CN115401448B - 一种花键轴与花键孔柔性对接装置与对接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及花键轴，尤其涉及一种花键轴与花键孔柔性对接装置与对接方法。特别涉及一种大型传动舱和发动机之间的花键轴和花键孔对准装置。其不借助光学仪器，实现发动机和传动舱的花键轴孔对接，提高其效率。包括导轨滑块机构、升降导向机构、回转机构、弹性工装机构、固定支架、工艺专用连接器；所述导轨滑块机构与回转机构均设置于底座上，导轨滑块机构上安装有固定支架；所述回转机构上安装有升降导向机构，升降导向机构上安装有弹性工装机构；所述弹性工装机构在工作时对发动机实现万向微调；所述固定支架将车轮和传动舱部分固定、并支撑花键孔；所述工艺专用连接器用于保证花键和花键孔对准的装置。

Description

一种花键轴与花键孔柔性对接装置与对接方法

技术领域

本发明涉及花键轴，尤其涉及一种花键轴与花键孔柔性对接装置与对接方法。特别涉及一种大型传动舱和发动机之间的花键轴和花键孔对准装置。

背景技术

花键轴和花键孔对接必须预先将其对准，传统人工手动需要借助大量的光学仪器和复杂的测量方式，对接效率低，自动对准效率高，但是往往涉及到技术视觉检测技术，其精度难以在低成本的情况下得以保证。

现有技术中，公开号为CN203484896U，名称为“一种花键轴粗对准装置”的实用新型专利中提出了一种花键轴粗对准方法，用发动机主轴往复运动带动摩擦组合块运动，并和动力轴摩擦使动力轴正反旋转，反复多次动力轴逐渐接近发动机主轴，完成对接。但由于发动机往复运动次数太多，用时太长，因此上述方法不能很好的用于工业生产中花键轴和花键孔的对准；同时在旋转中完成对接，花键和键槽不能保证完全对准，实用性比较差。

公开号为CN216067200U，名称为“一种矫直辊新旧花键快速对准工具”的实用新型专利中提出了一种新旧矫直辊花键对准的方法，用固定环和固定块将就矫直辊固定并记录花键刻度，再将新矫直辊固定在另一个固定环上，使新花键对准旧花键的刻度，完成对准。但由于对准刻度依靠人眼，误差太大；同时上述方法无法对大型传动舱和发动机进行调整，实用性较差。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种花键轴与花键孔柔性对接装置与对接方法。其不借助光学仪器，实现发动机和传动舱的花键轴孔对接，提高其效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

花键轴与花键孔柔性对接装置：包括导轨滑块机构、升降导向机构、回转机构、弹性工装机构、固定支架、工艺专用连接器。

所述导轨滑块机构与回转机构均设置于底座上，导轨滑块机构上安装有固定支架；所述回转机构上安装有升降导向机构，升降导向机构上安装有弹性工装机构。

所述导轨滑块结构用于带动传动舱实现水平方向两个自由度上的水平移动。

所述升降导向机构用于实现发动机铅直方向上的移动。

所述回转机构用于带动发动机完成绕铅直轴方向的旋转运动。

所述弹性工装机构在工作时对发动机实现万向微调。

所述固定支架将车轮和传动舱部分固定、并支撑花键孔。

所述工艺专用连接器用于保证花键和花键孔对准的装置。

进一步地，所述导轨滑块机构包括两组导轨滑块，两组滑块上均固定一块钢板，其中位于下方的一组导轨固定在底座上，位于上方的另一组导轨固定在第一组导轨滑块的钢板上，进而带动上方钢板作两个自由度的水平移动。

更进一步地，两组导轨相互垂直，每组导轨均配有与之滑动连接的滑块；形成XY轴双向移动机构；其中，X方向采用伺服电动机作为执行元件，通过伺服电动机驱动丝杆传动机构带动X轴方向进给。

进一步地，所述回转机构包括回转装置(也即回转支承)、回转台，回转台与回转装置内圈连接，回转装置内部齿轮组带动回转装置内圈转动，内圈再带动回转台转动；回转装置外圈固定于底座上。内部齿轮组由驱动电机驱动旋转或手动旋转。

更进一步地，所述升降机构包括液压缸、两个导向装置，液压缸及两个导向装置均安装于回转台上，导向装置包括导向套、位于导向套内的导向柱；且导向柱与导向套滑道连接、能够沿导向套上下自由滑动；其中，液压缸的缸杆及两导向装置的导向柱均与弹性工装机构相连。

进一步地，所述弹性工装机构包括上板、下板；所述下板开设有四个孔，四个孔下方各设一个顶部敞开的圆柱套筒，每个圆柱套筒内各放置有一弹簧；弹簧一端与套筒底部内壁相连，弹簧另一端由孔伸出后与上板底部相连；作为上板的支撑。

更进一步地，所述固定支架包括相对而设的两块专用支撑板、设置于两块专用支撑板一侧的花键孔支撑板，每个专用支撑板均由一肋板辅助支撑于导轨滑块机构的上方钢板上；专用支撑板上开设有用于放置车轮的凹槽；工作时，将车轮放置在专用支撑板的凹槽内，花键放在花键孔支撑板上。

进一步地，所述工艺专用连接器包括花键轴状连接器、花键孔状齿套连接器，孔状齿套连接器能够径向拆分为两半，两半合起来通过紧固件组合为一体，并套于花键轴状连接器外。

花键轴与花键孔柔性对接方法，包括：

步骤1、发动机和传动舱分别安放在弹性工装机构的上板及固定支架上，其中，发动机通过螺栓固定于上板。

步骤2、发动机上的花键套末端与固定支架上的花键轴末端相距200—300mm,进行预对准，在花键套内插入一根与之匹配的花键轴状连接器并锁止，在另一端花键轴上，安装一个与之匹配并且可径向平均拆分为两半且带有螺孔的花键孔状齿套连接器的其中一半，并锁止，且与轴状齿套连接器在X方向上有重合部分。

步骤3、当花键套上的轴状连接器完全固定后，将孔状齿套连接器的另一半镜像套在轴状连接器上并锁止；若花键套和花键轴未对准，两半孔状连接器将无法成功套合为一个整体，此时，使用对应螺栓对该两半孔状齿套连接器进行拧紧，螺栓则会对两半孔状连接器施加套合方向上的力和力矩，迫使两半孔状齿套连接器套合。

步骤4、通过回转机构、液压缸、弹性工装机构对发动机和花键套作出位置调整；同时，通过导轨滑块机构带动花键轴调整位置。直至两半孔状连接器合为一个整体。

步骤5、花键套和花键轴已经对准后，取下孔状齿套连接器的螺栓，先后拆卸孔状齿套连接器和轴状连接器。

与现有技术相比本发明有益效果。

本发明弹性工装机构附有4个弹簧，在对准过程中通过弹簧的弹性特征，在其弹性限度内分别拉伸、压缩，保证发动机花键孔的万向微调，实现柔性对接。

本发明工艺专用连接器，在对准过程中，用螺栓将专用连接器拧紧，连接器在外力作用下合为一体，从而使花键轴和花键孔对准，减少繁琐的人工操作，安全可靠。

本发明固定支架和弹性工装可承受30kN的力，能够放置如99A坦克等的大型传动舱和发动机。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是发动机和传动舱花键轴孔对接时整体结构示意图。

图2是导轨滑块机构结构示意图。

图3是固定支架结构示意图。

图4是工艺专用连接器结构示意图。

图5是弹性工装机构剖面示意图。

图6为回转机构剖面示意图。

图7为升降导向机构示意图。

图中，1为底座、2为导轨滑块机构、3为固定支架、4为工艺专用连接器、5为弹性工装机构、6为回转机构、7为升降导向机构、

21、22为导轨、41花键轴状连接器(也即轴状工艺专用连接器)、42孔状齿套连接器(孔状工艺专用连接器)、51专用安装平台(上板)、52弹性装置、61滚珠、62外圈、63内齿、71液压缸、72导向装置。

具体实施方式

如图1-7所示，具体实施例：包括导轨滑块机构、升降导向机构、回转机构、弹性工装机构、固定支架、工艺专用连接器、电机等，所述固定支架和弹性工装可承受30kN的力。

所述导轨滑块机构包括两组导轨滑块，两组滑块上均固定一块钢板，一组导轨固定在装置的底板上，另一组导轨固定在第一组导轨滑块的钢板上，以此可以稳定地带动上方钢板作两个自由度的水平移动；所述升降导向机构包括一个液压缸、两个导向装置，液压缸和导向装置一端均固定在回转机构的台面上，另一端连接着弹性工装机构，液压缸提供铅直方向的动力，导向装置起导向和平衡作用；所述回转机构主要包括一个回转装置和一个回转台，回转台和回转装置内圈紧密连接，回转装置内部齿轮组带动回转装置内圈转动，内圈再带动回转台转动；所述弹性工装机构包括四个弹性装置、上下两个发动机放置板、四个圆柱套筒，圆柱套筒一端与下板焊接，弹性装置一端与上板连接，一端通过下板的四个孔与套筒内部底端连接，放置发动机的上板即可万向微调；所述固定支架包括两块专用支撑板、两个肋板、一个花键孔支撑板，工作时将车轮固定在专用支撑板上，花键放在花键孔支撑板上；工艺专用连接器包括一个花键轴状的专用连接器、一个可径向拆分为两半的专用花键孔状专用连接器，工作中利用两个连接器完成连接实现孔轴对准。

工作过程：整套装置安装在底座1上，发动机和传动舱用吊车分别安放在专用安装平台51和固定支架3上，发动机被专用安装平台51和螺栓固定。专用安装平台51由4个弹性装置52支撑，以实现对准的时候万向微调，其运动由回转机构6和一个行程200mm的液压缸71手动控制，可实现铅锤方向的移动和绕Z轴的转动，另外还有2个导向装置72起导向和稳定平衡的作用。由于有弹性装置52实现万向微调，故只需要一个回转机构即可。支撑板端由X、Y方向的导轨滑块机构21、22控制运动，Y方向上采取手动控制，X方向(进给方向)采用伺服电动机作为执行元件，行程300mm。安装开始时，发动机上的花键套末端与另一侧的固定支架2上的花键轴末端相距200—300mm,此时进行预对准，在花键套内插入一根与之匹配的花键轴状专用齿套连接器41并锁止，其长度长于花键套孔深100mm；在另一端花键轴上，安装一个与之匹配并且可径向平均拆分为两半且带有螺孔的花键孔状专用齿套连接器42的其中一半，并锁止，与上述轴状齿套连接器41在X方向上有重合部分90mm左右。当花键套上的轴状齿套连接器41完全固定后，将孔状齿套连接器42的另一半镜像套在轴状齿套连接器41上并锁止。若花键套和花键轴未对准，上述两半孔状连接器将无法成功套合为一个整体，此时，使用对应螺栓对该两半孔状齿套连接器42进行拧紧，螺栓则会对两半孔状连接器施加套合方向上的力和力矩，迫使两半孔状齿套连接器套合，然后回转机构6、液压缸71以及弹性装置52都将会在外力作用下带动发动机和花键套作出位置调整；同时另一边，X、Y向导轨21、22也会在外力作用下带动花键轴调整位置。直至两半孔状连接器合为一个整体。此时，将各手动运动元件和弹性元件锁止，至此花键套和花键轴已经对准，取下孔状齿套连接器42的螺栓，先后拆卸孔状齿套连接器42和轴状齿套连接器41，启动伺服电机，完成对接。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种花键轴与花键孔柔性对接装置，包括导轨滑块机构、升降导向机构、回转机构、弹性工装机构、固定支架、工艺专用连接器；其特征在于：所述导轨滑块机构与回转机构均设置于底座上，导轨滑块机构上安装有固定支架；所述回转机构上安装有升降导向机构，升降导向机构上安装有弹性工装机构；

所述导轨滑块结构用于带动传动舱实现水平方向两个自由度上的水平移动；

所述升降导向机构用于实现发动机铅直方向上的移动；

所述回转机构用于带动发动机完成绕铅直轴方向的旋转运动；

所述弹性工装机构在工作时对发动机实现万向微调；

所述固定支架将车轮和传动舱部分固定、并支撑花键孔；

所述工艺专用连接器用于保证花键和花键孔对准的装置；

所述工艺专用连接器包括花键轴状连接器、花键孔状齿套连接器，孔状齿套连接器能够径向拆分为两半，两半合起来通过紧固件组合为一体，并套于花键轴状连接器外。

2.根据权利要求1所述的对接装置，其特征在于：所述导轨滑块机构包括两组导轨滑块，两组滑块上均固定一块钢板，其中位于下方的一组导轨固定在底座上，位于上方的另一组导轨固定在第一组导轨滑块的钢板上，进而带动上方钢板作两个自由度的水平移动。

3.根据权利要求2所述的对接装置，其特征在于：两组导轨相互垂直，每组导轨均配有与之滑动连接的滑块；形成XY轴双向移动机构；其中，X方向采用伺服电动机作为执行元件，通过伺服电动机驱动丝杆传动机构带动X轴方向进给。

4.根据权利要求1所述的对接装置，其特征在于：所述回转机构包括回转装置、回转台，回转台与回转装置内圈连接，回转装置内部齿轮组带动回转装置内圈转动，内圈再带动回转台转动；回转装置外圈固定于底座上。

5.根据权利要求4所述的对接装置，其特征在于：所述升降机构包括液压缸、两个导向装置，液压缸及两个导向装置均安装于回转台上，导向装置包括导向套、位于导向套内的导向柱；且导向柱与导向套滑道连接、能够沿导向套上下自由滑动；其中，液压缸的缸杆及两导向装置的导向柱均与弹性工装机构相连。

6.根据权利要求1所述的对接装置，其特征在于：所述弹性工装机构包括上板、下板；所述下板开设有四个孔，四个孔下方各设一个顶部敞开的圆柱套筒，每个圆柱套筒内各放置有一弹簧；弹簧一端与套筒底部内壁相连，弹簧另一端由孔伸出后与上板底部相连；作为上板的支撑。

7.根据权利要求2所述的对接装置，其特征在于：所述固定支架包括相对而设的两块专用支撑板、设置于两块专用支撑板一侧的花键孔支撑板，每个专用支撑板均由一肋板辅助支撑于导轨滑块机构的上方钢板上；专用支撑板上开设有用于放置车轮的凹槽；工作时，将车轮放置在专用支撑板的凹槽内，花键放在花键孔支撑板上。

8.根据权利要求5所述的对接装置，其特征在于：基于对接装置的花键轴与花键孔柔性对接方法，包括：

步骤1、发动机和传动舱分别安放在弹性工装机构的上板及固定支架上，其中，发动机通过螺栓固定于上板；

步骤2、发动机上的花键套末端与固定支架上的花键轴末端相距200—300mm,进行预对准，在花键套内插入一根与之匹配的花键轴状连接器并锁止，在另一端花键轴上，安装一个与之匹配并且可径向平均拆分为两半且带有螺孔的花键孔状齿套连接器的其中一半，并锁止，且与轴状齿套连接器在X方向上有重合部分；

步骤3、当花键套上的轴状连接器完全固定后，将孔状齿套连接器的另一半镜像套在轴状连接器上并锁止；若花键套和花键轴未对准，两半孔状连接器将无法成功套合为一个整体，此时，使用对应螺栓对该两半孔状齿套连接器进行拧紧，螺栓则会对两半孔状连接器施加套合方向上的力和力矩，迫使两半孔状齿套连接器套合；

步骤4、通过回转机构、液压缸、弹性工装机构对发动机和花键套作出位置调整；同时，通过导轨滑块机构带动花键轴调整位置；直至两半孔状连接器合为一个整体；

步骤5、花键套和花键轴已经对准后，取下孔状齿套连接器的螺栓，先后拆卸孔状齿套连接器和轴状连接器。