本發(fā)明涉及花鍵棒間距測量輔助治具，尤其涉及花鍵棒間距測量輔助治具和測量方法。

背景技術：

花鍵聯(lián)接是平鍵在數(shù)量上發(fā)展和質(zhì)量上改善的一種聯(lián)接，它由軸上的外花鍵和轂孔的內(nèi)花鍵組成，工作時靠鍵的側面互相擠壓傳遞轉矩。根據(jù)齒形，花鍵可分為矩形花鍵和漸開線花鍵兩種。

漸開線花鍵的齒廓為漸開線，分度圓壓力角主要有30°和45°兩種。圖1為30°角漸開線花鍵，圖2為45°角漸開線花鍵，漸開線花鍵可以用制造齒輪的方法來加工，工藝性較好，制造精度較高，應力集中小，易于定心，當傳遞的轉矩較大且軸徑也較大時，宜采用漸開線花鍵聯(lián)接。

漸開線花鍵的定心方式為齒形定心。當齒受載時，齒上的徑向力能起到自動定心作用，有利于各齒均勻承載。

壓力角為45°的漸開線花鍵，由于齒形鈍而短，與壓力角為30°的漸開線花鍵相比，對聯(lián)接件的削弱較小，但齒的工作面高度較小，故承載能力較低，多用于載荷較輕，直徑較小的靜聯(lián)接，特別適用于薄壁零件的軸轂聯(lián)接。

由上所述，花鍵聯(lián)接多用于載荷較大，定心精度要求較高的聯(lián)接中，如汽車，機床，飛機等機器中。

漸開線花鍵量規(guī)是用來校準漸開線花鍵的，因此對漸開線花鍵量規(guī)的校準顯得尤為重要。漸開線花鍵量規(guī)主要校準棒間距，大小徑等參數(shù)。根據(jù)國家標準，測量棒間距要通過量棒來實現(xiàn)。但是在測量時對量棒的固定，目前國內(nèi)雖然有用于花鍵量棒固定的治具，但基本都是對偶數(shù)齒花鍵比較適用，對奇數(shù)齒花鍵，小模數(shù)花鍵則有一些局限性。并且目前大部分的治具，結構復雜，造價較貴。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種花鍵棒間距測量輔助治具，包括基座和至少一對偏心凸輪，

所述基座上設置有至少一對固定孔；所述基座用于支撐待測花鍵和量棒；

所述偏心凸輪包括第一圓柱和第二圓柱，所述第一圓柱與所述第二圓柱不同軸，

所述偏心凸輪與所述固定孔對應設置，所述第一圓柱與所述固定孔可拆卸連接；

所述第一圓柱用于帶動所述第二圓柱轉動到量棒處以使第二圓柱夾緊量棒。

進一步地，所述第一圓柱設置有外螺紋，所述固定孔為通孔，所述第一圓柱與所述固定孔通過螺紋螺母固定。

進一步地，所述基座上設置有多對固定孔，每一對固定孔的孔間距不同；所述第二圓柱的頂面設置有凹槽。

進一步地，所述第二圓柱的材料為銅或其他軟一些的材料如鋁、塑料、橡膠。

進一步地，所述第二圓柱的柱體外壁套設有保護套。

進一步地，所述第二圓柱的半徑大于所述第一圓柱的半徑，所述第一圓柱與所述第二圓柱內(nèi)切，一對固定孔的中心距為2φ2-φ1，其中，φ2為第二圓柱的直徑，φ1為第一圓柱的直徑。

進一步地，所述第二圓柱的直徑為所述第一圓柱的直徑為其中，a為所述固定孔和所述偏心凸輪確定的治具量程的下限，b為所述固定孔和所述偏心凸輪確定的治具量程的上限，其中，a<b<2a。

本發(fā)明還提供了一種花鍵棒間距測量方法，所述方法基于上述花鍵棒間距測量輔助治具，所述方法包括：

將待測花鍵放置在基座上；將一對量棒放置在測量位置；

預估待固定的兩量棒的棒間距m；

根據(jù)所述棒間距m調(diào)整一對偏心凸輪的位置，使得每個第一圓柱均夾緊對應的量棒；

將一對偏心凸輪分別固定在基座上；

測量一對量棒的棒間距。

量棒進一步地，所述根據(jù)所述棒間距m將一對偏心凸輪固定在基座上，使得第一圓柱夾緊量棒，包括：

根據(jù)所述棒間距m獲取第一角度θ，所述第一角度θ為中心線與偏心線的夾角，所述中心線為一對固定孔的中心連線，所述偏心線為第一圓柱的軸心與第二圓柱的軸心的連線；

根據(jù)第一角度θ將一對偏心凸輪固定在基座上，使得第一圓柱夾緊量棒。

進一步地，所述第二圓柱的半徑大于所述第一圓柱的半徑，所述第一圓柱與所述第二圓柱內(nèi)切，一對固定孔的中心距為2φ2-φ1，其中，φ2為第二圓柱的直徑，φ1為第一圓柱的直徑；所述第一角度θ通過下式獲得：

其中，x為第一圓柱的半徑，δ為第二圓柱的直徑與第一圓柱的直徑之差。

本申請可以通過設置定位孔的孔間距及偏心凸輪的偏心距來確定量程，此外，本申請還可以通過設置多對定位孔和偏心凸輪來擴展測量范圍，擴展測量范圍后，可以包括國標中規(guī)定的所有棒間距(只需要工作臺和凸輪有對應的尺寸，并將通孔對的間距和凸輪的測量范圍變化相對應)。

本發(fā)明提供的治具結構簡單，成本低廉，創(chuàng)造性地將用于傳動機構的凸輪(偏心凸輪)應用于固定機構。更因為凸輪機構的特性，特別是，由于本發(fā)明的治具偏心凸輪的角度可以可控調(diào)節(jié)，本發(fā)明的治具對于不對稱的奇數(shù)齒花鍵，有相當大的優(yōu)越性，這是之前的治具很難克服的局限性。

經(jīng)過多次驗證，本發(fā)明的治具測量重復性好，操作方便，并且在超高精度三坐標上可以實現(xiàn)參數(shù)化自動測量，大大提高了花鍵棒間距的測量效率與精度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案和優(yōu)點，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。

圖1是30°角漸開線花鍵示意圖；

圖2是45°角漸開線花鍵示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例提供的花鍵棒間距測量輔助治具的結構圖；

圖4是本發(fā)明實施例提供的偏心凸輪的示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例提供的花鍵棒間距測量輔助治具的工作狀態(tài)示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例提供的最小量程的原理圖；

圖7是本發(fā)明實施例提供的最大量程的原理圖；

圖8是本發(fā)明實施例提供的第一角度計算原理圖。

圖中，1-基座，2-偏心凸輪，3-定位孔，4-待測花鍵，5-量棒；21-第一圓柱，22-第二圓柱，23-凹槽，24-外螺紋。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例：

如圖3-圖5所示，本發(fā)明提供了一種花鍵棒間距測量輔助治具，包括基座1和至少一對偏心凸輪2。

所述基座1上設置有至少一對固定孔3；所述基座1用于支撐待測花鍵和量棒；

所述偏心凸輪2包括第一圓柱21和第二圓柱22，所述第一圓柱21與所述第二圓柱22不同軸。

在一個可選的實施例中，所述第一圓柱21與第二圓柱22相對固定。

在一個可選的實施例中，所述第一圓柱21與第二圓柱22一體成型?；蛘?，所述第一圓柱21與第二圓柱22通過其他方式固定在一起，不產(chǎn)生相對位移，從而使得第一圓柱21能夠帶動第二圓柱22移動。

所述偏心凸輪2與所述固定孔3對應設置，所述第一圓柱21與所述固定孔3可拆卸連接；每個固定孔3都與一個偏心凸輪2相對應。

所述第一圓柱21用于帶動所述第二圓柱22轉動到量棒處以使第二圓柱22夾緊量棒。

可選擇的，所述第一圓柱設置有外螺紋24，所述固定孔3為通孔，所述第一圓柱21與所述固定孔3通過螺紋螺母固定。外螺紋24是用來使偏心凸輪固定的，配套的是標準的螺母，螺紋本身的尺寸當然也是標準的。

當然，作為可替換的方案，固定孔3為螺紋孔或磁鐵等其他類型的聯(lián)接。

進一步地，所述基座1上設置有多對固定孔3，每一對固定孔3的孔間距不同。所述多對固定孔3與不同尺寸的偏心凸輪能夠確定不同的測量范圍。

偏心凸輪2用于固定量棒，是本發(fā)明的核心部分。經(jīng)過多次嘗試，初始設計為大量程的設計，未將量程分段，導致偏心輪結構笨重，并且固定還需要借助外部的導槽，未能達到結構緊湊的目的。量程分段后，很好地克服了這一問題，具有了緊湊的結構。通過設置多組偏心凸輪2，并對應設置多對固定孔3，實現(xiàn)多測量量程。

偏心凸輪2的外表面與固定孔中心的距離差即凸輪的測量范圍變化，此測量范圍變化需要與工作臺上的通孔對的間距相對應，兩者的聯(lián)合就是量程的范圍變化。偏心凸輪是用來固定量棒的，目前的一般加工條件都能達到精度要求，只要能使量棒固定就可以。凸輪的輪廓，不能有突變，能連續(xù)性地產(chǎn)生測量范圍的變化即可。

在實際使中，為了方便旋轉，所述第二圓柱22的頂面設置有凹槽23。旋轉所用的工具就是一般日常使用的一字螺絲刀。

進一步地，由于目前國標定義的量棒所用材料一般為鋼，鋼的材質(zhì)較硬，為了防止壓傷量棒，所述第二圓柱的材料為銅或其他軟一些的材料。

作為替換方案，所述第二圓柱的柱體外壁套設有保護套，防止壓傷量棒。

進一步地，所述第二圓柱22的半徑大于所述第一圓柱21的半徑，所述第一圓柱21與所述第二圓柱22內(nèi)切，一對固定孔的中心距為2φ2-φ1，其中，φ2為第二圓柱的直徑，φ1為第一圓柱的直徑。

進一步地，所述第二圓柱22的直徑為所述第一圓柱21的直徑為其中，a為所述固定孔和所述偏心凸輪2確定的治具量程的下限，b為所述固定孔和所述偏心凸輪2確定的治具量程的上限，其中，a<b<2a。

下面對本發(fā)明的技術方式進行具體闡述，如圖6、圖7所示：

o1為第一圓柱的軸心，o2為第二圓柱的軸心，第一圓柱21與所述第二圓柱22內(nèi)切。

設o1與o2之間的距離為偏心凸輪2的偏心距o1o2，第二圓柱的直徑為φ2，第一圓柱的直徑為φ1，第一圓柱的半徑為x，則：φ1＝2x；

令δ為第二圓柱的直徑與第一圓柱的直徑之差，則：o1o2＝δ/2，φ2＝2x+δ。

本申請的輔助治具的量程及基座、偏心凸輪的參數(shù)通過下述方法確定：

定位孔3的中心與第一圓柱的軸心重合。

當一對定位孔的中心距為2x+2δ時，結構最緊湊，此時，對應的量程下限為a，量程上限為b；

a＝4x+2δ；

b＝4x+4δ。

由以上兩式可得：

由x>0，得2a>b；

由δ>0,得b>a。

因此：a<b<2a。

因此：

一對固定孔的中心距為

本發(fā)明還提供了一種花鍵棒間距測量方法，所述方法基于上述花鍵棒間距測量輔助治具，所述方法包括：

將待測花鍵放置在基座上；將一對量棒放置在測量位置；

預估待固定的兩量棒的棒間距m；

根據(jù)所述棒間距m調(diào)整一對偏心凸輪的位置，使得每個第一圓柱均夾緊對應的量棒；

將一對偏心凸輪分別固定在基座上；

測量一對量棒的棒間距。

進一步地，所述根據(jù)所述棒間距m將一對偏心凸輪固定在基座上，使得第一圓柱夾緊量棒，包括：

根據(jù)所述棒間距m獲取第一角度θ，所述第一角度θ為中心線與偏心線的夾角，所述中心線為一對固定孔的中心連線，所述偏心線為第一圓柱的軸心與第二圓柱的軸心的連線；

根據(jù)第一角度θ將一對偏心凸輪固定在基座上，使得第一圓柱夾緊量棒。

進一步地，所述第二圓柱的半徑大于所述第一圓柱的半徑，所述第一圓柱與所述第二圓柱內(nèi)切，一對固定孔的中心距為其中，φ2為第二圓柱的直徑，φ1為第一圓柱的直徑。所述第一角度θ通過下式獲得：

其中，x為第一圓柱的半徑，δ為第二圓柱的直徑與第一圓柱的直徑之差。

圖8是本發(fā)明實施例提供的第一角度計算原理圖，同時也是一般量程的原理圖。

如圖8所示：第一角度θ的推導過程如下：

量棒與第二圓柱外切，切點為t、t’。

設o1o2與o1o的夾角為第一角度θ，θ為0～180度；o為一對固定孔的連線的中心，則：

o1o＝x+δ

由余弦定理可得：

tt’＝m＝2x(to2+o2o)；

當已知m時，可求得θ。

本發(fā)明主要是針對花鍵的棒間距進行測量。

本申請可以通過設置定位孔的孔間距及偏心凸輪的偏心距來確定量程，此外，本申請還可以通過設置多對定位孔和偏心凸輪來擴展測量范圍，擴展測量范圍后，可以包括國標中規(guī)定的所有棒間距(只需要工作臺和凸輪有對應的尺寸，并將通孔對的間距和凸輪的測量范圍變化相對應)。

本發(fā)明提供的治具結構簡單，成本低廉，創(chuàng)造性地將用于傳動機構的凸輪(偏心凸輪)應用于固定機構。更因為凸輪機構的特性，特別是，由于本發(fā)明的治具偏心凸輪的角度可以可控調(diào)節(jié)，并且本發(fā)明的治具對于不對稱的奇數(shù)齒花鍵，有相當大的優(yōu)越性，這是之前的治具很難克服的局限性。

經(jīng)過多次驗證，本發(fā)明的治具測量重復性好，操作方便，并且在超高精度三坐標上可以實現(xiàn)參數(shù)化自動測量，大大提高了花鍵棒間距的測量效率與精度。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。