機械式精密鎖緊機構(gòu)的設(shè)計與分析

中國船舶工業(yè)集團公司第六三五四研究所 （江西 九江 332000） 關(guān)福州 王 俊

機械式精密鎖緊機構(gòu)的設(shè)計與分析

中國船舶工業(yè)集團公司第六三五四研究所 （江西 九江 332000） 關(guān)福州 王 俊

目前轉(zhuǎn)臺軸系鎖緊通常采用的方法：電磁鐵鎖緊方式和薄壁套三點鎖緊方式。這兩種方式，雖然都可以達到對軸系鎖緊的目的，但存在的問題是：電磁鐵鎖緊方式，時間長了會使轉(zhuǎn)臺臺體磁化，導(dǎo)致被測件（慣性元件）也受磁性干擾；薄壁套三點鎖緊方式，時常發(fā)生薄壁套抱軸拉毛主軸并導(dǎo)致抱死主軸的現(xiàn)象。設(shè)計一種用于轉(zhuǎn)臺軸系的機械式鎖緊機構(gòu)，故為轉(zhuǎn)臺軸系提供定位鎖緊力，使軸系在任意位置均能鎖定。

1.設(shè)計原理

這種機械式鎖緊機構(gòu)屬于一種純機械式定位機構(gòu)，它由一對嚙合的齒輪傳動來實現(xiàn)其鎖緊目的。齒條和沿圓周均布的三件凸輪塊有序固定在座環(huán)上，凸輪塊安裝時外圓已形成了漸開式一定的高低差值。凸輪座環(huán)在齒輪副的驅(qū)動下，凸輪塊由低到高或由高到低往返作圓周運動，滑柱通過滾輪擠壓旋轉(zhuǎn)變?yōu)橥档闹本€運動，勾形壓塊受彈簧和調(diào)整螺釘?shù)膲毫?，始終緊貼鎖緊支座的結(jié)合面。但在頂桿的作用下，以銷柱為軸轉(zhuǎn)動起來，當(dāng)滑柱向圓周外運動時，頂桿克服彈簧的壓力把勾形壓塊的尾端也往外位移，此時勾形壓塊的勾形端部以銷柱為支點壓向剎車盤，將剎車盤緊壓在勾形部位和鎖緊支座頂面之內(nèi)，從而將軸鎖緊。

2.工作原理

（1）如附圖所示，鎖緊時，手柄25轉(zhuǎn)動到鎖緊機構(gòu)，齒輪軸24帶動齒輪21轉(zhuǎn)動一定的角度，與齒條1帶動凸輪座環(huán)6也轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度，均布在凸輪座環(huán)6上三件凸輪塊7同時由低點轉(zhuǎn)到最高點，滑柱19在滾輪9的擠壓下向圓周外位移到極限位置，勾形壓塊15同時受到頂桿14的頂壓，以銷柱8為軸作相應(yīng)的角度旋轉(zhuǎn)，均布的三件勾形壓塊15的勾形端部同時頂壓著剎車盤20的三個均布位置，因此剎車盤20受勾形壓塊15頂壓發(fā)生彈性變形，變形的剎車盤20反面又受到鎖緊支座18的臺階頂面的頂撐并產(chǎn)生摩擦力，隨著勾形壓塊15旋轉(zhuǎn)到位，剎車盤20被鎖住在勾形壓塊端部與鎖緊支座臺階面之間而不能轉(zhuǎn)動，剎車盤20與主軸2固定為一體，所以轉(zhuǎn)臺軸系被鎖緊。

（2）脫開時，手柄25轉(zhuǎn)到脫開位置，齒輪軸24帶動齒輪21轉(zhuǎn)動一定的角度，與齒條1帶動凸輪座環(huán)6轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度，均布在凸輪座環(huán)6的三件凸輪塊7同時由最高點轉(zhuǎn)到最低點，滑柱19在彈簧12的彈力作用下，跟隨向圓周內(nèi)移到最低點，勾形壓塊15同樣在彈簧12的彈力作用下，以銷柱16為支點返回，剎車盤20被松開使之能自由轉(zhuǎn)動，因而轉(zhuǎn)臺軸系可以自由旋轉(zhuǎn)。

（3）手柄機構(gòu)通過與齒輪嚙合的齒條帶動凸輪座環(huán)轉(zhuǎn)位，凸輪塊旋轉(zhuǎn)時能夠形成漸開式一定的高低差值，使滑柱變?yōu)檠刂睆椒较虻闹本€運動，并帶動頂桿使勾形壓塊15以銷柱為軸轉(zhuǎn)動，其勾狀端部頂壓剎車盤20，使剎車盤20產(chǎn)生微量的彈性變形，剎車盤20變形后與鎖緊支座18頂面產(chǎn)生摩擦，此摩擦力隨著頂壓力增大而變大，并利用三點決定一個平面的原理，達到轉(zhuǎn)臺軸系在任意角度均能鎖緊的目的。

3.結(jié)構(gòu)特點

這種機械式鎖緊機構(gòu)，由鎖緊支座組件、凸輪組件和手柄機構(gòu)組成：

（1）手柄機構(gòu)包括手柄、齒輪和齒輪軸，其中手柄螺紋端與齒輪軸聯(lián)接成一體，齒輪安裝在齒輪軸軸肩上，用平鍵和螺母徑向和軸向限位，使之與齒輪軸聯(lián)成一體。齒輪支座固定在基座上，齒輪軸可以在齒輪支座中旋轉(zhuǎn)。

鎖緊機構(gòu)

（2）凸輪組件，包括凸輪塊、凸輪座環(huán)和齒條，三件凸輪塊均布固定在凸輪座環(huán)圓周上。齒條固定在其中兩件凸輪塊中間的位置，與凸輪座環(huán)同圓，并聯(lián)成一體，凸輪座環(huán)安裝在基座聯(lián)接成一體的軸承端蓋的臺階肩頸上，使齒條與齒輪嚙合并設(shè)有蓋板軸向限位。

（3）鎖緊支座組件，包括鎖緊支座、鎖緊支架、滑柱和勾形壓塊等，三組鎖緊支座組件均布在與凸輪塊對應(yīng)的圓周位置。鎖緊支座固定在基座上，鎖緊支架固定在鎖緊支座的側(cè)面，銷柱固定在鎖緊支架上。勾形壓塊套在銷柱上，并與銷柱為軸轉(zhuǎn)動。調(diào)整螺釘穿過勾形壓塊聯(lián)接在鎖緊支座上，彈簧套在調(diào)整螺釘上，將勾形壓塊尾端壓向鎖緊支座。頂桿固定在勾形壓塊中下位置，與滑柱接觸，滾輪被銷柱活動聯(lián)接在滑柱的端部開口槽中，可繞銷柱作圓周運動。彈簧套在滑柱的尾端上，裝入鎖緊支座的導(dǎo)向孔內(nèi)，用彈簧壓板壓住，通過彈力將滑柱19壓向凸輪塊7，使?jié)L輪9與凸輪塊7可靠接觸。

（4）鎖緊機構(gòu)優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、操作方便、輕松；鎖緊力大，定位剛度好，對軸系無任何添加力；利用三點決定一個面的基本原理，由徑向直接抱軸改為間接軸向頂壓彈性平面的方式，很好地克服了上述兩種鎖緊方式的缺點和不足。

4.結(jié)語

本機械式鎖緊機構(gòu)的設(shè)計，由于利用三點決定一個面的基本原理，由徑向直接抱軸改為間接軸向頂壓彈性平面的方式，很好地克服了其他鎖緊方式的缺點和不足。為今后研發(fā)設(shè)計提供了理論根據(jù)，對于減少轉(zhuǎn)臺軸系在設(shè)定的位置上角度發(fā)生漂移給慣性元件測試帶來不確定的誤差提供了一種新的解決途徑。

20121016）