CN111366361A - 一种可调多间隙的齿轮-连杆机构动力学实验模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械制造模拟实验装置技术领域，具体地说是一种可调多间隙的齿轮‑连杆机构动力学实验模拟系统，其设有基座，特征在于基座上方设有齿轮转子组件和曲柄滑块组件，所述的齿轮转子组件由主动齿轮、从动齿轮、驱动电机、从动齿轮微调平台组成，通过从动齿轮微调平台调节从动齿轮的前后左右位移，从而调节从动齿轮与主动齿轮的齿侧间隙，所述的从动齿轮侧面设有曲柄滑块组件，所述的曲柄滑块组件由连杆、滑块、间隙调节滑轨组成，通过间隙调节导轨的间隙可调实现调节移动副间隙大小，具有结构简单、方便快速的可以同时精确调整含齿轮副齿侧间隙、转动副径向间隙和移动副间隙尺寸大小等优点。

Description

一种可调多间隙的齿轮-连杆机构动力学实验模拟系统

技术领域

本发明涉及机械制造模拟实验装置技术领域，具体地说是一种结构简单、方便快速的可以同时精确调整含齿轮副齿侧间隙、转动副径向间隙和移动副间隙尺寸大小的可调多间隙的齿轮-连杆机构动力学实验模拟系统。

背景技术

众所周知，随着精密机械工程的不断发展，工程中对机械产品的要求越来越高，高精度、高效率、高性能和高可靠性是衡量优秀产品的重要标准。然而无论是什么机构，由于机构运动副固有间隙、加工误差、装配误差、机构长时间的磨损等原因，运动副间隙是不可避免存在的。但无论是什么原因产生的间隙，都会对机构的动力学性能产生不利的影响，导致机构期望轨迹与实际轨迹的偏差过大，引起机构的振动、噪音甚至破坏。因此，深入系统研究间隙对机构动力学特性的影响，尤其是研究各类间隙相互耦合对多间隙机构运动精度和动力学特性的影响，具有重要的工程实际意义，也是对理论研究的有效实验验证。

齿轮-连杆机构包含了齿轮副齿侧间隙、转动副径向间隙以及移动副间隙等机构中普遍存在的各类间隙，可以满足研究各类间隙对机构动力学特性的影响，具有代表性和普适性。目前对齿轮间隙、转动副径向间隙都是通过理论或实验各自研究，且对移动副间隙的实验研究较少，尚未对同时考虑齿轮副齿侧间隙、转动副径向间隙以及移动副间隙的耦合特性展开理论和实验研究。本发明的动力学实验模拟装置具有方便快速的精确调整齿轮副齿侧间隙、转动副径向间隙以及移动副间隙的优点，可以适用于模拟各类间隙尺寸大小对机构动力学特性影响实验。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构简单、方便快速的可以同时精确调整含齿轮副齿侧间隙、转动副径向间隙和移动副间隙尺寸大小的可调多间隙的齿轮-连杆机构动力学实验模拟系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可调多间隙的齿轮-连杆机构动力学实验模拟系统，设有基座，其特征在于基座上方设有齿轮转子组件和曲柄滑块组件，所述的齿轮转子组件由主动齿轮、从动齿轮、驱动电机、从动齿轮微调平台组成，所述的驱动电机设在基座上方并与基座固定连接，所述的驱动电机的输出轴与主动齿轮相连接，所述的主动齿轮的侧面设有与主动齿轮相啮合的从动齿轮，从动齿轮经从动齿轮微调平台固定在基座上方，通过从动齿轮微调平台调节从动齿轮的前后左右位移，从而调节从动齿轮与主动齿轮的齿侧间隙，所述的从动齿轮侧面设有曲柄滑块组件，所述的曲柄滑块组件由连杆、滑块、间隙调节滑轨组成，所述的从动齿轮侧面设有间隙调节滑轨，所述的间隙调节滑轨竖直放置，间隙调节滑轨上设有朝向从动齿轮方向水平滑动的滑块，所述的连杆的一端与从动齿轮的轮面边缘转动连接，连杆的另一端与间隙调节滑轨上的滑块转动连接，通过间隙调节导轨的间隙可调实现调节间隙大小。

本发明所述的从动齿轮微调平台由轴座、可更换从动轴、微调旋钮、紧定螺钉、微调座组成，所述的微调座由固定板和滑移板组成，所述的固定板的下方与基座固定连接，滑移板经左右移动滑轨与固定板相连接，所述的滑移板侧面的固定座上设有左右方向调节的微调旋钮，左右方向调节的微调旋钮的输出轴与滑移板相连接，所述的滑移板的上方设有轴座，轴座经前后移动导轨与滑移板相连接，所述的轴座侧面的滑移板上设有前后方向调节的微调旋钮，前后方向调节的微调旋钮的输出轴与轴座相连接，轴座上设有从动轴孔，从动轴孔侧面的轴座上设有紧定螺纹孔，紧定螺纹孔内设有紧定螺钉，所述的从动轴孔内设有可更换从动轴，所述的可更换从动轴设为一个两段阶梯轴，可更换从动轴中直径小的一段轴穿过从动齿轮的轴孔经轴端挡圈固定，可更换从动轴中直径大的一段轴穿过轴座上的从动轴孔经轴孔侧面的紧定螺钉锁紧固定，通过更换不同直径的可更换从动轴中直径小的一段轴实现从动轮与可更换从动轴之间的径向间隙调节。

本发明所述的从动齿轮的轮面边缘均布设有四个螺纹孔，其中一个螺纹孔经可更换齿轮销轴与连杆转动连接，所述的可更换齿轮销轴设为一个两段阶梯轴，可更换齿轮销轴中直径大的一段轴与从动齿轮的螺纹孔通过螺纹连接，可更换齿轮销轴中直径小的一段轴的侧面设有环形凹槽，带有环形凹槽的一段轴穿过连杆上设有的轴孔并经弹簧挡圈限位固定连杆的轴向移动，通过更换不同直径的可更换齿轮销轴的直径小的段轴实现旋转副间隙调节。

本发明所述的间隙调节滑轨由上导轨调节板、导轨侧板、下导轨调节板、导轨支撑架、微调旋钮组成，所述的导轨支撑架的下端与基座相连接，导轨支撑架侧面设有导轨侧板，导轨侧板上设有相互平行的下导轨调节板和上导轨调节板，下导轨调节板与上导轨调节板之间设为轨道腔，滑块在轨道腔内移动，下导轨调节板经螺栓与导轨侧板和导轨支撑架相连接，所述的上导轨调节板上方设有上下移动的微调旋钮，上下移动的微调旋钮与导轨支撑架相连接，上下移动的微调旋钮的输出轴与上导轨调节板相连接，通过上下移动的微调旋钮带动上导轨调节板上下移动进而调节轨道腔的间隙大小。

本发明所述的上导轨调节板上设有上下方向的条形孔，所述的条形孔内设有调节螺栓，调节螺栓穿过条形孔、导轨侧板与导轨支撑架相连接，通过调节螺栓锁紧调节好的上导轨调节板保证导轨腔的间隙稳定。

本发明所述的滑块与连杆之间通过可更换滑块销轴相连接，滑块上设有轴孔，滑块侧面设有与轴孔相连通的锁紧孔，锁紧孔内设有紧定螺钉，可更换滑块销轴设为一个两段阶梯轴，所述的可更换滑块销轴中直径大的一段轴穿进滑块内经紧定螺钉锁紧，可更换滑块销轴中直径小的一段轴的侧面设有环形凹槽，带有环形凹槽的一段轴穿过连杆上设有的轴孔并经弹簧挡圈限位固定连杆的轴向移动，通过更换不同直径的可更换滑块销轴的直径小的一段轴实现旋转轴间隙调节。

本发明的有益效果：可以方便快速、精确地调节机构中各类间隙的尺寸大小，通过调整从动齿轮微调平台即可调整主动齿轮与从动齿轮的中心距从而达到调整齿侧间隙的大小，通过更换不同直径的可更换从动轴即可调整径向间隙的大小，通过更换不同直径的可更换齿轮销轴和可更换滑块销轴即可实现调整转动副间隙的大小，通过调节上导轨调节板可调整移动副间隙的大小，为研究不同间隙的耦合作用对机构动力学性能的影响提供了切实可靠的实验模拟装置，另外该实验装置设计加工简单，可以更好的节约实验成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1中主动齿轮和从动齿轮连接侧面关系图。

图4是可更换从动轴的结构示意图。

图5是微调旋钮的结构示意图。

图6是可更换齿轮销轴的结构示意图。

图7是弹簧挡圈的结构示意图。

图8是可更换滑块销轴的结构示意图。

图9是上导轨调节板与微调旋钮的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

如附图所示，一种可调多间隙的齿轮-连杆机构动力学实验模拟系统，设有基座1，其特征在于基座1上方设有齿轮转子组件和曲柄滑块组件，所述的齿轮转子组件由主动齿轮2、从动齿轮3、驱动电机4、从动齿轮微调平台5组成，所述的驱动电机4设在基座1上方并与基座1固定连接，所述的驱动电机4的输出轴与主动齿轮2相连接，所述的主动齿轮2的侧面设有与主动齿轮2相啮合的从动齿轮3，从动齿轮3经从动齿轮微调平台5固定在基座1上方，通过从动齿轮微调平台5调节从动齿轮3的前后左右位移，从而调节从动齿轮3与主动齿轮2的齿侧间隙，所述的从动齿轮3侧面设有曲柄滑块组件，所述的曲柄滑块组件由连杆6、滑块7、间隙调节滑轨8组成，所述的从动齿轮3侧面设有间隙调节滑轨8，所述的间隙调节滑轨8竖直放置，间隙调节滑轨8上设有朝向从动齿轮3方向水平滑动的滑块7，所述的连杆6的一端与从动齿轮3的轮面边缘转动连接，连杆6的另一端与间隙调节滑轨8上的滑块7转动连接，通过间隙调节导轨的间隙可调实现调节间隙大小，所述的从动齿轮微调平台5由轴座9、可更换从动轴10、微调旋钮11、紧定螺钉12、微调座组成，所述的微调座由固定板13和滑移板14组成，所述的固定板13的下方与基座1固定连接，滑移板14经左右移动滑轨与固定板13相连接，所述的滑移板14侧面的固定座上设有左右方向调节的微调旋钮11，左右方向调节的微调旋钮11的输出轴与滑移板14相连接，所述的滑移板14的上方设有轴座9，轴座9经前后移动导轨与滑移板14相连接，所述的轴座9侧面的滑移板14上设有前后方向调节的微调旋钮11，前后方向调节的微调旋钮11的输出轴与轴座9相连接，轴座9上设有从动轴孔，从动轴孔侧面的轴座9上设有紧定螺纹孔，紧定螺纹孔内设有紧定螺钉12，所述的从动轴孔内设有可更换从动轴10，所述的可更换从动轴10设为一个两段阶梯轴，可更换从动轴10中直径小的一段轴穿过从动齿轮3的轴孔经轴端挡圈15固定，可更换从动轴10中直径大的一段轴穿过轴座9上的从动轴孔经轴孔侧面的紧定螺钉12锁紧固定，通过更换不同直径的可更换从动轴中直径小的一段轴实现从动轮与可更换从动轴之间的径向间隙调节，所述的从动齿轮3的轮面边缘均布设有四个螺纹孔26，其中一个螺纹孔26经可更换齿轮销轴16与连杆6转动连接，所述的可更换齿轮销轴16设为一个两段阶梯轴，可更换齿轮销轴16中直径大的一段轴与从动齿轮3的螺纹孔26通过螺纹连接，可更换齿轮销轴16中直径小的一段轴的侧面设有环形凹槽17，带有环形凹槽17的一段轴穿过连杆6上设有的轴孔并经弹簧挡圈18限位固定连杆6的轴向移动，，通过更换不同直径的可更换齿轮销轴的直径小的段轴实现旋转副间隙调节，所述的间隙调节滑轨8由上导轨调节板19、导轨侧板20、下导轨调节板21、导轨支撑架22、微调旋钮11组成，所述的导轨支撑架22的下端与基座1相连接，导轨支撑架22侧面设有导轨侧板20，导轨侧板20上设有相互平行的下导轨调节板21和上导轨调节板19，下导轨调节板21与上导轨调节板19之间设为轨道腔，滑块7在轨道腔内移动，下导轨调节板21经螺栓与导轨侧板20和导轨支撑架22相连接，所述的上导轨调节板19上方设有上下移动的微调旋钮11，上下移动的微调旋钮11与导轨支撑架22相连接，上下移动的微调旋钮11的输出轴与上导轨调节板19相连接，通过上下移动的微调旋钮11带动上导轨调节板19上下移动进而调节轨道腔的间隙大小，所述的上导轨调节板19上设有上下方向的条形孔23，所述的条形孔23内设有调节螺栓24，调节螺栓24穿过条形孔23、导轨侧板20与导轨支撑架22相连接，通过调节螺栓24锁紧调节好的上导轨调节板19保证导轨腔的间隙稳定，所述的滑块7与连杆6之间通过可更换滑块销轴27相连接，滑块7上设有轴孔，滑块7侧面设有与轴孔相连通的锁紧孔，锁紧孔内设有锁紧螺钉25，可更换滑块销轴27设为一个两段阶梯轴，所述的可更换滑块销轴27中直径大的一段轴穿进滑块7内经锁紧螺钉25锁紧，可更换滑块销轴27中直径小的一段轴的侧面设有环形凹槽17，带有环形凹槽17的一段轴穿过连杆6上设有的轴孔并经弹簧挡圈18限位固定连杆6的轴向移动，通过更换不同直径的可更换滑块销轴的直径小的一段轴实现旋转轴间隙调节，所述的微调旋钮11采用了千分尺的刻度方式，所能达到的调整精度更高，更加易于调节间隙大小，所述的导轨采用四面包裹的方式，可以限制滑块7除了在运行方向以及含间隙方向上的移动，减少了其余因素的影响，可以提高实验结果的准确性。在上导轨调节板19上方设置了两个上下方向的微调旋钮11，可以确保导轨与滑块7之间间隙大小的一致性。

本发明在使用时，如果需要调节主动齿轮2与从动齿轮3的齿侧间隙，首先将从动齿轮微调平台5中的左右方向的微调旋钮11和前后方向的微调旋钮11旋转，可以调整从动齿轮3在主、从动齿轮3连接方向上的位移，实现调整到需要的齿侧间隙大小；如果需要调节从动齿轮3与从动轴之间的径向间隙，将可更换从动轴10的轴端挡圈15拧开取下从动齿轮3，拧松轴座9上的紧定螺钉12，取下可更换从动轴10，换上可更换从动轴中直径小的一段轴的不同直径，从而实现可更换从动轴与从轮轮的轴孔之间的间隙调节，进而实现径向间隙调节，然后再拧紧轴座9上的紧定螺钉12，再装上从动齿轮3并用装好轴端挡圈15；如果需要调节连杆6两端旋转副的间隙大小，先将可更换齿轮销轴16或可更换滑块销轴27上的弹簧挡圈18取下，接着取下连杆6，更换从动齿轮3上销轴时，只需要旋转销轴便可以拆卸，再换上不同直径的直径小的一段轴的可更换齿轮销轴，实现转动副间隙的调节，更换可更换滑块销轴时，需要松开紧定螺钉12，取下可更换滑块销轴，换上不同直径的直径小的一段轴的可更换滑块销轴，实现转动副间隙的调节，最后装上连杆6与弹簧挡圈18，如果需要调节移动副间隙大小，首先拧松上导轨调节板19与导轨侧板20和导轨支撑座上的螺栓，接着调节两侧上下方向的微调旋钮11，当调整到需要的间隙大小以后，移动导轨上调节板，让其紧紧贴住上下方向的微调旋钮11的端头，此时拧紧上导轨调节板19与导轨侧板20和导轨支撑座之间的螺栓，便可实现移动副间隙大小的调节。

本发明的有益效果：从动齿轮与主动齿轮之间组成齿轮副，从动齿轮起到曲柄的作用，可以方便快速、精确地调节机构中各类间隙的尺寸大小，通过调整从动齿轮微调平台5即可调整主动齿轮2与从动齿轮3的中心距从而达到调整齿侧间隙的大小，通过更换不同直径的可更换从动轴即可调整径向间隙的大小，通过更换不同直径的可更换齿轮销轴和可更换滑块销轴即可实现调整转动副间隙的大小，通过调节上导轨调节板19可调整移动副间隙的大小，为研究不同间隙的耦合作用对机构动力学性能的影响提供了切实可靠的实验模拟装置，另外该实验装置设计加工简单，可以更好的节约实验成本。

Claims (6)

1.一种可调多间隙的齿轮-连杆机构动力学实验模拟系统，设有基座，其特征在于基座上方设有齿轮转子组件和曲柄滑块组件，所述的齿轮转子组件由主动齿轮、从动齿轮、驱动电机、从动齿轮微调平台组成，所述的驱动电机设在基座上方并与基座固定连接，所述的驱动电机的输出轴与主动齿轮相连接，所述的主动齿轮的侧面设有与主动齿轮相啮合的从动齿轮，从动齿轮经从动齿轮微调平台固定在基座上方，通过从动齿轮微调平台调节从动齿轮的前后左右位移，从而调节从动齿轮与主动齿轮的齿侧间隙，所述的从动齿轮侧面设有曲柄滑块组件，所述的曲柄滑块组件由连杆、滑块、间隙调节滑轨组成，所述的从动齿轮侧面设有间隙调节滑轨，所述的间隙调节滑轨竖直放置，间隙调节滑轨上设有朝向从动齿轮方向水平滑动的滑块，所述的连杆的一端与从动齿轮的轮面边缘转动连接，连杆的另一端与间隙调节滑轨上的滑块转动连接，通过间隙调节导轨的间隙可调实现调节间隙大小。

2.根据权利要求1所述的一种可调多间隙的齿轮-连杆机构动力学实验模拟系统，其特征在于所述的从动齿轮微调平台由轴座、可更换从动轴、微调旋钮、紧定螺钉、微调座组成，所述的微调座由固定板和滑移板组成，所述的固定板的下方与基座固定连接，滑移板经左右移动滑轨与固定板相连接，所述的滑移板侧面的固定座上设有左右方向调节的微调旋钮，左右方向调节的微调旋钮的输出轴与滑移板相连接，所述的滑移板的上方设有轴座，轴座经前后移动导轨与滑移板相连接，所述的轴座侧面的滑移板上设有前后方向调节的微调旋钮，前后方向调节的微调旋钮的输出轴与轴座相连接，轴座上设有从动轴孔，从动轴孔侧面的轴座上设有紧定螺纹孔，紧定螺纹孔内设有紧定螺钉，所述的从动轴孔内设有可更换从动轴，所述的可更换从动轴设为一个两段阶梯轴，可更换从动轴中直径小的一段轴穿过从动齿轮的轴孔经轴端挡圈固定，可更换从动轴中直径大的一段轴穿过轴座上的从动轴孔经轴孔侧面的紧定螺钉锁紧固定，通过更换不同直径的可更换从动轴中直径小的一段轴实现从动轮与可更换从动轴之间的径向间隙调节。

3.根据权利要求1所述的一种可调多间隙的齿轮-连杆机构动力学实验模拟系统，其特征在于所述的从动齿轮的轮面边缘均布设有四个螺纹孔，其中一个螺纹孔经可更换齿轮销轴与连杆转动连接，所述的可更换齿轮销轴设为一个两段阶梯轴，可更换齿轮销轴中直径大的一段轴与从动齿轮的螺纹孔通过螺纹连接，可更换齿轮销轴中直径小的一段轴的侧面设有环形凹槽，带有环形凹槽的一段轴穿过连杆上设有的轴孔并经弹簧挡圈限位固定连杆的轴向移动，通过更换不同直径的可更换齿轮销轴的直径小的段轴实现旋转副间隙调节。

4.根据权利要求1所述的一种可调多间隙的齿轮-连杆机构动力学实验模拟系统，其特征在于所述的间隙调节滑轨由上导轨调节板、导轨侧板、下导轨调节板、导轨支撑架、微调旋钮组成，所述的导轨支撑架的下端与基座相连接，导轨支撑架侧面设有导轨侧板，导轨侧板上设有相互平行的下导轨调节板和上导轨调节板，下导轨调节板与上导轨调节板之间设为轨道腔，滑块在轨道腔内移动，下导轨调节板经螺栓与导轨侧板和导轨支撑架相连接，所述的上导轨调节板上方设有上下移动的微调旋钮，上下移动的微调旋钮与导轨支撑架相连接，上下移动的微调旋钮的输出轴与上导轨调节板相连接，通过上下移动的微调旋钮带动上导轨调节板上下移动进而调节轨道腔的间隙大小。

5.根据权利要求1所述的一种可调多间隙的齿轮-连杆机构动力学实验模拟系统，其特征在于所述的上导轨调节板上设有上下方向的条形孔，所述的条形孔内设有调节螺栓，调节螺栓穿过条形孔、导轨侧板与导轨支撑架相连接，通过调节螺栓锁紧调节好的上导轨调节板保证导轨腔的间隙稳定。

6.根据权利要求1所述的一种可调多间隙的齿轮-连杆机构动力学实验模拟系统，其特征在于所述的滑块与连杆之间通过可更换滑块销轴相连接，滑块上设有轴孔，滑块侧面设有与轴孔相连通的锁紧孔，锁紧孔内设有紧定螺钉，可更换滑块销轴设为一个两段阶梯轴，所述的可更换滑块销轴中直径大的一段轴穿进滑块内经紧定螺钉锁紧，可更换滑块销轴中直径小的一段轴的侧面设有环形凹槽，带有环形凹槽的一段轴穿过连杆上设有的轴孔并经弹簧挡圈限位固定连杆的轴向移动，通过更换不同直径的可更换滑块销轴的直径小的一段轴实现旋转轴间隙调节。

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