本實用新型涉及一種雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)及大型重載荷運動平臺系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

大型機(jī)械裝備是目前機(jī)械裝備的發(fā)展趨勢，在一些特定領(lǐng)域大型機(jī)械裝備發(fā)揮著不可替代的作用。大型機(jī)械裝備負(fù)載大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)周期長，在設(shè)計和使用過程中會出現(xiàn)難以預(yù)見的問題，這對大型機(jī)械裝備的設(shè)計提出了更高的要求。鎖緊機(jī)構(gòu)是一種在大型機(jī)械裝備中較為常見的機(jī)構(gòu)，其在大型機(jī)械裝備中往往要求能夠承擔(dān)比較大的載荷和沖擊力，并能實現(xiàn)精確定位和鎖緊。目前常見的鎖緊機(jī)構(gòu)的鎖緊方法以及優(yōu)缺點如下：

利用鎖緊模塊的摩擦力：結(jié)構(gòu)簡單，易于進(jìn)行分析，然而對于十分大的負(fù)載，在施壓縱向載荷時，其載荷將完全由摩擦力提供，這將對接觸面上的正壓力提出較高的要求，導(dǎo)致鎖緊模塊體積過大，過于笨重，增加成本。

銷軸：受力明確，易于分析，分為矩形銷軸與圓形銷軸，其中矩形銷軸易于消除間隙，圓形銷軸不易于消除間隙，銷軸主要承受剪力作用，在載荷較大的情況下，銷軸尺寸較大，同時銷孔之間需要足夠的距離來承力，故此方式為有級調(diào)整，且級間差距較大。

絲杠：有效承擔(dān)較大徑向以及軸向的靜態(tài)載荷、動態(tài)載荷，組合使用也可承受較大彎矩，但對于大型機(jī)械裝備，會顯著增加絲杠的直徑，使制造困難甚至無法制造，成本上升。

目前市場上常見的鎖緊機(jī)構(gòu)只能運用于小型低負(fù)載的平臺系統(tǒng)，而不能應(yīng)用于大型重載荷的運動平臺系統(tǒng)。對于大型重載荷運動平臺，則對鎖緊機(jī)構(gòu)提出了更高的要求，要求鎖緊性能必須可靠安全，目前常見的鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊方法難以滿足大型機(jī)械裝備在大載荷工況下的鎖緊和定位要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)及大型重載荷運動平臺系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的鎖緊機(jī)構(gòu)不能可靠安全的進(jìn)行鎖緊的技術(shù)問題。

本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)及大型重載荷運動平臺系統(tǒng)，其包括：保持框、鎖緊機(jī)構(gòu)拉桿、抱緊夾、抱緊驅(qū)動缸、抱緊斜楔、抱緊夾拉桿、導(dǎo)軌、上斜楔、活動齒、激光測距儀、尼龍滑塊裝置、下襯板、活動齒驅(qū)動缸和上斜楔驅(qū)動缸；

所述保持框用于安裝其他零部件；所述鎖緊機(jī)構(gòu)拉桿安裝在保持框上；所述抱緊夾的數(shù)量為兩對，通過抱緊夾拉桿間隔固定連接在保持框上；抱緊驅(qū)動缸固定在抱緊夾的夾頭位置，抱緊斜楔與抱緊驅(qū)動缸連接；所述導(dǎo)軌與保持框固定連接，上斜楔安裝在所述導(dǎo)軌上；上斜楔驅(qū)動缸一端與上斜楔固定連接另一端與保持框固定連接；活動齒的數(shù)量為兩個，安裝在保持框的安裝孔內(nèi)；活動齒驅(qū)動缸的一端與活動齒連接，另一端與保持框連接；尼龍滑塊安裝在活動齒的兩側(cè)，下襯板安裝在活動齒的底部；激光測距儀安裝在活動齒的一側(cè)。

本實用新型如上所述的雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步，所述保持框包括設(shè)有安裝孔的第一側(cè)面，以及與第一側(cè)面相鄰的兩個第二側(cè)面，抱緊夾固定連接在保持框的第二側(cè)面。

本實用新型如上所述的雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步，所述尼龍滑塊的數(shù)量為四個，活動齒分別為第一活動齒和第二活動齒，第一活動齒的兩側(cè)安裝兩個，第二活動齒的兩側(cè)安裝兩個；下襯板的數(shù)量為兩個，每一活動齒的底部安裝一個。

本實用新型如上所述的雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步，激光測距儀的數(shù)量為四個，第一活動齒的一側(cè)安裝兩個，第二活動齒的一側(cè)安裝兩個。

本實用新型如上所述的雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步，還包括液壓控制系統(tǒng)，所述液壓控制系統(tǒng)用于控制抱緊驅(qū)動缸、活動齒驅(qū)動缸、上斜楔驅(qū)動缸的運行。

本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種大型重載荷運動平臺系統(tǒng)，其包括移動橫梁、立柱、固定齒條和雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)，所述固定齒條豎向固定在所述立柱上；橫梁的兩端分別安裝雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)，橫梁與立柱通過雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)連接；

雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)包括：保持框、鎖緊機(jī)構(gòu)拉桿、抱緊夾、抱緊驅(qū)動缸、抱緊斜楔、抱緊夾拉桿、導(dǎo)軌、上斜楔、活動齒、激光測距儀、尼龍滑塊裝置、下襯板、活動齒驅(qū)動缸和上斜楔驅(qū)動缸；所述保持框用于安裝其他零部件；所述鎖緊機(jī)構(gòu)拉桿安裝在保持框上；所述抱緊夾的數(shù)量為兩對，通過抱緊夾拉桿間隔固定連接在保持框上；抱緊驅(qū)動缸固定在抱緊夾的夾頭位置，抱緊斜楔與抱緊驅(qū)動缸連接；所述導(dǎo)軌與保持框固定連接，上斜楔安裝在所述導(dǎo)軌上；上斜楔驅(qū)動缸一端與上斜楔固定連接另一端與保持框固定連接；活動齒的數(shù)量為兩個，安裝在保持框的安裝孔內(nèi)；活動齒驅(qū)動缸的一端與活動齒連接，另一端與保持框連接；尼龍滑塊安裝在活動齒的兩側(cè)，下襯板安裝在活動齒的底部；激光測距儀安裝在活動齒的一側(cè)。

本實用新型如上所述的大型重載荷運動平臺系統(tǒng)，進(jìn)一步，所述保持框包括設(shè)有安裝孔的第一側(cè)面，以及與第一側(cè)面相鄰的兩個第二側(cè)面，抱緊夾固定連接在保持框的第二側(cè)面。

本實用新型如上所述的大型重載荷運動平臺系統(tǒng)，進(jìn)一步，所述尼龍滑塊的數(shù)量為四個，活動齒分別為第一活動齒和第二活動齒，第一活動齒的兩側(cè)安裝兩個，第二活動齒的兩側(cè)安裝兩個；下襯板的數(shù)量為兩個，每一活動齒的底部安裝一個。

本實用新型如上所述的大型重載荷運動平臺系統(tǒng)，進(jìn)一步，所述激光測距儀的數(shù)量為四個，第一活動齒的一側(cè)安裝兩個，第二活動齒的一側(cè)安裝兩個。

本實用新型如上所述的大型重載荷運動平臺系統(tǒng)，進(jìn)一步，雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)還包括液壓控制系統(tǒng)，所述液壓控制系統(tǒng)用于控制抱緊驅(qū)動缸、活動齒驅(qū)動缸、上斜楔驅(qū)動缸的運行。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型提出的雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)可以應(yīng)用于大型重載荷的運動平臺系統(tǒng)，運動平臺系統(tǒng)利用激光測距儀判斷活動齒達(dá)到嚙合位置，活動齒驅(qū)動缸驅(qū)動活動齒與固定齒完全嚙合良好；所以橫梁的定位精度更高；上楔塊驅(qū)動缸驅(qū)動上楔塊插入至活動齒與保持框之間的空隙，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的鎖緊；試件加載后，可順利松開鎖緊。

附圖說明

通過結(jié)合以下附圖所作的詳細(xì)描述，本實用新型的上述和/或其他方面和優(yōu)點將變得更清楚和更容易理解，這些附圖只是示意性的，并不限制本實用新型，其中：

圖1為本實用新型一種實施例的雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型一種實施例的雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)的裝配示意圖；

圖3為本實用新型一種實施例的保持框、活動齒和激光測距儀安裝示意圖；

圖4為圖3中A部放大示意圖；

圖5為本實用新型一種實施例的保持框示意圖；

圖6為上斜楔、活動齒、活動齒驅(qū)動缸和上斜楔驅(qū)動缸安連接示意圖；

圖7為本實用新型一種實施例的上斜楔示意圖；

圖8為本實用新型一種實施例的活動齒驅(qū)動缸示意圖；

圖9為本實用新型一種實施例的抱緊驅(qū)動缸示意圖；

圖10為本實用新型一種實施例的大型重載荷運動平臺系統(tǒng)縱截面示意圖；

圖11為本實用新型一種實施例的大型重載荷運動平臺系統(tǒng)橫截面示意圖；

圖12為本實用新型一種實施例的立柱和固定齒條縱截面示意圖；

圖13為本實用新型一種實施例的立柱和固定齒條橫截面示意圖；

圖14為本實用新型一種實施例的活動齒齒形示意圖；

圖15為本實用新型一種實施例的活動齒受力分析示意圖；

圖16為本實用新型一種實施例的斜楔的受力分析示意圖。

附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下：

1、保持框，2、抱緊夾，3、活動齒，4、活動齒驅(qū)動缸，5、上斜楔，6、上斜楔驅(qū)動缸，7、導(dǎo)軌，8、尼龍滑塊裝置，9、下襯板，10、抱緊夾拉桿，11、鎖緊機(jī)構(gòu)拉桿，12、抱緊驅(qū)動缸，13、抱緊斜楔，14、螺釘，15、立柱，16、固定齒條，17、激光測距儀。

具體實施方式

在下文中，將參照附圖描述本實用新型的雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)及大型重載荷運動平臺系統(tǒng)的實施例。

在此記載的實施例為本實用新型的特定的具體實施方式，用于說明本實用新型的構(gòu)思，均是解釋性和示例性的，不應(yīng)解釋為對本實用新型實施方式及本實用新型范圍的限制。除在此記載的實施例外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還能夠基于本申請權(quán)利要求書和說明書所公開的內(nèi)容采用顯而易見的其它技術(shù)方案，這些技術(shù)方案包括采用對在此記載的實施例的做出任何顯而易見的替換和修改的技術(shù)方案。

本說明書的附圖為示意圖，輔助說明本實用新型的構(gòu)思，示意性地表示各部分的形狀及其相互關(guān)系。請注意，為了便于清楚地表現(xiàn)出本實用新型實施例的各部件的結(jié)構(gòu)，各附圖之間并未按照相同的比例繪制。相同的參考標(biāo)記用于表示相同的部分。

圖1-圖4示出本實用新型一種實施例的雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)，其包括：保持框1、鎖緊機(jī)構(gòu)拉桿11、抱緊夾2、抱緊驅(qū)動缸12(如圖9所示)、抱緊斜楔13、抱緊夾拉桿10、導(dǎo)軌7、上斜楔5(如圖7所示)、活動齒3、激光測距儀17、尼龍滑塊裝置8、下襯板9、活動齒驅(qū)動缸4和上斜楔驅(qū)動缸6(如圖8所示)；

保持框1用于安裝其他零部件；鎖緊機(jī)構(gòu)拉桿11安裝在保持框1上；抱緊夾2的數(shù)量為兩對，通過抱緊夾拉桿10間隔固定連接在保持框1上；抱緊驅(qū)動缸12固定在抱緊夾2的夾頭位置，抱緊斜楔13與抱緊驅(qū)動缸12連接；導(dǎo)軌7與保持框1固定連接，上斜楔5安裝在導(dǎo)軌7上；上斜楔驅(qū)動缸6一端與上斜楔5固定連接，另一端與保持框1固定連接；活動齒3的數(shù)量為兩個，安裝在保持框1的安裝孔內(nèi)；活動齒驅(qū)動缸4的一端與活動齒3連接，另一端與保持框1連接；尼龍滑塊安裝在活動齒3的兩側(cè)，下襯板9安裝在活動齒3的底部；激光測距儀17安裝在活動齒3的一側(cè)。

在一種優(yōu)選的雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)實施例中，如圖5所示，保持框1包括設(shè)有安裝孔的第一側(cè)面，以及與第一側(cè)面相鄰的兩個第二側(cè)面，抱緊夾2固定連接在保持框1的第二側(cè)面。

在一種優(yōu)選的雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)實施例中，如圖2和圖6所示，尼龍滑塊的數(shù)量為四個，活動齒3分別為第一活動齒和第二活動齒，第一活動齒的兩側(cè)安裝兩個，第二活動齒的兩側(cè)安裝兩個；下襯板9的數(shù)量為兩個，每一活動齒3的底部安裝一個。

在一種優(yōu)選的雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)實施例中，激光測距儀17的數(shù)量為四個，第一活動齒3的一側(cè)安裝兩個，第二活動齒3的一側(cè)安裝兩個。

在一種優(yōu)選的雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)實施例中，還包括液壓控制系統(tǒng)，液壓控制系統(tǒng)用于控制抱緊驅(qū)動缸12、活動齒驅(qū)動缸4、上斜楔驅(qū)動缸6的運行。

圖10-13示出本實用新型一種實施例的大型重載荷運動平臺系統(tǒng)，其包括移動橫梁、立柱15、固定齒條16和雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)，固定齒條16通過螺釘14豎向固定在立柱15上；橫梁的兩端分別安裝雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)，橫梁與立柱15通過雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)連接；

雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)包括：保持框1、鎖緊機(jī)構(gòu)拉桿11、抱緊夾2、抱緊驅(qū)動缸12、抱緊斜楔13、抱緊夾拉桿10、導(dǎo)軌7、上斜楔5、活動齒3、激光測距儀17、尼龍滑塊裝置8、下襯板9、活動齒驅(qū)動缸4和上斜楔驅(qū)動缸6；

保持框1用于安裝其他零部件；保持框1與橫梁通過鎖緊機(jī)構(gòu)拉桿11連接；抱緊夾2的數(shù)量為兩對，通過抱緊夾拉桿10間隔固定連接在保持框1上；抱緊驅(qū)動缸12固定在抱緊夾2的夾頭位置，抱緊斜楔13與抱緊驅(qū)動缸12連接；導(dǎo)軌7與保持框1固定連接，上斜楔5安裝在導(dǎo)軌7上；上斜楔驅(qū)動缸6一端與上斜楔5固定連接另一端與保持框1固定連接；活動齒3的數(shù)量為兩個，安裝在保持框1的安裝孔內(nèi)；活動齒驅(qū)動缸4的一端與活動齒3連接，另一端與保持框1連接；尼龍滑塊安裝在活動齒3的兩側(cè)，下襯板9安裝在活動齒3的底部；激光測距儀17安裝在活動齒3的一側(cè)。

在一種大型重載荷運動平臺系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中，保持框1包括設(shè)有安裝孔的第一側(cè)面，以及與第一側(cè)面相鄰的兩個第二側(cè)面，抱緊夾2固定連接在保持框1的第二側(cè)面。

在一種大型重載荷運動平臺系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中，尼龍滑塊的數(shù)量為四個，活動齒3分別為第一活動齒和第二活動齒，第一活動齒的兩側(cè)安裝兩個，第二活動齒的兩側(cè)安裝兩個；下襯板9的數(shù)量為兩個，每一活動齒3的底部安裝一個。

在一種大型重載荷運動平臺系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中，激光測距儀17的數(shù)量為四個，第一活動齒3的一側(cè)安裝兩個，第二活動齒3的一側(cè)安裝兩個。

在一種大型重載荷運動平臺系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中，雙齒條鎖緊機(jī)構(gòu)還包括液壓控制系統(tǒng)，液壓控制系統(tǒng)用于控制抱緊驅(qū)動缸12、活動齒驅(qū)動缸4、上斜楔驅(qū)動缸6的運行。

活動齒同時承載的當(dāng)量齒數(shù)計算

活動齒齒形如圖14所示，活動齒受力如圖15所示，分析計算其抗彎能力，齒根截面抗彎模量為：

齒根截面彎矩為：

式中：

F為單齒承受的最大載荷；B為齒寬，B＝800mm；b1為齒根厚，b1＝110mm；h為齒高h(yuǎn)＝65mm。

彎曲強(qiáng)度:

求解得：F＝2615.6t

由于活動齒的最大載荷為Fz；

Fz＝[10800(Z向缸出力)-330(加載平臺自重)-200(試件自重)-360(移動橫梁自重)-320(鎖緊機(jī)構(gòu)總重)]*1.2(不均勻載荷系數(shù))/4(鎖緊機(jī)構(gòu)數(shù)量)＝2877≈2900t

因此需要同時承載的當(dāng)量齒數(shù)為：

n＝FZ/F＝2900/2615.6＝1.11

考慮2倍的安全系數(shù)，則需要同時承載的當(dāng)量齒數(shù)為2.22個，滿足要求。

分析活動齒抗剪能力

已知：

τ為剪切應(yīng)力，MPa；Q為單齒承載載荷，t；A_j為齒根截面面積，mm²；SS為材料屈服強(qiáng)度，SS＝550MPa。

計算得：Q＝2677t

則需要同時承載的當(dāng)量齒數(shù)為：

n＝FZ/Q＝2900/2677＝1.08

考慮2倍的安全系數(shù)，則需要同時承載的當(dāng)量齒數(shù)為2.16個，滿足要求。

上斜楔斜面度的計算

鎖緊機(jī)構(gòu)中上斜楔的作用：加載時推入，消除活動齒與保持框之間間隙，抵抗活動齒的轉(zhuǎn)動，上斜楔的結(jié)構(gòu)如圖9所示。上斜楔斜面角度取決于靜摩擦系數(shù)。上斜楔的受力圖如圖16所示，斜面度的計算公式如下：

F₁cosθ+F₂sinθ-F₃＝0

F₁sinθ-F₄-F₂cosθ＝0

F₂＝f·F₁

F₄＝f·F₃

得到

鎖緊機(jī)構(gòu)保持框不僅作為鎖緊機(jī)構(gòu)與移動橫梁連接件，也是鎖緊機(jī)構(gòu)的定位基準(zhǔn)。由于移動橫梁整體加工，想保證鎖緊機(jī)構(gòu)定位面的精度較困難。因此在鎖緊機(jī)構(gòu)保持框與移動橫梁的水平定位面和垂直定位面之間設(shè)置調(diào)整墊，通過調(diào)整墊的修磨和配磨，保證活動齒條的最終精度。

定義鎖緊機(jī)構(gòu)保持框外表面與移動橫梁連接的垂直面做為加工和測量的基準(zhǔn)面。活動齒與保持框之間設(shè)置上消隙斜面和下定位平面，當(dāng)活動齒條完全縮回狀態(tài)時作為初始定位狀態(tài)。

尼龍滑塊的設(shè)計

初選尼龍滑塊外形尺寸為400x280x35(mm)，取2倍安全系數(shù)，[σ]＝100/2＝50Mpa，則最大承載力為：

F＝[σ]×S＝50×400×280＝560t

最大壓縮量為：

Δh＝h×[ε]

[ε]＝[σ]/E

式中：Δh為最大壓縮量，mm；[ε]為應(yīng)變；E為MC尼龍彈性模量，3.6GPa；計算得：Δh＝0.48mm。

則，單邊最大預(yù)壓縮量為0.24mm，才能保證活動齒和尼龍滑塊裝置之間，一邊被完全壓縮，一邊不開縫，不出現(xiàn)間隙。則最大預(yù)壓力為：

F＝[σ]*S

計算得：F＝276.5t

上楔塊驅(qū)動缸拉力

上楔塊的作用是插入至活動齒與保持框之間的空隙實現(xiàn)鎖緊，在需要移動橫梁時，上楔塊驅(qū)動缸需要有足夠的拉力將上楔塊拉出，上楔塊的最大夾緊力計算如下：

式中：①最大軸壓；②加載平臺重量；③試件重量；④移動橫梁重量；⑤鎖緊機(jī)構(gòu)重量；⑥升缸拉力；⑦載荷不均勻系數(shù)。

如圖11所示，每個抱爪前端裝有抱緊斜楔，在工作狀態(tài)時，抱緊液壓缸驅(qū)動抱緊斜楔，消除抱緊斜楔和固定齒背部斜面預(yù)留的間隙，目的是增加連接剛度，傳遞試件扭矩。平時抱緊裝置斜楔和立柱的固定齒條背部斜面保留一定間隙，待移動橫梁上下移動時，起導(dǎo)向作用。

大型重載荷運動平臺系統(tǒng)組裝步驟如下：上斜楔驅(qū)動缸及活動齒驅(qū)動缸固接在保持框內(nèi)部→導(dǎo)軌安裝→上斜楔及下襯板安裝→活動齒安裝→連接上斜楔與驅(qū)動缸；活動齒與驅(qū)動缸→已安裝好的部件通過拉桿固接在移動橫梁之上→抱爪通過拉桿固接在鎖緊機(jī)構(gòu)之上→抱緊驅(qū)動缸固接在上下抱爪之上。

運動平臺系統(tǒng)的工作原理如下：步驟1，提升缸驅(qū)動移動橫梁上升或下降，利用激光測距儀判斷活動齒達(dá)到嚙合位置；步驟2，活動齒驅(qū)動缸驅(qū)動活動齒與固定齒完全嚙合良好；步驟3，上楔塊驅(qū)動缸驅(qū)動上楔塊插入至活動齒與保持框之間的空隙實現(xiàn)鎖緊。

上述披露的各技術(shù)特征并不限于已披露的與其它特征的組合，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可根據(jù)實用新型之目的進(jìn)行各技術(shù)特征之間的其它組合，以實現(xiàn)本實用新型之目的為準(zhǔn)。