一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103722373 A (43)申请公布日 2014.04.16 CN 103722373 A (21)申请号 201310736994.9 (22)申请日 2013.12.28 B23P 21/00(2006.01) G01M 13/02(2006.01) (71)申请人 沈阳机床 （集团） 有限责任公司 地址 110142 辽宁省沈阳市经济技术开发区 开发大路 17 甲 1 号 (72)发明人 刘春时 林剑峰 马晓波 关晓勇 仝建 张晓明 刘迪 陈经伟 张磊 (74)专利代理机构 沈阳杰克知识产权代理有限 公司 21207 代理人 罗莹 (54) 发明名称 一种用。

2、于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械 装置 (57) 摘要 一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械 装置， 其结构是 ： 试验的铣削主轴单元通过一个 联结法兰固定在一个可在垂直平面内回转的大圆 盘上， 在棘轮机构的作用下， 借助于钢丝绳的中间 传递， 大圆盘将沿自身轴线回转， 其回转的角度控 制取决于定位销轴与定位孔的配合， 不同的回转 角度就决定了主轴的不同工作姿态。为了减小大 圆盘翻转过程中的阻力， 设计了一个由多个滚轮、 碟型弹簧组、 调整垫等组成的卸荷结构 ； 为了控 制棘轮机构中两个棘爪相对于棘轮的工作状态， 分别设计了一套操作结构对棘爪进行控制。该机 械装置除了可模拟主轴单元的工作姿态。

3、， 便于不 同姿态下的主轴性能测试对比 ； 也可作为主轴单 元装配过程中的辅助工装。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103722373 A CN 103722373 A 1/2 页 2 1. 一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械装置， 其特征在于 ： 包括一个可在垂直 面内回转的大圆盘， 所述大圆盘的回转中心固联一个空心轴， 空心轴与固定在底座上的轴 套组成回转副， 其回转轴线平行于地面， 而垂直于通过法兰安装在大圆盘上的主轴。

4、的轴线 ； 在大圆盘上设有主轴安装架， 主轴单元通过法兰安装在主轴安装架上 ； 所述大圆盘与底座之间平面接触， 在大圆盘的外边缘连接一个带有销轴孔的零件， 在 底座的对应圆周上加工等角度分布的固定销孔， 将定位销轴插入某一固定销孔内， 实现圆 盘转角定位 ； 在大圆盘上设置若干均布的条形孔， 在底座贴合面上的相应位置开设螺钉孔， 通过内六角螺钉将大圆盘压紧在底座的贴合面上 ； 所述的空心轴回转副上设有由多个滚轮、 碟型弹簧组、 调整垫组成的卸荷机构 ； 所述的大圆盘通过钢丝绳与扭矩输入部件连接， 钢丝绳一端固结在大圆盘的圆周， 另 一端固结在扭矩输入部件中的绳轮上 ； 所述的扭矩输入部件包括棘。

5、轮机构及棘爪控制结构， 棘轮机构由一个棘轮与两个棘爪 组成， 棘爪分为定位棘爪、 动力棘爪， 通过定位棘爪限制大圆盘发生反转， 定位棘爪与棘轮 的紧密贴合， 动力棘爪联于操作手柄， 传递驱动力给棘轮， 棘轮与绳轮固联在一起， 并共用 绳轮的回转轴， 绳轮的回转轴安装在底座上 ； 定位棘爪的控制结构为 ： 操作手柄为中空的钢管焊接件， 操作手柄的回转轴与绳轮、 棘 轮共用的回转轴同轴， 定位棘爪的推拉杆在钢管中心穿过 ； 推拉杆通过手动拉起时， 通过一 个沿导轨移动的斜面将与其配合的滚轮升起， 而滚轮与一个圆弧表面零件联动， 圆弧表面 将顶起与棘爪固联的圆柱销， 使定位棘爪与棘轮脱离， 退出定位。

6、 ； 当推拉杆松开时， 推拉杆 将在其复位弹簧作用下复位， 定位棘爪在其复位弹簧作用下恢复定位 ； 动力棘爪的控制结构为 ： 动力棘爪在弹簧的辅助下与棘轮保持贴合， 动力棘爪与杆连 接， 操作件与杆的末端配合并可沿支撑板上的导向槽自由滑动， 在支撑板的导向槽底部设 有定位件， 当操作件旋转时， 其上的圆柱销部位卡在定位件之下时， 动力棘爪在杆的带动下 与棘轮分离。 2. 如权利要求 1 所述的一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械装置， 其特征在 于 ： 所述定位棘爪的控制结构中， 与滚轮联动的具圆弧表面零件移动方向受两个导向销制 约， 其中一个导向销尾部设有挡板。 3. 如权利要求 1 所述。

7、的一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械装置， 其特征在 于 ： 所述棘轮机构的操作手柄与动力棘爪通过一个中间过渡件相联， 过渡件一端与手柄通 过胀紧套连接， 另一端与动力棘爪通过转动副连接。 4. 如权利要求 1 所述的一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械装置， 其特征在 于 ： 圆盘 V 型套与大圆盘过盈连接， 其内孔加工成 “V 型铁” 形式， 前端法兰与空心轴固联， 并通过多个双头螺柱及螺母与大圆盘、 圆盘 V 型套联接。 5. 如权利要求 1 所述的一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械装置， 其特征在 于 ： 在大圆盘的空心轴后端设有弹簧预紧结构， 保证大圆盘与底座的定位面紧密贴。

8、合 ； 所 述的弹簧预紧结构是 ： 在尾端法兰圆周上均匀分布 3 个弹簧套筒， 在弹簧套筒内安装螺旋 弹簧， 弹簧芯轴穿过螺旋弹簧， 并通过螺纹与尾端法兰联接， 螺旋弹簧一端作用于钢球及保 持架， 钢球与后端下支架上的耐磨垫点接触， 后端下支架固定在底座上 ； 螺旋弹簧的另一端 依次通过弹簧芯轴、 尾端法兰、 空心轴、 前端法兰传递， 向大圆盘施加向后的拉力。 权 利 要 求 书 CN 103722373 A 2 2/2 页 3 6. 如权利要求 1 或 2 或 3 或 4 或 5 所述的一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机 械装置， 其特征在于 ： 所述的卸荷机构由两部分组成， 在靠近大圆盘。

9、一侧的空心轴圆周上均 布三个支撑点， 作为前支撑 ； 在空心轴后端圆周上布置两个支撑点， 支撑力成 120夹角， 作为后支撑 ； 前支撑三个支点相对独立， 其中下端的两个支点结构相同， 由滚轮、 卸荷支架、 卸荷芯轴、 下卸荷杆、 碟型弹簧、 锁紧螺母、 塑料滑动轴承、 限转结构件组成 ； 前支撑的上端 支点为固定支点， 与下端之间相比， 不包含碟型弹簧 ； 后支撑的两个滚轮固定在同一个支架 上， 支撑力由同一组碟型弹簧提供。 7. 如权利要求 6 所述的一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械装置， 其特征在 于 ： 卸荷机构前支撑的限转结构件包括止动法兰、 限转销、 塑料滑动轴承、 定位键，。

10、 止动法兰 固定于卸荷支架上， 其上开有销轴孔， 与限转销的一端紧配合， 限转销的另一端插入塑料滑 动轴承中， 且可在滑动轴承内自由滑动， 轴承套通过调整垫固定在端部法兰盘上， 通过定位 键限制端部法兰盘与下卸荷杆之间的转动。 权 利 要 求 书 CN 103722373 A 3 1/6 页 4 一种用于铣削主轴单元工作姿态模拟的机械装置 技术领域 0001 本发明创造创造提供一种能够模拟铣削主轴单元工作姿态的机械装置， 既可以作 为主轴性能测试的实验基础， 也可作为主轴单元组装过程中的工装辅具。 背景技术 0002 铣削主轴单元通常应用于卧式加工中心、 立式加工中心、 以及多轴加工中心上的 。

11、角度头 ； 与此相对应， 铣削主轴单元的工作姿态可分为卧式回转轴线平行于地面、 立 式回转轴线垂直于地面、 角度倾斜回转轴线与地面成任意角度或成固定间隔角度 的变化。铣削主轴单元的切削性能将很大程度上决定主机的切削性能， 对高性能的主轴单 元部件开发越来越引起机床制造商的重视。 0003 主轴单元的性能一般通过切削试验的方法来评价， 但是切削试验通常需要一台试 验机床以及牺牲一块试验材料， 这种做法一方面会将试验机床的特性引入测试结果， 造成 不准确 ； 另一方面多规格的主轴很难在一款机床上完成试验， 造成不必要的大量人力、 物力 浪费。为此， 使用气缸、 液压缸模拟切削力加载的方法被越来越多。

12、的引入到主轴的性能测 试。通过气体、 液体压力的控制很容易模拟切削力的大小， 而对气缸、 液压缸相对于主轴轴 线角度的控制， 容易实现模拟切削力的方向。 0004 当主轴处于不同的工作姿态时， 主轴自身旋转部件的重量将会对主轴支撑轴承的 受力造成不同的影响 ： 当主轴处于立式应用时， 旋转部件的重量全部作用于主轴支撑轴承 的轴向 ； 当主轴处于卧式应用时， 旋转部件的重量将全部作用于主轴支撑轴承的径向 ； 当 处于其它工作角度时， 旋转部件的重量将与角度成比例地在轴向、 径向分布。这种轴承受 力分布的差异将引起主轴刚度、 发热等产生微妙的变化， 甚至会影响回转精度。对于采用 油雾、 油气润滑的。

13、主轴来说， 对于给定的供油角度、 供油位置， 不同的工作姿态也可能产生 不同的润滑效果。当然， 主轴的工作姿态不同对主轴前端轴承的密封结构也提出了不同的 要求 ： 立式主轴的前端切削液等脏物不容易进入， 而进入的脏物在重力作用下也易于排出 ； 卧式主轴的状况则相反， 脏物容易从前端密封间隙进入， 而进入后又不容易排除。 要对主轴 的这些性能差异进行比较测试， 工作姿态的模拟就显得尤其重要。 发明内容 0005 为省却主轴性能评价测试中机床工时的占用及切削试验材料的浪费、 提高试验效 率、 改进试验效果， 通过气缸、 液压缸等模拟主轴实际工作状况的方法不断得到完善， 本发 明创造创造提供一种用于。

14、铣削主轴单元工作姿态模拟的机械装置。 0006 本发明创造创造的目的是通过下述技术方案实现的 ： 一种用于铣削主轴单元工作 姿态模拟的机械装置， 其特征在于 ： 包括一个可在垂直面内回转的大圆盘， 所述大圆盘的回 转中心固联一个空心轴， 空心轴与固定在底座上的轴套组成回转副， 其回转轴线平行于地 面， 而垂直于通过法兰安装在大圆盘上的主轴的轴线 ； 在大圆盘上设有主轴安装架， 主轴单 元通过法兰安装在主轴安装架上 ； 说 明 书 CN 103722373 A 4 2/6 页 5 所述大圆盘与底座之间平面接触， 在大圆盘的外边缘连接一个带有销轴孔的零件， 在 底座的对应圆周上加工等角度分布的固定。

15、销孔， 将定位销轴插入某一固定销孔内， 实现圆 盘转角定位 ； 在大圆盘上设置若干均布的条形孔， 在底座贴合面上的相应位置开设螺钉孔， 通过内六角螺钉将大圆盘压紧在底座的贴合面上 ； 所述的空心轴回转副上设有由多个滚轮、 碟型弹簧组、 调整垫组成的卸荷机构 ； 所述的大圆盘通过钢丝绳与扭矩输入部件连接， 钢丝绳一端固结在大圆盘的圆周， 另 一端固结在扭矩输入部件中的绳轮上 ； 所述的扭矩输入部件包括棘轮机构及棘爪控制结构， 棘轮机构由一个棘轮与两个棘爪 组成， 棘爪分为定位棘爪、 动力棘爪， 通过定位棘爪限制大圆盘发生反转， 定位棘爪与棘轮 的紧密贴合， 动力棘爪联于操作手柄， 传递驱动力给棘。

16、轮， 棘轮与绳轮固联在一起， 并共用 绳轮的回转轴， 绳轮的回转轴安装在底座上 ； 定位棘爪的控制结构为 ： 操作手柄为中空的钢管焊接件， 操作手柄的回转轴与绳轮、 棘 轮共用的回转轴同轴， 定位棘爪的推拉杆在钢管中心穿过 ； 推拉杆通过手动拉起时， 通过一 个沿导轨移动的斜面将与其配合的滚轮升起， 而滚轮与一个圆弧表面零件联动， 圆弧表面 将顶起与棘爪固联的圆柱销， 使定位棘爪与棘轮脱离， 退出定位 ； 当推拉杆松开时， 推拉杆 将在其复位弹簧作用下复位， 定位棘爪在其复位弹簧作用下恢复定位 ； 动力棘爪的控制结构为 ： 动力棘爪在弹簧的辅助下与棘轮保持贴合， 动力棘爪与杆连 接， 操作件与。

17、杆的末端配合并可沿支撑板上的导向槽自由滑动， 在支撑板的导向槽底部设 有定位件， 当操作件旋转时， 其上的圆柱销部位卡在定位件之下时， 动力棘爪在杆的带动下 与棘轮分离。 0007 所述定位棘爪的控制结构中， 与滚轮联动的具圆弧表面零件移动方向受两个导向 销制约， 其中一个导向销尾部设有挡板。 0008 所述棘轮机构的操作手柄与动力棘爪通过一个中间过渡件相联， 过渡件一端与手 柄通过胀紧套连接， 另一端与动力棘爪通过转动副连接。 0009 圆盘 V 型套与大圆盘过盈连接， 其内孔加工成 “V 型铁” 形式， 前端法兰与空心轴固 联， 并通过多个双头螺柱及螺母与大圆盘、 圆盘 V 型套联接。 0。

18、010 在大圆盘的空心轴后端设有弹簧预紧结构， 保证大圆盘与底座的定位面紧密贴 合 ； 所述的弹簧预紧结构是 ： 在尾端法兰圆周上均匀分布 3 个弹簧套筒， 在弹簧套筒内安装 螺旋弹簧， 弹簧芯轴穿过螺旋弹簧， 并通过螺纹与尾端法兰联接， 螺旋弹簧一端作用于钢球 及保持架， 钢球与后端下支架上的耐磨垫点接触， 后端下支架固定在底座上 ； 螺旋弹簧的另 一端依次通过弹簧芯轴、 尾端法兰、 空心轴、 前端法兰传递， 向大圆盘施加向后的拉力。 0011 所述的卸荷机构由两部分组成， 在靠近大圆盘一侧的空心轴圆周上均布三个支撑 点， 作为前支撑 ； 在空心轴后端圆周上布置两个支撑点， 支撑力成 120。

19、夹角， 作为后支撑 ； 前支撑三个支点相对独立， 其中下端的两个支点结构相同， 由滚轮、 卸荷支架、 卸荷芯轴、 下 卸荷杆、 碟型弹簧、 锁紧螺母、 塑料滑动轴承、 限转结构件组成 ； 前支撑的上端支点为固定支 点， 与下端之间相比， 不包含碟型弹簧 ； 后支撑的两个滚轮固定在同一个支架上， 支撑力由 同一组碟型弹簧提供。 0012 卸荷机构前支撑的限转结构件包括止动法兰、 限转销、 塑料滑动轴承、 定位键， 止 动法兰固定于卸荷支架上， 其上开有销轴孔， 与限转销的一端紧配合， 限转销的另一端插入 说 明 书 CN 103722373 A 5 3/6 页 6 塑料滑动轴承中， 且可在滑动轴。

20、承内自由滑动， 轴承套通过调整垫固定在端部法兰盘上， 通 过定位键限制端部法兰盘与下卸荷杆之间的转动。 本发明创造的有益效果 ： 为了通过模拟的方法得到主轴性能的准确的测试， 本发明创 造创造设计了该铣削主轴单元工作姿态模拟机械装置， 通过该装置将主轴单元加以固定， 使切削力的施加变得可能 ； 能够模拟主轴的工作姿态， 使得测试结果才更贴近实际、 具有说 服力。 在主轴单元组装的过程中， 该铣削主轴单元工作姿态模拟机械装置可以多角度变化， 模仿主轴处于不同工作姿态。该机械装置除了可模拟主轴单元的工作姿态， 便于不同姿态 下的主轴性能测试对比 ； 也可作为主轴单元装配过程中的辅助工装。 附图说明。

21、 0013 图 1 是本发明创造创造的主视图。 0014 图 2 是沿大圆盘回转轴线的局部剖视图。 0015 图 3 是主视方向体现卸荷机构前端支撑的局部剖视图。 0016 图 4 是图 3 中 C 处的局部详图。 0017 图 5 是图 3 中标示的剖视图 B-B 局部旋转。 0018 图 6 是主视方向体现卸荷机构后端支撑的剖视图。 0019 图 7 是扭矩输入部件立体图。 0020 图 8 是操作手柄立体图。 0021 图 9 是沿操作手柄管件中心剖开展示定位棘爪控制结构局部图。 0022 图 10 是图 9 中 A 处的局部详图。 0023 图 11 是图 9 中 B 处的局部详图。 。

22、0024 图 12 是操作手柄端部装配剖视图。 0025 图 13 是动力棘爪控制结构立体图。 具体实施方式 0026 下面结合附图， 具体说明本发明创造的实施方式。 0027 试验主轴单元3通过法兰安装在主轴安装架8上， 为提高安装刚度， 对于规格较大 的主轴单元， 调整位于主轴单元上部的辅助支撑架 10 上的三个螺杆， 使其顶紧主轴单元。 试验主轴的电、 气、 油等管线可以从空心轴 11 的中心引入试验装置， 先固定在管线固定架 4 上， 然后再接入试验主轴单元3。 由于上述的试验主轴单元3、 主轴安装架8、 辅助支撑架10、 管线固定架 4 都固定在大圆盘 5 上面， 大圆盘 5 的中心。

23、固联一根空心轴 11， 与固定在底座 1 上的轴套组成回转副。 空心轴11作为大圆盘5的回转中心， 这样在大圆盘翻转过程中， 利于 避免管线的缠绕、 折断等故障。 出于安装的方便， 最初的安装位置姿态使主轴的轴线垂直于 地面， 即处于立式安装。大圆盘 5 的回转轴固定在装置底座 1 上面， 与地面平行， 与主轴轴 线垂直， 大圆盘 5 的转动将会带动主轴单元 3 做工作姿态的转换。当大圆盘 5 转过 90时， 主轴的轴线恰好与地面平行， 此时主轴处于卧式姿态。 为了使主轴可以处于其它工作姿态， 在大圆盘5的外边缘连接一个带有销轴孔的零件2， 在底座1的对应圆周上加工等角度分布 的固定销孔， 当。

24、固定销插入底座1不同位置的固定销孔， 就决定了圆盘转过的角度即主 轴的倾斜角度。销轴只是将圆盘或主轴定位于某个角度， 为了使主轴在承受模拟切削载荷 说 明 书 CN 103722373 A 6 4/6 页 7 的过程中圆盘保持不动， 必须通过内六角螺钉 9 将圆盘压紧在底座的贴合面上。考虑到螺 钉适应圆盘位置变化调整的需要， 在圆盘上相应位置开有与螺钉数量相同的条形孔 25， 而 在底座贴合面上的相应位置开设多个螺钉孔， 螺钉孔的数量取决于前述定位销轴孔位置间 的角度差， 以及条形孔 25 的长度， 必须全面考虑。最终的效果是无论定位销将圆盘定位于 哪个角度， 螺钉都可以穿过条形孔 25 而旋。

25、进相应的螺钉孔， 实现圆盘的夹紧。 0028 从附图 1 中主轴单元的安装位置可以看出， 主轴单元的整体偏于大圆盘 5 的回转 中心以下， 即重心位置也应处于回转中心的下方 ； 从定位销孔的位置分布可以看出， 当试验 主轴单元要成角度倾斜或变为卧式工作姿态时， 大圆盘及其上固定件在驱动扭矩作用下要 做逆时针方向回转， 而重心的位置偏移形成的回转力矩是扭矩输入部件 7 需要克服的主要 阻力矩。 0029 由于大圆盘 5 与装置底座 1 间结合面之间的摩擦、 空心轴 11 与空心轴套 19 之间 的摩擦， 也是要克服的阻力。在回转过程中， 大圆盘 5 与装置底座 1 之间要保持紧密贴合才 不会前后。

26、窜动， 工作才会安全、 可靠。在大圆盘 5 的空心轴 11 后端架设弹簧预紧结构， 以保 证大圆盘 5 与底座 1 的定位面紧密贴合。弹簧预紧结构如下 ： 在尾端法兰 16 圆周上均匀分 布3个弹簧套筒14， 在弹簧套筒14内安装螺旋弹簧13， 弹簧芯轴12穿过螺旋弹簧13， 并通 过螺纹与尾端法兰 16 联接， 螺旋弹簧 13 一端作用于钢球及保持架 15、 最终受阻于耐磨垫 17， 而后端下支架 18 固定在本装置的底座 1 上 ； 螺旋弹簧 13 总体受压， 其另一端通过弹簧 芯轴 12、 尾端法兰 16、 空心轴 11、 前端法兰 23 的传递， 使大圆盘 5 始终受向后的拉力， 拉力。

27、 的大小通过调整弹簧芯轴 12 旋入长度来调节。 0030 大圆盘 5 与空心轴 11 的连接方式主要从装配工艺的适用性来考虑。圆盘 V 型套 20 与大圆盘 5 过盈连接， 其内孔加工成 “V 型铁” 形式， 在顶紧螺杆 21 的辅助作用下， 形成 “三点支撑” ， 大圆盘 5 的重量将通过支撑点作用在空心轴 11 上。为防止大圆盘的倾覆， 将 前端法兰 23 与空心轴 11 固联， 并通过多个双头螺柱 22 及螺母与大圆盘 5、 圆盘 V 型套 20 联接。前端法兰 23 与圆盘 V 型套 20 相应安装平面之间难免存在平行度误差， 为消除该误 差对装配的影响， 应该逐一测量调整垫 24 。

28、应磨削厚度， 待双头螺柱及螺母 22 拧紧后， 打圆 柱销。 0031 为减小空心轴 11 与空心轴套 19 之间的摩擦阻力及提高装置的使用寿命， 采用了 一套卸荷机构变滑动摩擦为滚动摩擦， 其前支撑部分如图3所示， 后支撑部分在图6、 图2中 进行表达。 0032 前支撑共有三个支撑点， 每个支撑点可作为一个独立的支撑模块， 支撑模块安装 在装置底座 1 上加工出的凹槽中。下部两个支撑模块的结构完全相同， 由卸荷支架 32、 下 卸荷杆 39、 碟型弹簧 40、 垫圈 41、 锁紧螺母 34、 防松螺母 35、 滚轮 37、 塑料滑动轴承 38 等组 成。碟型弹簧 40 的作用力通过下卸荷杆。

29、 39、 滚轮 37 作用于空心轴 11， 作用力的大小可通 过螺母进行调节 ； 滑动轴承 38 可以保证杆的轴向自由移动并消除配合零件间的间隙。上 部支撑模块的主要不同之处在于省去了碟型弹簧， 并由此导致两个螺母的作用位置发生变 化 ； 下卸荷杆 39 与上卸荷杆 33 的差别仅仅是螺纹的加工位置不同。为了便于几个模块的 安装及重复安装时位置精度控制， 调整螺钉 36 可以起到定位的作用。 0033 滚轮 37 的轴心与空心轴 11 的轴心保持平行才能最大程度上发挥卸荷的作用， 为 此需要一套限制支撑杆发生转动的限转结构件， 如图 4 及图 5 的表达。止动法兰 42 固定于 说 明 书 C。

30、N 103722373 A 7 5/6 页 8 卸荷支架 32 上， 其上开有销轴孔， 与限转销 43 的一端紧配合， 限转销 43 的另一端插入塑料 滑动轴承 44 中。轴承套 45 通过调整垫 48 的高度调整固定在端部法兰 49 上， 而定位键 47 限制端部法兰 49 与下卸荷杆 39 之间的转动。由于限转销 43 可以在轴承 44 内自由滑动， 所以， 这样的一套结构将限制滚轮 37 及其支撑件发生位置转动， 即滚轮 37 与空心轴 11 的 相对位置调定后将保持不变。 0034 卸荷机构的后支撑部分包含两个支撑点， 包含在一个整体的模块之中， 如图 6、 图 2 中的表达。在空心轴。

31、 11 后端的卸荷支架 31 上布置两个滚轮 37（与前支撑相同） ， 两个滚 轮37固定在后端上形成两个作用点， 作用力方向成120夹角。 碟型弹簧29的作用力通过 后端卸荷芯轴 28 传递给后端卸荷支架 31， 后端上支架 26 固定于装置底座 1， 碟型弹簧 29 力大小可通过调整垫 27 的厚度调整。弹簧力的大小以前端大圆盘 5 及固定其上的主轴等 零部件的重量为参考依据。 0035 大圆盘 5 的旋转动力通过钢丝绳 6 来传递， 大圆盘 5 通过钢丝绳 6 与扭矩输入部 件 7 连接， 钢丝绳 6 一端固结在大圆盘 5 的圆周， 另一端固结在绳轮 98 上 ； 轮槽宽度比钢丝 绳直径。

32、略大， 保证钢丝绳在绳轮上多圈缠绕而轴向位置相对不变。绳轮 98 的回转轴固定在 装置底座 1 上， 当钢丝绳 6 向绳轮 98 上缠绕时， 试验主轴单元 3 在大圆盘 5 的带动下逆时 针旋转， 开始升起 ； 反之， 当钢丝绳 6 向大圆盘 5 上缠绕时， 大圆盘 5 顺时针旋转， 主轴单元 3 开始落下。 0036 扭矩输入部件 7 包括棘轮机构及其控制结构， 棘轮机构由一个棘轮与两个棘爪组 成， 棘轮 97 与绳轮 98 固联在一起， 即二者共用同一个回转轴。棘爪分为定位棘爪 57、 动力 棘爪 56。定位棘爪 57 通过转轴固联于底座 1， 动作受控于一套控制结构。定位棘爪 57 的 。

33、作用是限制大圆盘 5、 绳轮 98 发生反转， 即保证主轴单元 3 可以停在某一个升起的高度， 便 于操作者的再次操作直至将主轴单元 3 升起到更高的位置。 0037 为保证定位棘爪 57 与棘轮 97 的紧密贴合， 压杆 59 与套 61 配合， 在弹簧 60 的作 用下将定位棘爪 57 始终下压。压力的调整可通过杆件 62 的适度旋转来控制， 压杆 59 的端 部磨成球头形状， 利于减小摩擦。动力棘爪 56 的作用是将操作者作用在操作手柄 63 上的 动力通过棘轮 97 传递给绳轮 98。动力棘爪 56 与中间过渡件 55 通过回转副联接， 中间过渡 件 55 与操作手柄 63 上的安装轴。

34、通过胀紧套联接。操作手柄 63 的回转轴应调整到与绳轮 98、 棘轮 97 的回转轴同轴， 才能降低棘轮棘爪啮合过程中的磨损。为此， 支架 51、 轴承座 52 的安装位置要根据绳轮 98、 棘轮 97 的安装状况进行调整。 0038 定位棘爪 57 与动力棘爪 56 需要配合动作， 交替发生作用。定位棘爪 57 退出定位 时， 操作手柄通过动力棘爪传递扭矩给棘轮， 带动圆盘转动 ； 定位棘爪限制棘轮的转动时， 操作手柄才能控制动力棘爪， 调整动力棘爪与棘轮的相对位置， 为下一步的旋转做好准备。 0039 在工作过程中， 操作者要根据需要控制动力棘爪 56、 定位棘爪 57 与棘轮 97 的啮。

35、 合、 脱开关系 ； 为此， 本棘轮机构的两个棘爪分别有一套控制结构进行控制。 0040 定位棘爪 57 的控制结构由推拉杆 64、 斜面、 滚轮 69、 圆弧表面顶起件 73 等部件构 成。定位棘爪 57 的脱开通过圆弧面顶起件 73 顶起棘爪上的圆柱销来实现。圆弧表面顶起 件 73 上固联一个长导向销 71、 短导向销 75， 二者相互平行并与长导套 70、 短导套 74 配合， 起导向的作用。长导套 70、 短导套 74 固定在安装板 53 上， 而安装板 53 通过螺钉 54 压紧在 操作手柄 63 上的相应安装位置。考虑到结构的紧凑性， 推拉杆 64 通过支撑圆环 76 安装在 说 。

36、明 书 CN 103722373 A 8 6/6 页 9 操作手柄 63 的钢管之中。推拉杆 64 由一根钢管在两端焊接两段圆柱构成， 圆柱段加工后 与支撑圆环 76 配合。当操作者的手掌托住操作手柄 63 的 A、 B 区域， 见图 12， 通过手指部 分拉动操作杆 85、 皮拉手 90 时， 联结杆 86 将带动推拉杆 64， 通过螺钉 65、 中间件 66、 过渡 板 67 的传递， 斜槽块 68 上的斜槽将顶起滚轮 69， 进而带动滚轮固定轴 72、 圆弧顶起件 73 动作， 最终定位棘爪 57 被顶起。定位棘爪 57 被顶起以后， 棘轮 97 就可在动力棘爪 56 的配 合下做转动，。

37、 转动的角度则受到圆弧表面顶起件 73 弧长的制约。为防止滚轮 69 从斜槽块 68 的槽中脱落， 套 80 固定在长导套 70 的尾端， 挡板 83 固定在套 80 上， 通过控制内六角螺 钉 84 的旋入深度及调整垫 82 厚度， 滚轮 69 的允许极限行程即可限定。当操作者放开操作 杆 85 时， 整套控制构件在弹簧 91 的作用下复位， 而定位棘爪 57 也在弹簧 60 作用下复位。 0041 动力棘爪 56 的控制结构如图 13 所示， 操作件与杆的末端配合并可沿 动力棘爪 56 在弹簧 96 的辅助下保持与棘轮 97 的贴合。动力棘爪 56 与杆 92 连接， 操 作件 94 与杆。

38、 92 的末端配合并可沿支撑板 93 上的导向槽自由滑动， 在支撑板 93 的导向槽 底部设有定位件95， 当操作者握住操作件94旋转， 将其上的圆柱销部位卡在定位件95之下 时， 动力棘爪 56 在杆 92 的带动下与棘轮 97 分离 ； 此时， 操作者可调整动力棘爪 56 相对于 棘轮 97 的周向位置， 为后续工作做好准备。 0042 以上详细说明了本发明创造创造的具体结构构成和关键零部件的功用， 接下来， 具体描述操作者根据不同工作状况的操作步骤。 0043 工作状况一 ： 大圆盘 5 逆时针旋转 当大圆盘 5 逆时针方向旋转时， 操作者的动作表现为将操作手柄 63 由下向上的 “抬 。

39、起” ， 将钢丝绳 6 向绳轮 98 上缠绕。当操作手柄 63 抬高到一定程度时， 因操作者身高的制 约， 操作手柄 63 必须反向降低到一个适当的高度才能进行再一次的 “抬起” 动作。在操作 手柄 63、 动力棘爪 56 反转的过程中， 定位棘爪 57 将棘轮 97 的位置固定。如此反复多次， 直 至大圆盘 5 转至预期的位置。通过销轴定位件将大圆盘 5 定位， 将内六角螺钉 9 全部锁紧， 便可以进行后续的试验工作。 0044 工作状况二 ： 大圆盘 5 顺时针旋转 操作者的双手手掌作用在操作手柄的A、 B区域， 用手指部分拉动皮拉手90、 操作杆85， 定位棘爪 57 将被圆弧表面顶起件。

40、 73 顶起。此时， 大圆盘 5 可以进行转动， 并且操作者要平 衡大圆盘 5、 试验主轴单元 3 产生的重力力矩。当大圆盘 5 顺时针旋转时， 操作者的动作表 现为将操作手柄 63 由上向下 “缓缓放下” ， 此时， 钢丝绳 6 向大圆盘 5 上缠绕。当操作手柄 63向下旋转到一定位置时， 将不再适宜操作者操作， 此时需将皮拉手90、 操作杆85松开， 使 定位棘爪 57 复位工作。定位棘爪 57 复位后， 大圆盘 5、 试验主轴单元 3 的重力力矩改由定 位棘爪 57 承担。操作者此时拉动操作件 94， 并将其卡在定位件 95 之下， 动力棘爪 56 将与 棘轮 97 分离， 分离之后将操。

41、作手柄 63 抬高到适度位置， 再将动力棘爪 56 复位。 0045 动力棘爪 56 复位之后， 即可再次顶起定位棘爪 57， 并将操作手柄 63“缓缓放下” 。 操作者如此反复， 直至将大圆盘 5 调整到预期的试验位置。 说 明 书 CN 103722373 A 9 1/5 页 10 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103722373 A 10 2/5 页 11 图 3 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103722373 A 11 3/5 页 12 图 6 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 103722373 A 12 4/5 页 13 图 9 图 10 图 11 说 明 书 附 图 CN 103722373 A 13 5/5 页 14 图 12 图 13 说 明 书 附 图 CN 103722373 A 14 。