CN116000386A - 一种可变直径齿轮预应力施加装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可变直径齿轮预应力施加装置，包括对称布置的支撑环，两支撑环通过导杆连接，导杆上套有滑块组，滑块组可沿导杆滑动，两滑块组间安装有弹簧，滑块组柱面上均装有铰链机构，二力杆通过两端的铰链机构分别与滑块组、支撑杆连接，支撑杆上连接有弹性套。该装置通过三爪卡盘对左端支撑环进行固定，用顶尖接触右端支撑环中心孔进行定位，通过在螺纹丝杆方头上施加力矩，将螺纹丝杆旋转运动转化为滑块组沿螺纹丝杆轴向运动，再通过滑块组轴向运动实现二力杆沿螺纹丝杆径向的平动，即可将弹性套撑开，从而给加工中的齿轮施加预应力。此装置径向可变范围较大，只需更换不同曲率半径的弹性套，即可给不同孔径的齿轮施加预应力。

Description

一种可变直径齿轮预应力施加装置

技术领域

本发明涉及工装设备技术领域，特别涉及一种可变直径齿轮预应力施加装置。

背景技术

现有的传统磨削方式会使轮齿表面出现残余拉应力、表面烧伤以及磨削裂纹等表面微结构损伤。为解决传统磨削方式带来的这些缺陷，在对轮齿表面磨削之前，预先在齿轮内孔施加预应力，使轮齿表面产生拉应力，待磨削完成后将预应力释放，即可在工件表面形成表面压应力，所得轮齿表面粗糙度比传统磨削小，综合性能也较好。

已有的胀紧套专利201921576968.3(一种双胀紧套滚齿夹具)，胀紧套结构主要由胀紧套、上锥面、下锥面、上锥头、下锥头、底座、旋转拉杆、拉板、拉孔、减速箱、电机等组成。通过电机和减速箱带动旋转拉杆转动，使拉板向下移动，对上锥头施加均匀向下的力，实现上锥头与下锥头均匀相向运动并对上锥面和下锥面形成挤压，使胀紧套膨胀对工件进行固定。使用电机与减速箱带动一根拉杆运动，便于操作，效率较高，但径向可调节范围较小，互换性较差。

也有胀套专利201420804633.3(一种薄壁回转零件加工用胀套)，胀套结构主要由胀芯、开口胀套、螺纹压环、紧定螺钉组成。通过旋转锁紧螺母，使螺纹压环轴向移动，螺纹压环带动开口胀套轴向移动，进而使胀套外径大小发生变化，定位精度高，膨胀力大，但需要对多个紧定螺钉施加力矩，效率较低；采用5°-15°的胀芯与开口胀套配合，径向可变范围也较小。

因此，需要设计一种可变直径齿轮预应力施加装置，既能对不同孔径的工件施加预应力，又能有效解决装夹时需要对多个螺栓施加力矩的问题，具有较高的互换性和装夹效率。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种可变直径齿轮预应力施加装置，只需更换不同曲率半径的弹性套，即可对不同孔径的工件施加预应力，互换性高，不需要对多个螺栓施加力矩，提高了装夹效率。

本发明是通过以下技术方案来完成的：一种可变直径齿轮预应力施加装置，主要由螺纹丝杆、支撑环、导杆、螺母、挡板、滑块组、外滑块、内滑块、二力杆、铰链机构、铰链座、滚针轴承、轴用弹性挡圈、销轴、I型支撑杆、II型支撑杆、弹簧、弹性套组成；支撑环在螺纹丝杆上对称布置，支撑环外侧加工有中心孔(如图3所示)，将任一支撑环固定于三爪卡盘上，另一支撑环与顶尖接触(如图2所示)；两支撑环之间设置有三根导杆，三根导杆相间120°均匀分布(如图4所示)；在导杆上装有可沿导杆滑动的两块滑块组，滑块组沿螺纹丝杆轴向对称布置，两滑块组间布置有弹簧，每块滑块组由内滑块与外滑块通过燕尾、燕尾槽相互嵌合组成(如图5所示)，其中外滑块上加工有螺纹孔，通过螺钉连接挡板，挡板用于螺母的周向限位，防止螺母转动；滑块组柱面及铰链座上均设有螺纹孔，通过螺纹孔将滑块组与铰链座连接，铰链座上设置有安装销轴的销孔，销轴两端设置有安装轴用弹性挡圈的沟槽，轴用弹性挡圈用于销轴的轴向定位，销轴上安装有滚针轴承，滚针轴承外圈连接二力杆一端，二力杆另一端通过销轴连接另一铰链座，通过螺钉将I型支撑杆、II型支撑杆与铰链座连接在一起，I型支撑杆上螺纹孔间的间距l₁与II型支撑杆上螺纹孔间的间距l₂不相等(如图6所示)，I型支撑杆与II支撑杆上接触有弹性套。

作为优选：内滑块与外滑块相邻两个面之间成30°角(如图8所示)，通过铰链机构将二力杆与滑块组连接起来，二力杆另一端也通过铰链机构、I型支撑杆与II型支撑杆连接，且I型支撑杆与II型支撑杆沿周向间隔30°均匀分布，I型支撑杆与II型支撑杆均为槽型结构，I型支撑杆与II型支撑杆间的间距等于槽的宽度，即S₁＝S₂＝S₃(如图9所示)，以此施加均匀的预应力。

作为优选：螺纹丝杆左右两端螺纹旋向不同，与对应不同旋向的螺母旋合，且螺纹丝杆两端均加工有施加力矩的方头(如图10所示)，便于施加力矩。

作为优选：挡板上加工有弧形槽，弧形槽沿螺纹丝杆周向均匀间隔120°(如图11所示)，且挡板端面中部加工有成型槽，便于限制螺母的周向自由度。

本发明的原理如下：将任一支撑环安装于三爪卡盘上(如图2、图16所示)，另一支撑环则通过顶尖接触中心孔实现中心定位，通过螺钉和挡板将螺母固定于滑块组上，以保证螺母只沿螺纹丝杆轴向作直线运动，从而带动滑块组沿螺纹丝杆轴向作直线运动。通过在螺纹丝杆的方头上施加力矩，即可使螺母在螺纹丝杆上移动(螺纹丝杆的旋转运动转化为螺母的直线运动，如图10所示)，进而使滑块组沿螺纹丝杆发生移动，最终通过铰链机构和二力杆将工件内孔撑开。

与已有技术相比，本发明的效果是：在螺纹丝杆方头B处施加力矩(如图2所示)，使滑块组沿螺纹丝杆轴向相向移动，再通过二力杆、I型支撑杆及II支撑杆将弹性套撑开，既可给工件施加预应力，又不需要在多个构件上施加力矩，装夹效率高。

与已有技术相比，本发明的效果是：通过改变导杆长度及螺纹丝杆上螺杆长度调节加工齿轮孔径范围，有效地解决现有技术中一种装置只能给一种孔径工件施加预应力的问题，径向可变范围较大，不仅可对不同孔径的齿轮施加预应力，还可给不同孔径薄壁圆环施加预应力，可多用途使用，节省成本，提高加工效率。

附图说明

图1为本发明整体结构等轴测示意图；

图2为本发明整体结构装夹状态下正面示意图；

图3为本发明支撑环2局部剖示意图；

图4为本发明支撑环2与导杆3连接机构等轴测示意图；

图5为本发明滑块组6等轴测示意图；

图6为本发明整体支撑结构等轴测示意图；

图7为图6中A处局部放大图；

图8为本发明滑块组6正面示意图；

图9为本发明整体结构轴向示意图；

图10为本发明螺纹丝杆1构件等轴测示意图；

图11为本发明挡板5构件等轴测示意图；

图12为本发明内部主体结构等轴测示意图；

图13为本发明外滑块6001构件等轴测示意图；

图14为本发明内滑块6002构件等轴测示意图；

图15为本发明铰链座8等轴测示意图；

图16为本发明整体结构装夹状态下等轴测示意图；

图17为本发明整体结构正面示意图；

图18为本发明挡板5对螺母4进行限位轴向示意图。

附图标记说明：1-螺纹丝杆；2-支撑环；3-导杆；4-螺母；5-挡板；6-滑块组；6001-外滑块；6002-内滑块；7-二力杆；8-铰链机构；8001-铰链座；8002-滚针轴承；8003-轴用弹性挡圈；8004-销轴；9-I型支撑杆；10-II型支撑杆；11-弹簧；12-弹性套。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，所述的一种可变直径齿轮预应力施加装置，包括两端带方头且左右螺纹旋向不同的螺纹丝杆1(如图10所示)，在螺纹丝杆1两端套有与之配合的螺母4，螺母4外接有挡板5(如图11所示)，挡板5通过螺钉连接滑块组6(如图5所示)，沿螺纹丝杆1轴向对称布置，滑块组6之间连接有弹簧11(如图12所示)，滑块组6由外滑块6001的燕尾槽与内滑块6002的燕尾嵌合组成，外滑块6001与内滑块6002均为六棱柱体结构，在滑块组6轴向端面上间隔120°设置有通孔(如图8、14所示)，导杆3穿过通孔，滑块组6可沿导杆3滑动，导杆3两端通过螺栓连接支撑环2(如图4所示)。滑块组6中部设置有用于螺纹丝杆1穿过的通孔(如图8所示)，且滑块组6通过螺钉连接有铰链机构8(如图15所示)。铰链机构8由铰链座8001、销轴8004、滚针轴承8002及轴用弹性挡圈8003组成，销轴8004连接二力杆7一端，二力杆7另一端连接另一铰链机构8，铰链机构8通过螺钉连接I型支撑杆9与II型支撑杆10，I型支撑杆9与II型支撑杆10相间30°分布(如图9所示)，I型支撑杆9与II型支撑杆10上接触有弹性套12。

如图9、10所示为内滑块与外滑块结构图，均为六棱柱体结构，在运动过程中二力杆不发生干涉的情况下，内滑块和外滑块也可采用其他多棱柱体结构。

综上，当要对齿轮施加预应力时，步骤如下：

步骤一：将齿轮套于弹性套上；

步骤二：将任一支撑环安装于三爪卡盘上，另一支撑环则用顶尖接触右端中心孔进行中心定位(如图2所示)；

步骤三：在螺纹丝杆方头B处施加力矩(如图2所示)；

步骤四：螺纹丝杆上的左右端滑块组相向移动，通过二力杆、I型支撑杆和II支撑杆将弹性套撑开；

步骤五：完成预应力施加；

步骤六：在螺纹丝杆一端的方头B处施加相反方向的力矩，在弹簧及工件收缩作用下，左右滑块组背向移动，弹性套收缩，即可完成卸载。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都纳入要求保护的本发明范围内。

Claims (4)

1.一种可变直径齿轮预应力施加装置，主要由螺纹丝杆(1)、支撑环(2)、导杆(3)、螺母(4)、挡板(5)、滑块组(6)、外滑块(6001)、内滑块(6002)、二力杆(7)、铰链机构(8)、铰链座(8001)、滚针轴承(8002)、轴用弹性挡圈(8003)、销轴(8004)、I型支撑杆(9)、II型支撑杆(10)、弹簧(11)、弹性套(12)组成；所述螺纹丝杆(1)上套有弹簧(11)；其特征在于：所述螺纹丝杆(1)左右两端对称设置有旋向不同的螺纹，与不同旋向的螺母(4)旋合，且螺纹丝杆(1)两端加工有方头；所述弹簧(11)两端对称接触有滑块组(6)，滑块组(6)由内滑块(6002)和外滑块(6001)通过燕尾与燕尾槽嵌合组成，外滑块(6001)一端通过螺钉连接挡板(5)，挡板(5)上的槽为均匀间隔120^°弧形槽，且挡板(5)端面中部加工有成型槽；挡板(5)中部成型槽内套有螺母(4)；滑块组(6)沿螺纹丝杆(1)轴向的通孔内接触有导杆(3)，滑块组(6)可沿导杆(3)滑动，导杆(3)两端连接有支撑环(2)；内滑块(6002)与外滑块(6001)通过螺栓连接有铰链机构(8)，铰链机构(8)上的铰链座(8001)通过销轴(8004)、滚针轴承(8002)与二力杆(7)连接，二力杆(7)另一端通过销轴(8004)连接有铰链座(8001)，铰链座(8001)通过螺钉连接有I型支撑杆(9)与II型支撑杆(10)，I型支撑杆(9)与II型支撑杆(10)上套有弹性套(12)。

2.根据权利要求1所述的滑块组，其特征在于：滑块组(6)沿螺纹丝杆(1)轴向对称布置，由外滑块(6001)和内滑块(6002)通过燕尾和燕尾槽相互嵌合组成，有效防止外滑块(6001)与内滑块(6002)发生相对转动，外滑块(6001)与内滑块(6002)均为六棱柱体，且外滑块(6001)与内滑块(6002)间相邻两个柱面成30°。

3.根据权利要求1所述的铰链机构，其特征在于：铰链机构(8)包括铰链座(8001)，轴承(8002)、轴用弹性挡圈(8003)、销轴(8004)，铰链座(8001)上设置有销孔，销轴(8004)穿过销孔，销轴(8004)上安装有滚针轴承(8002)，轴用弹性挡圈(8003)对铰链座(8001)上的销轴(8004)进行轴向限位。

4.根据权利要求1所述的一种可变直径齿轮预应力施加装置，其特征在于：I型支撑杆(9)与II型支撑杆(10)沿螺纹丝杆(1)周向间隔30°均匀分布，均为U形槽结构，且I型支撑杆(9)与II型支撑杆(10)的间距等于U形槽宽度，即S₁＝S₂＝S₃，以此施加均匀预应力。

Images