径的外圆柱面上加工出渐开线齿形，空心阶梯圆盘件的外圆柱面上的渐开线齿形与固定在其下方的二号角度编码器(16)的输入轴齿形结构相等；空心阶梯圆盘件小直径的圆环体上沿径向加工有销钉孔，空心阶梯圆盘件的一侧端面上沿圆周方向均匀分布有结构相同的牙嵌式左凸起，空心阶梯圆盘件上的牙嵌式左凸起累加在一起，沿圆周方向上的总布局角度小于180度，使之与右半空回传动机构(5-2)配合使用产生空回间隙；

所述的右半空回传动机构(5-2)为空心阶梯圆盘式结构件，空心阶梯圆盘的一左侧端面上均匀地加工有结构相同的沿圆周方向均匀分布的牙嵌式右凸起，空心阶梯圆盘上的牙嵌式右凸起累加在一起，沿圆周方向上的总布局角度小于180度，使之与左半空回传动机构(5-1)配合使用产生空回间隙；空心阶梯圆盘的另一侧端面加工有圆环体形凸起，圆环体形凸起的外圆周端面用于固定一号角度编码器(46)，圆环体形凸起的内圆周端面用于固定左花键套端盖(28)；空心阶梯圆盘件的内孔为阶梯式通孔，阶梯式通孔的左端为大直径的光孔，阶梯式通孔的右端为小直径孔，大直径的光孔与小直径孔连接处形成了轴向定位用的环形端面，环形端面左侧的大直径的光孔安装有弹簧固定座(51)，环形端面与弹簧固定座(51)的右端面接触连接；阶梯通孔的小直径孔加工有矩形花键，与左花键套(47)的外花键配合连接；右半空回传动机构(5-2)上的小直径的圆环体通过一号圆锥滚子轴承(25)、轴承挡环(48)与二号圆锥滚子轴承(27)固定安装在传动机构支撑座(15)上，轴承挡环(48)位于一号圆锥滚子轴承(25)与二号圆锥滚子轴承(27)之间。

4.按照权利要求1所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台，其特征在于，所述的移动尾座还包括尾座法兰(7)、扭矩传感器(8)、尾座座板(10)、步进电机(11)、丝杠(12)、一号直线导轨(61)与二号直线导轨(62)；

所述的尾座座板(10)安装在固定底座(14)的右侧，尾座(9)通过一号直线导轨(61)与二号直线导轨(62)安装在尾座座板(10)上，丝杠(12)通过螺母安装在尾座(9)下端的通孔中，丝杠(12)的左端通过轴承安装尾座座板(10)的左侧中间连接板上，丝杠(12)的右端通过轴承安装尾座座板(10)的右侧中间连接板上，步进电机(11)固定安装在尾座座板(10)上，步进电机(11)的输出端与驱动丝杠(12)的右端采用联轴器连接；尾座法兰(7)与扭矩传感器(8)的左端螺栓连接，扭矩传感器(8)的右端与尾座(9)螺栓连接。

5.按照权利要求4所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台，其特征在于，所述的尾座座板(10)包括2个结构相同的导轨座、中间连接底板与2个结构相同的中间丝杠固定板；

所述的导轨座为横截面是直角梯形的直杆类结构件，所述的中间连接底板为矩形平板结构件，所述的2个结构相同的中间丝杠固定板为矩形板类结构件，2个结构相同的中间丝杠固定板的中心处设置有安装丝杠(12)的轴承孔；

2个结构相同的导轨座相互平行地放置在固定底座(14)上，2个结构相同的导轨座相对于固定底座(14)的纵向对称面对称放置，2个结构相同的中间连接板放置在2个结构相同的导轨座之间，并位于2个结构相同的导轨座的两端，2个结构相同的中间连接板垂直于位于中间连接板两端的2个结构相同的导轨座，2个结构相同的中间连接板的底面与中间连接底板的上表面之间采用焊接方式连接成一体，2个结构相同的中间连接板的两端与2个结构相同的导轨座之间采用焊接方式连接成一体；2个结构相同的导轨座的内侧长边与中间连接底板的长边之间采用焊接方式连接成一体。

6.按照权利要求4所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台，其特征在于，所述的尾座(9)为左右对称的结构件，尾座(9)由半圆柱体、矩形平板与倒置的梯形板体组成，半圆柱体、矩形平板与倒置的梯形体由上至下依次连成一体，并且半圆柱体、矩形平板与倒置的梯形体呈左右对称地设置，半圆柱体的长度小于矩形平板与倒置的梯形体的宽度，矩形平板与倒置的梯形体的宽度相等，半圆柱体后端的矩形平板与倒置的梯形体上设置有半圆柱形凹槽，半圆柱体、矩形平板与倒置的梯形体的前端面共面，半圆柱体的前端面上沿回转中心线设置有圆柱形凸起，沿半圆柱体与圆柱形凸起回转中心线设置有阶梯孔，位于前端的孔径大于位于后端的孔径；矩形平板的两端与倒置的梯形体之间设置有矩形横截面的开口向下的和一号直线导轨(61)、二号直线导轨(62)配装的导轨槽，倒置的梯形体的下端设置有开口槽，开口槽中心处设置有安装丝杠(12)的通孔。

7.按照权利要求1所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台，其特征在于，所述的自动上下料系统(6)包括上料架(72)、轴向定位板(73)、输送料装置与下料架(71)；

所述的输送料装置位于固定底座(14)的中心处，上料架(72)安装在输送料装置前侧的固定底座(14)上，下料架(71)安装在输送料装置后侧的固定底座(14)上，上料架(72)、输送料装置与下料架(71)相对于固定底座(14)横向对称面对称布置，上料架(72)与下料架(71)的中间横杆和输送料装置的二号齿轮轴(87)与一号齿轮轴(98)相互平行，并和固定底座(14)的纵向对称面平行；轴向定位板(73)安装在上料架(72)的左侧，轴向定位板(73)中的横向立板与上料架(72)中的两侧支架平行。

8.按照权利要求7所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台，其特征在于，所述的输送料装置包括左支架机构、右支架机构与输送机构；

所述的左支架机构与右支架机构相互平行，输送机构位于左支架机构与右支架机构之间；

所述的输送机构包括驱动电机(74)、一号大齿轮(75)、小齿轮(76)、一号曲柄(80)、二号高度调节板(83)、一号V型托举板(84)、二号曲柄(85)、二号大齿轮(86)、二号齿轮轴(87)、三号曲柄(88)、二号V型托举板(89)、三号高度调节板(90)、四号曲柄(93)、齿轮箱体(97)与一号齿轮轴(98)；

所述的一号齿轮轴(98)与二号齿轮轴(87)结构相同，一号齿轮轴(98)与二号齿轮轴(87)相互平行地安装在齿轮箱体(97)上，一号齿轮轴(98)和二号齿轮轴(87)之间的距离等于输送料装置中上料工位与加工工位之间的距离，一号齿轮轴(98)与二号齿轮轴(87)的两端从齿轮箱体(97)的左右端伸出，四号曲柄(93)与一号曲柄(80)的一端分别安装在一号齿轮轴(98)的左右两端，三号曲柄(88)与二号曲柄(85)的一端分别安装在二号齿轮轴(87)的左右两端；四号曲柄(93)与三号曲柄(88)的另一端和二号V型托举板(89)的底部通孔铰接，一号曲柄(80)与二号曲柄(85)的另一端和一号V型托举板(84)铰接；一号大齿轮(75)与二号大齿轮(86)分别安装在处于齿轮箱体(97)中副箱体中的一号齿轮轴(98)与二号齿轮轴(87)上，小齿轮(76)安装在一号大齿轮(75)与二号大齿轮(86)之间，小齿轮(76)和一号大齿轮(75)与二号大齿轮(86)之间为啮合连接，驱动电机(74)安装在齿轮箱体(97)中主箱体的右箱壁上，驱动电机(74)输出轴与小齿轮(76)之间为固定连接，二号高度调节板(83)与一号V型托举板(84)之间采用销钉连接，三号高度调节板(90)和二号V型托举板(89)之间采用销钉连接。

9.按照权利要求1所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台，其特征在于，所述的左顶出组件包括左花键套端盖(28)、左花键套内卡簧圈(31)、左花键套内挡环(32)、一号接近开关(44)、左花键套(47)、左压缩弹簧(49)、弹簧固定座(51)、左顶尖轴套(53)、左推力轴承(55)、左顶尖挡环(56)、左顶尖卡簧圈(57)、左锁紧螺母(58)与左气缸连接螺栓(59)；

所述的左顶尖轴套(53)安装在扭转伺服加载监测系统的自制空心轴(24)中，左顶尖(23)安装在左顶尖轴套(53)中，左顶尖(23)的左端采用左推力轴承(55)、左顶尖挡环(56)、左顶尖卡簧圈(57)、左锁紧螺母(58)、左气缸连接螺栓(59)和左顶出气缸(19)的左顶出气缸活塞杆(19-1)右端连接；左花键套(47)、左压缩弹簧(49)、弹簧固定座(51)安装在扭转伺服加载监测系统的空回传动机构(5)中的右半空回传动机构(5-2)内，左花键套(47)、左压缩弹簧(49)与弹簧固定座(51)依次接触连接，左顶尖(23)插入弹簧固定座(51)与左压缩弹簧(49)中，左花键套内卡簧圈(31)装入左花键套(47)的左卡簧圈槽内，左花键套内挡环(32)装在左花键套内卡簧圈(31)的右侧，左花键套端盖(28)一号接近开关(44)安装在右半空回传动机构(5-2)的右端面上。

10.按照权利要求1所述的全自动扭杆弹簧扭转加工试验台，其特征在于，所述的右顶出组件还包括二号接近开关(29)、右花键套端盖(30)、右气缸连接螺栓(33)、右锁紧螺母(34)、右顶尖卡簧圈(35)、右顶尖挡环(36)、右推力轴承(37)、右顶尖轴套(39)、右压缩弹簧(40)、右花键套内卡簧圈(41)、右花键套内挡环(42)与右花键套(43)；

所述的右顶尖轴套(39)安装在移动尾座中的尾座(9)上的阶梯孔中，右顶尖(38)安装在右顶尖轴套(39)中，右顶尖(38)的右端采用右气缸连接螺栓(33)、右锁紧螺母(34)、右顶尖卡簧圈(35)、右顶尖挡环(36)与右推力轴承(37)和右顶出气缸(13)的右顶出气缸活塞杆(13-1)左端连接，右花键套(43)与右压缩弹簧(40)安装在移动尾座中的尾座法兰(7)与尾座(9)上的阶梯孔中，右花键套内卡簧圈(41)安装在右花键套(43)右卡簧圈槽内，右花键套内挡环(42)安装在右花键套内卡簧圈(41)的左侧，二号接近开关(29)与右花键套端盖(30)安装在尾座法兰(7)的左端面上。