CN110185753A - 一种适用于挤出机变速的丝杠式自动换挡机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于挤出机变速的丝杠式自动换挡机构，包括丝杠支承组件、拨叉、输出轴组件和输入轴，拨叉上部通过螺纹孔与丝杠支承组件配合，拨叉下部与输出轴组件配合，输入轴采用齿轮轴，输出轴组件通过齿轮与输入轴的齿轮啮合。本发明整体结构精练，体积小，零件结构简单易于制造生产；丝杠可提供自锁性能，防止设备运行过程中变速器脱档；拨叉上部凸起可随拨叉同步运动，并按下按钮反馈拨叉所在档位，利于自动控制。

Description

一种适用于挤出机变速的丝杠式自动换挡机构
技术领域
本发明属于变速机构，具体涉及一种适用于挤出机变速的丝杠式自动换挡机构。
背景技术
自动换挡机构可使设备控制集中化，在实现远距离控制的情况下减轻工作人员工作量，换挡机构应具备防脱档功能。现在正向结构简单，换挡迅速准确，换挡机构对输出机构影响尽可能小的方向发展。
挤出机螺杆只需要在设备运作前进行速度设定工作，此时螺杆及其他中间传动装置的转速均为零，换挡方便，目前其变速***正朝自动化、简单化、轻量化方向发展。
鲁凯等在《基于AMESim的混合转矩汽车DHT换挡执行机构的设计与仿真》中提出了一种液压控制的换挡执行机构，依靠对液压进行控制，以驱动同步器运动，达到换挡的效果，其主要问题在于液压***占空间较大，且易出现漏液问题，液压***的自锁性能较差，滑块受冲击后容易脱档。
专利CN201820640863.9中公开了一种《新型拖拉机PTO换挡操纵机构》，其问题在于无法自动反馈变速机构所处档位的信息，难以做到自动换挡。
专利CN201820157345.1中公开了一种《一种电控机械式自动换挡机构》，采用换挡传感轴与换挡位置传感器相连接，来对换挡指的实际移动位置进行检测，其问题在于换挡位置测量的传感装置占用空间较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于挤出机变速的丝杠式自动换挡机构，当设备停机后档位处于不合适的位置时，通过本发明可实现自动换挡。本发明结构简单便于加工生产，具备防脱档功能，且可反馈换挡机构所处档位，为控制***提供位置信息。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种适用于挤出机变速的丝杠式自动换挡机构，包括丝杠支承组件、拨叉、输出轴组件和输入轴，拨叉上部通过螺纹孔与丝杠支承组件配合，拨叉下部与输出轴组件配合，输入轴采用齿轮轴，输出轴组件通过齿轮与输入轴的齿轮啮合。
所述丝杠支承组件包括第一支座、第二支座、丝杠、第一铜套筒、第二铜套筒和三个按钮。第一支座为方形盒体，无底面和两个互连的侧面，一个侧面开有第一二阶通孔，位于内侧的孔孔径大，另一个侧面开有等高的三个第一通孔，三个按钮分别设置在三个第一通孔内，三个按钮的输出信号线伸在第一支座外部。第二支座为长方体，中心开有第二二阶通孔，位于第二支座内侧壁的孔直径大。丝杠由直径不同的第一圆柱、第二圆柱、第三圆柱和第四圆柱依次连接而成，第一圆柱端部开有键槽；第二圆柱直径大于第一圆柱；第三圆柱直径大于第二圆柱，第三圆柱攻有外螺纹，为丝杠主体部分；第四圆柱直径小于第三圆柱螺纹小径。第一支座通过第一二阶通孔中孔径大的孔与第一铜套筒配合，丝杠通过第二圆柱与第一铜套筒配合，配合时丝杠的第三圆柱位于第一支座内部，第二铜套筒与丝杠第四圆柱配合，第二铜套筒与第二支座的第二二阶通孔中孔径大的孔配合，拨叉上部通过螺纹孔套在第三圆柱上，第二支座固定与第一支座无侧壁的一端通过螺栓固连。
所述拨叉包括弧形卡件、连杆、连接块和凸起，连杆底面与弧形卡件外侧壁顶面固连，连杆顶面与连接块底面固连，连接块中心设有螺纹孔，通过螺纹孔与丝杠支承组件中丝杠的第三圆柱配合连接。凸起固定在连接块的任意一个侧面，且该侧面无螺纹孔，弧形卡件与输出轴组件配合。凸起可随拨叉一起延丝杠轴向运动，在运动到正对丝杠支承组件的三个第一通孔中的某一个时，与其中的按钮配合，可将按钮按下，将按钮的输出信号线接通。
所述输出轴组件包括第一齿轮组、第二齿轮组、输出轴、同步套筒、花键毂和键。第一齿轮组包括第一齿轮和第五圆柱，第一齿轮直径大于第五圆柱直径，第一齿轮位于第五圆柱的外侧，第五圆柱外圆周加工出外花键。第二齿轮组包括第二齿轮和第六圆柱，第二齿轮直径大于第六圆柱直径，第二齿轮位于第六圆柱的外侧，第六圆柱外圆周加工出外花键。输出轴由直径不同的第七圆柱、第八圆柱、第九圆柱、第十圆柱和第十一圆柱依次连接而成，第七圆柱直径小于第八圆柱；第八圆柱采用轴环；第九圆柱直径小于第八圆柱，外圆周上开有键槽；第十圆柱直径小于第九圆柱；第十一圆柱直径小于第十圆柱，第十一圆柱开放端开有键槽。同步套筒为圆环，内壁加工有内花键，外壁中部开有一圈圆环槽，拨叉的弧形卡件卡在圆环槽中。花键毂为圆环，内孔开有键槽，外壁为外花键。第一齿轮组与输出轴第七圆柱配合，第五圆柱上花键端部与输出轴中第八圆柱的轴环端面配合，花键毂与输出轴第九圆柱配合，花键毂键槽与输出轴中第九圆柱键槽通过键配合，第二齿轮组与输出轴第十圆柱配合，第二齿轮组中第六圆柱的花键端部与花键毂端面配合。
所述输入轴由直径不同的第十二圆柱、第十三圆柱、第十四圆柱、第十五圆柱和第十六圆柱依次构成，第十二圆柱直径小于第十三圆柱，第十二圆柱开放端开有键槽；第十三圆柱直径小于第十四圆柱；第十四圆柱采用齿轮轴；第十五圆柱直径小于第十四圆柱；第十六圆柱直径大于第十五圆柱，第十六圆柱采用齿轮轴。运行过程中，输入轴的第十四圆柱与输出轴组件的第一齿轮啮合，第十六圆柱与输出轴组件的第二齿轮啮合。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
（1）整体结构精练，体积小，零件结构简单易于制造生产。
（2）具备自锁性能，达到防脱档效果。
（3）具有拨叉位置反馈功能，利于自动控制。
附图说明
图1是本发明适用于挤出机变速的丝杠式自动换挡机构的***示意图。
图2是本发明适用于挤出机变速的丝杠式自动换挡机构的装配示意图。
图3是本发明丝杠支承组件***示意图。
图4是本发明丝杠支承组件装配示意图。
图5是本发明拨叉零件示意图。
图6是本发明输出轴组件***示意图。
图7是本发明档位I状态示意图。
图8是本发明档位II状态示意图。
图9是本发明空挡状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1至图9，本发明所述的一种适用于挤出机变速的丝杠式自动换挡机构，包括丝杠支承组件、拨叉4、输出轴组件和输入轴8，拨叉4上部通过螺纹孔与丝杠支承组件配合，拨叉4下部与输出轴组件配合，输入轴8采用齿轮轴，输出轴组件通过齿轮与输入轴8的齿轮啮合。
所述丝杠支承组件包括第一支座12、第二支座2、丝杠14、第一铜套筒13、第二铜套筒3和三个按钮1。第一支座12为方形盒体，无底面和两个互连的侧面，一个侧面开有第一二阶通孔，位于内侧的孔孔径大，另一个侧面开有等高的三个第一通孔，三个按钮1分别设置在三个第一通孔内，三个按钮1的输出信号线伸在第一支座12外部。第二支座2为长方体，中心开有第二二阶通孔，位于第二支座2内侧壁的孔直径大。丝杠14由直径不同的第一圆柱、第二圆柱、第三圆柱和第四圆柱依次连接而成，第一圆柱端部开有键槽；第二圆柱直径大于第一圆柱；第三圆柱直径大于第二圆柱，第三圆柱攻有外螺纹，为丝杠14主体部分；第四圆柱直径小于第三圆柱螺纹小径。第一支座12通过第一二阶通孔中孔径大的孔与第一铜套筒13配合，丝杠14通过第二圆柱与第一铜套筒13配合，配合时丝杠14的第三圆柱位于第一支座12内部，第二铜套筒3与丝杠14第四圆柱配合，第二铜套筒3与第二支座2的第二二阶通孔中孔径大的孔配合，拨叉4上部通过螺纹孔套在第三圆柱上，第二支座2固定与第一支座12无侧壁的一端通过螺栓固连。
所述拨叉4包括弧形卡件、连杆、连接块和凸起15，连杆底面与弧形卡件外侧壁顶面固连，连杆顶面与连接块底面固连，连接块中心设有螺纹孔，通过螺纹孔与丝杠支承组件中丝杠14的第三圆柱配合连接。凸起15固定在连接块的任意一个侧面，且该侧面无螺纹孔，弧形卡件与输出轴组件配合。凸起15可随拨叉4一起延丝杠14轴向运动，在运动到正对丝杠支承组件的三个第一通孔中的某一个时，与其中的按钮1配合，可将按钮1按下，将按钮1的输出信号线接通。
所述输出轴组件包括第一齿轮组10、第二齿轮组7、输出轴6、同步套筒5、花键毂9和键11。第一齿轮组10包括第一齿轮和第五圆柱，第一齿轮直径大于第五圆柱直径，第一齿轮位于第五圆柱的外侧，第五圆柱外圆周加工出外花键。第二齿轮组7包括第二齿轮和第六圆柱，第二齿轮直径大于第六圆柱直径，第二齿轮位于第六圆柱的外侧，第六圆柱外圆周加工出外花键。输出轴6由直径不同的第七圆柱、第八圆柱、第九圆柱、第十圆柱和第十一圆柱依次连接而成，第七圆柱直径小于第八圆柱；第八圆柱采用轴环；第九圆柱直径小于第八圆柱，外圆周上开有键槽；第十圆柱直径小于第九圆柱；第十一圆柱直径小于第十圆柱，第十一圆柱开放端开有键槽。同步套筒5为圆环，内壁加工有内花键，外壁中部开有一圈圆环槽，拨叉4的弧形卡件卡在圆环槽中。花键毂9为圆环，内孔开有键槽，外壁为外花键。第一齿轮组10与输出轴6第七圆柱配合，第五圆柱上花键端部与输出轴6中第八圆柱的轴环端面配合，花键毂9与输出轴6第九圆柱配合，花键毂9键槽与输出轴6中第九圆柱键槽通过键11配合，第二齿轮组7与输出轴6第十圆柱配合，第二齿轮组7中第六圆柱的花键端部与花键毂9端面配合。
所述输入轴8由直径不同的第十二圆柱、第十三圆柱、第十四圆柱、第十五圆柱和第十六圆柱依次构成，第十二圆柱直径小于第十三圆柱，第十二圆柱开放端开有键槽；第十三圆柱直径小于第十四圆柱；第十四圆柱采用齿轮轴；第十五圆柱直径小于第十四圆柱；第十六圆柱直径大于第十五圆柱，第十六圆柱采用齿轮轴。运行过程中，输入轴8的第十四圆柱与输出轴组件的第一齿轮啮合，第十六圆柱与输出轴组件的第二齿轮啮合。
结合图7、图8和图9，本发明的工作过程如下：换挡机构所传递的动力输入位置为输入轴8的第十二圆柱的键槽，输出位置为输出轴6的第十一圆柱的键槽，换挡动作驱动力矩的输入位置为丝杠14的第一圆柱的键槽，在运行过程中，丝杠14、输入轴8、输出轴6仅存在绕自身中心轴线的旋转运动。调整拨叉4与输出轴6相对位置，使得拨叉4凸起15位于第一支座12中间的第一通孔时，同步套筒5对称面与花键毂9对称面重合，此时换挡机构初始位置设定完毕，此时换挡机构处于空挡位置。换挡时，拨叉4位于某一档位，此时拨叉4凸起15已按下伸入第一支座12的反应该档位信息的对应的第一通孔的按钮1，按钮1的输出信号线接通，控制***收到拨叉4当前的位置信息。对接下来要换的档位进行判断后，转矩通过丝杠14的第一圆柱的键槽输出对应方向转矩给丝杠14，驱动拨叉4移动，换至档位I或档位II时同步套筒5同时与花键毂9及对应档位齿轮的花键啮合，转矩通过输入轴8的第十二圆柱的键槽输入输入轴8，输入轴8通过齿轮啮合及同步套筒5的花键将转矩输入花键毂9，最后转矩从输出轴6的第十一圆柱的键槽输出给被驱动的机构。换至空挡时，同步套筒5不和第一齿轮组10或第二齿轮7组的外花键啮合，转矩无法由第一齿轮组10或第二齿轮组7传递给花键毂9，进而传递给输出轴6。当拨叉4凸起15移动至设置的新档位所对应第一支座12的第一通孔时，伸入第一通孔的按钮1被按下，按钮的输出信号线接通，发送拨叉4的位置信息，控制丝杠14立即停止，换挡动作完成。

Claims (7)

1.一种适用于挤出机变速的丝杠式自动换挡机构，其特征在于：包括丝杠支承组件、拨叉（4）、输出轴组件和输入轴（8），拨叉（4）上部与丝杠支承组件配合，拨叉（4）下部与输出轴组件配合，输入轴（8）采用齿轮轴，输出轴组件通过齿轮与输入轴（8）的齿轮啮合；
所述丝杠支承组件包括第一支座（12）、第二支座（2）、丝杠（14）、第一铜套筒（13）、第二铜套筒（3）和三个按钮（1）；第一支座（12）为方形盒体，无底面和两个互连的侧面，一个侧面开有第一二阶通孔，位于内侧的孔孔径大，另一个侧面开有等高的三个第一通孔，三个按钮（1）分别设置在三个第一通孔内，第二支座（2）为长方体，中心开有第二二阶通孔，位于第二支座（2）内侧壁的孔直径大；丝杠（14）由直径不同的第一圆柱、第二圆柱、第三圆柱和第四圆柱依次连接而成，第一圆柱端部开有键槽；第三圆柱攻有外螺纹；第四圆柱直径小于第三圆柱螺纹小径；第一支座（12）通过第一二阶通孔中孔径大的孔与第一铜套筒（13）配合，丝杠（14）通过第二圆柱与第一铜套筒（13）配合，配合时丝杠（14）的第三圆柱位于第一支座（12）内部，第二铜套筒（3）与丝杠（14）第四圆柱配合，第二铜套筒（3）与第二支座（2）的第二二阶通孔中孔径大的孔配合，拨叉（4）上部通过螺纹孔套在第三圆柱上，第二支座（2）固定与第一支座（12）无侧壁的一端固连。
2.根据权利要求1所述的适用于挤出机变速的丝杠式自动换挡机构，其特征在于：第二圆柱直径大于第一圆柱；第三圆柱直径大于第二圆柱。
3.根据权利要求1所述的适用于挤出机变速的丝杠式自动换挡机构，其特征在于：所述拨叉（4）包括弧形卡件、连杆、连接块和凸起（15），连杆底面与弧形卡件外侧壁顶面固连，连杆顶面与连接块底面固连，连接块中心设有螺纹孔，通过螺纹孔与丝杠支承组件中丝杠（14）的第三圆柱配合连接；凸起（15）固定在连接块的任意一个侧面，且该侧面无螺纹孔，弧形卡件与输出轴组件配合。
4.根据权利要求1或3所述的适用于挤出机变速的丝杠式自动换挡机构，其特征在于：所述输出轴组件包括第一齿轮组（10）、第二齿轮组（7）、输出轴（6）、同步套筒（5）、花键毂（9）和键（11）；第一齿轮组（10）包括第一齿轮和第五圆柱，第一齿轮位于第五圆柱的外侧，第五圆柱外圆周加工出外花键；第二齿轮组（7）包括第二齿轮和第六圆柱，第二齿轮位于第六圆柱的外侧，第六圆柱外圆周加工出外花键；输出轴（6）由直径不同的第七圆柱、第八圆柱、第九圆柱、第十圆柱和第十一圆柱依次连接而成，第八圆柱采用轴环；第九圆柱直径小于第八圆柱，外圆周上开有键槽；第十一圆柱直径小于第十圆柱，第十一圆柱开放端开有键槽；同步套筒（5）为圆环，内壁加工有内花键，外壁中部开有一圈圆环槽，拨叉（4）的弧形卡件卡在圆环槽中；花键毂（9）为圆环，内孔开有键槽，外壁为外花键；第一齿轮组（10）与输出轴（6）第七圆柱配合，第五圆柱上花键端部与输出轴（6）中第八圆柱的轴环端面配合，花键毂（9）与输出轴（6）第九圆柱配合，花键毂（9）键槽与输出轴（6）中第九圆柱键槽通过键（11）配合，第二齿轮组（7）与输出轴（6）第十圆柱配合，第二齿轮组（7）中第六圆柱的花键端部与花键毂（9）端面配合。
5.根据权利要求4所述的适用于挤出机变速的丝杠式自动换挡机构，其特征在于：第一齿轮直径大于第五圆柱直径，第二齿轮直径大于第六圆柱直径，第七圆柱直径小于第八圆柱，第十圆柱直径小于第九圆柱。
6.根据权利要求1或4所述的适用于挤出机变速的丝杠式自动换挡机构，其特征在于：所述输入轴（8）由直径不同的第十二圆柱、第十三圆柱、第十四圆柱、第十五圆柱和第十六圆柱依次构成，第十二圆柱开放端开有键槽；第十四圆柱采用齿轮轴；第十五圆柱直径小于第十四圆柱；第十六圆柱采用齿轮轴；运行过程中，输入轴（8）的第十四圆柱与输出轴组件的第一齿轮啮合，第十六圆柱与输出轴组件的第二齿轮啮合。
7.根据权利要求6所述的适用于挤出机变速的丝杠式自动换挡机构，其特征在于：第十二圆柱直径小于第十三圆柱，第十三圆柱直径小于第十四圆柱；第十六圆柱直径大于第十五圆柱。
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