专利名称：一种旋臂机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种悬臂机构，尤其是可周向旋转固定角度的旋臂机构。
背景技术：
在对汽车发动机做实验时，需要测量的发动机的参数很多，因此需要很多不同种 类的传感器，不同的传感器各自对应不同的数据采集模块。现在对发动机做实验时一般采 用数据采集箱的形式，即将与各个传感器相对应的数据采集模块集中到一起，形成一个数 据采集箱。数据采集箱中各数据采集模块的作用就是根据计算机的响应指令从传感器读取 发动机原始的参数值，经过简单的处理后将数据发送给计算机。但是数据采集箱的质量和 体积都比较大，移动起来很不方便。而在测量发动机参数时有时又需要移动数据采集箱到 发动机的不同位置，因此一般将数据采集箱用一可周向旋转的旋臂结构悬挂起来，在需要 移动数据采集箱到发动机的不同位置时只需转动悬臂机构即可。 现有技术中的旋臂机构的旋转一般采用电机来驱动，电机转子输出端与旋臂机构 的转轴连接。若电机转子转动，则旋转轴带动旋臂也跟着转动，因此电机驱动的旋臂机构可 以实现任意角度的转动。但是，由电机驱动的旋臂机构也存在很多缺点，如电机的安装不 便、整个装置的结构复杂、电机的造价高使得成本很高等。而且在实际中并不一定要精确的 转动悬挂数据采集箱的旋臂的角度，因此采用电机来驱动无疑显得大材小用了。因此，本实 用新型将提供一种成本低、机构简单、功能齐全的旋臂机构。
实用新型内容本实用新型主要解决的技术问题是采用电机驱动旋臂机构造成的结构复杂、安装
不便以及成本过高的问题，从而提供一种结构简单、成本低廉的旋臂机构。 本实用新型所采用的技术方案是，一种旋臂机构，包括旋转轴、旋臂、支撑旋转轴
的轴承、固定轴承的轴承座，轴承支撑于旋转轴的下端，旋臂与旋转轴固定连接，并且旋臂
的轴线与旋转轴的轴线相互垂直，其特征在于，还包括有穿设于轴承座与旋臂之间的旋转
轴上的定位盘，所述定位盘与轴承座固定相连，定位盘的外周表面间隔地设有多个轴向半
圆形凹槽，所述旋臂的下部固设有定位基体，所述定位基体具有一端开口的内腔，定位基体
内腔的开口端正对定位盘的外周表面，定位基体内腔里设有一短轴和弹簧，所述弹簧位于
短轴与定位基体内腔封闭端所限定的空间内，且弹簧处于被短轴压縮的状态，靠近定位盘
的短轴的端面上设有轴线与定位盘上半圆形凹槽的轴线相平行的半圆形凹槽，在短轴端面
的半圆形凹槽中设有一销轴，当短轴端面的半圆形凹槽与定位盘外周的半圆形凹槽相对应
时，可形成一圆柱形腔体，销轴位于次此圆柱形腔体时可限制定位基体的转动。 本实用新型通过与旋转轴可相对转动的定位盘和与旋臂固定相连的定位基体部
分的相互作用来实现旋臂在不同角度处的定位，从而实现旋臂从一个位置到另一个位置的
转动。当销轴随与旋臂固定连接的定位基体转动到定位盘外周的半圆形凹槽当中时，在没
有外力继续作用的情况下销轴可限制定位基体的转动运动，同时也就限定了与定位基体固定相连的旋臂，从而销轴实现了定位旋臂的作用；当用外力推动旋臂是其旋转时，定位基体 内的短轴便对位于短轴半圆形凹槽中的销轴有一个沿外力方向的力的作用，从而使得销轴 具有从定位盘外周半圆形凹槽中滚动出来的趋势，当外力增加到一定数值时，销轴从定位 盘外周的凹槽中滚动出来，继续推动旋臂则可实现旋臂的转动运动，直到销轴滚动到下一 个定位盘外周的半圆形凹槽中，从而根据需要，可以选择将旋臂转动到什么位置。本实用新 型结构简单，实现起来也比较容易，使用成本也很低，适合推广应用。
图1为本实用新型旋臂机构的剖视示意图； 图2为图1中的A-A剖视示意图； 图3为图1中的B处放大图； 图4为本实用新型旋臂机构定位基体部分的一种优选实施方式。
具体实施方式
如图1所示，为本实用新型旋臂机构的剖视示意图。轴承座1通过螺栓2与外界 某固定物体固定相连，只要保证该外界物体不能轻易的被移动就行，所以轴承座1是固定 不动的。旋转轴6的下端与轴承3相配合，所述轴承3位于轴承座1内，因为轴承3会受到 旋转轴的轴向压力，所以可以选择轴承3为推力轴承，本实用新型优选该轴承3为推力球轴 承，从而该轴承3即可以承受旋转轴的轴向压力，又能保证旋转轴顺利的旋转；作为优选， 当然还可以增加一个深沟球轴承5与推力轴承3 —起对旋转轴进行支撑，从而确保支撑的 稳定性。在轴承座的上端还设有定位盘8，从而旋转轴6穿过定位盘8的中心通孔与位于 轴承座1内的轴承相配合，定位盘8通过螺栓连接与轴承座1固定相连，从而定位盘8和轴 承座1 一起都是保持固定的；如图2所示，在定位盘8的外周表面具有多个轴向的半圆形凹 槽，所述半圆形凹槽的数量以及他们相互之间在圆周方向的间隔根据实际需要可以灵活设 置，本实用新型优选半圆形凹槽的数量为八个，相邻半圆形凹槽之间的间隔相等。旋臂7与 旋转轴6固定连接(可以选择焊接或者其它合适的固定连接方法)，并且旋臂7的轴线与旋 转轴6的轴线相互垂直，定位盘8即位于旋臂7与轴承座1所限定的一段旋转轴上， 一般需 要悬挂的东西(如对给发动机实验时所用的数据采集箱)就悬挂在旋臂7上。 在旋臂7的下部固定连接有一定位基体16，所述定位基体16的中心轴线与旋臂7 的中心轴线相平行，可以采用焊接的形式将定位基体16焊接于旋臂7的下部；如图3所示， 定位基体16具有一内腔，该内腔的一端封闭，其另一端完全开口 ，该开口端正对着定位盘8 的外周表面；定位基体16的内腔里设有一弹簧15和一短轴IO，弹簧位于短轴10 —端与定 位基体16内腔封闭端所限定的空间内，且弹簧15的轴线和短轴10的轴线都与定位基体16 内腔的轴线重合，短轴10端部与定位基体16内腔封闭端所限定的轴向长度小于弹簧15自 然伸长时的长度，从而短轴IO始终将弹簧15压縮，且弹簧15对短轴IO始终有一个轴向推 力的作用，根据实际需要弹簧15的刚度可以随便选择；短轴10的靠近定位盘8的一端的端 面上具有半圆形凹槽，优选该半圆形凹槽的半径和轴向长度与定位盘8外周表面的半圆形 凹槽的半径和轴向长度相同，且处于同一水平高度；当短轴IO端面的半圆形凹槽与定位盘 8外周表面的半圆形凹槽相对应时，两个半圆形凹槽形成一个圆柱形腔体，该圆柱形墙体的轴线与旋转轴6的轴线平行。在短轴10端面的半圆形凹槽中还设有一销轴9，该销轴9的 半径和轴向长度与半圆形凹槽的半径和轴向长度基本相等，只要保证销轴9能在短轴10端 面的半圆形凹槽和定位盘8外周表面的半圆形凹槽形成的圆柱形墙体中发生转动即可，在 弹簧15对短轴10施加推力的作用下，短轴10的端面紧紧地贴在定位盘8的外周表面，且 将销轴9限定了短轴10的半圆形凹槽与定位盘8的外周表面所限定的空间内。定位基体 16的靠近定位盘8的端面到定位盘8的外周表面的最小距离小于短轴10端面的半圆形凹 槽的半径值，从而定位基体16可限定销轴9在短轴10的半圆形凹槽中的轴向移动。当定 位盘8外周表面的半圆形凹槽与短轴10端面的半圆形凹槽相对应时，销轴9即位于此两个 半圆形凹槽所形成的圆柱形的腔体中。 整个旋臂机构的旋转以及定位的实现过程是在没有外力作用并且当销轴9位于 定位盘8外周的半圆形凹槽与短轴10端面的半圆形凹槽所形成的圆柱形腔体时，因为弹簧 15的推力的作用，短轴10的端面紧贴着定位盘8的外周表面，销轴9并不受力的作用；在 没有足够外力的作用下销轴9是不可能从该半圆形凹槽中滚动出来的，并且一直保持位于 其中的状态，从而定位基体16便在销轴9的阻碍下而不能发生相对于定位盘的转动，最终 使得与定位基体16固定连接在一起的旋臂不能发生转动，从而实现了悬挂物体的旋臂的 位置固定的作用；当需要改变旋臂7的位置时，人为的对旋臂7施加一个外力，使得旋臂7 有发生转动运到的趋势，在对旋臂7施加力的时候，该外力会通过定位基体16和短轴传递 到销轴9，使得销轴9有一个相对定位盘8外周表面半圆形凹槽的表面的转动运动的趋势， 当人为施加的外力增大到一定值并持续施加时，销轴9发生转动并对短轴施加一反作用力 使得弹簧15被进一步压縮，最终销轴9便从定位盘8外周表面的半圆形凹槽中整体滚动出 来，在持续外力的作用下，旋臂发生转动运动，销轴9在定位盘8的外周表面产生滚动运动， 直到销轴运动到定位盘8外周表面下一个半圆形凹槽并且人为施加的外力减小为止，如此 便实现了旋臂7的位置的改变，从而实现了旋臂7的转动。不难理解，旋臂7能够实现旋转 并固定的最小角度由定位盘8外周的各半圆形凹槽间的间隔决定。 本使用新型能够很好实现旋臂的旋转以及定位的供鞒，结构简单，实现起来非常 容易；因为不需要使用电机，从而减少了制造和使用成本。 作为优选，如图4所示，可以在定位基体16的内腔中再设置一短轴即第二短轴14， 使得弹簧15位于短轴10与第二短轴14之间，并在定位基体16的内腔的封闭端上开设一 螺纹孔，一螺栓12穿过定位基体16内腔封闭端面的螺纹孔抵靠在第二短轴的端面上，拧动 螺栓12可以实现第二短轴14在定位基体16内腔内的轴向移动。 通过在定位基体内腔中再增设一个可受螺栓控制的第二短轴IO，使得拧动螺栓 12时便可改变第二短轴14相对定位基体16内腔封闭端的距离，从而也就改变了第二短轴 14端面与短轴IO之间的距离，从而达到了改变弹簧15被压縮的程度，使得短轴IO受到弹 簧的压縮力得到改变，即也就改变了短轴10对销轴9的压力，因此在需要改变短轴10对销 轴9的压力时只需拧动螺栓即可，而不需要再更换不同刚度的弹簧。 作为优选，如图1所示，可以将旋臂7设计成带有一轴向的中心空腔13，并在该空 腔内设置一轴，即第二旋臂ll，该第二旋臂11的轴向长度要大于空腔13的轴向长度，并且 在外力作用下时旋臂11可在空腔13作轴向滑动，为了保证第二旋臂与空腔13配合的稳定 性，可将第二旋臂11的横截面形状设计成与空腔13的横截面形状相同的形状。[0018] 通过设置第二旋臂ll，则可在实际中将需要悬挂的物体悬挂于第二旋臂上，因为
第二旋臂11可在旋臂7的空腔中作轴向滑动，所以在外力的作用下，第二旋臂ll可以作相
对于定位盘8的径向运动，即当旋臂7旋转时，第二旋臂ll跟着旋转，即周向运动，而同时
第二旋臂11还可作径向运动，这样就更好的满足了所悬挂物体的定位要求。 上述实施例仅是为了对本实用新型进行说明，而不是对本实用新型的限制。本领
域的技术人员可以理解，在不脱离本实用新型构思的前提下，本实用新型还可有许多变型。
权利要求一种旋臂机构，包括旋转轴、旋臂、支撑旋转轴的轴承、固定轴承的轴承座，轴承支撑于旋转轴的下端，旋臂与旋转轴固定连接，并且旋臂的轴线与旋转轴的轴线相互垂直，其特征在于，还包括有穿设于轴承座与旋臂之间的旋转轴上的定位盘，所述定位盘与轴承座固定相连，定位盘的外周表面间隔地设有多个轴向半圆形凹槽，所述旋臂的下部固设有定位基体，所述定位基体具有一端开口的内腔，定位基体内腔的开口端正对定位盘的外周表面，定位基体内腔里设有一短轴和弹簧，所述弹簧位于短轴与定位基体内腔封闭端所限定的空间内，且弹簧处于被短轴压缩的状态，靠近定位盘的短轴的端面上设有轴线与定位盘上半圆形凹槽的轴线相平行的半圆形凹槽，在短轴端面的半圆形凹槽中设有一销轴，当短轴端面的半圆形凹槽与定位盘外周的半圆形凹槽相对应时，可形成一圆柱形腔体，销轴位于次此圆柱形腔体时可限制定位基体的转动。
2. 根据权利要求l所述的可周向旋转固定角度的旋臂机构，其特征在于，所述短轴端 面的半圆形凹槽与定位盘外周表面的半圆形凹槽的大小和形状都相同，所述销轴的半径和 轴向长度与短轴端面的半圆形凹槽的半径和轴向长度基本相等。
3. 根据权利要求1所述的旋臂机构，其特征在于，所述定位基体内还设有第二短轴，该 第二短轴位于定位基体内腔的封闭端，所述弹簧位于短轴与第二短轴之间，定位基体的封 闭端设有一螺纹孔，一螺栓穿过定位基体封闭端的螺纹孔抵靠在第二短轴的端面上。
4. 根据权利要求1所述的旋臂机构，其特征在于，所述旋臂具有一轴向空腔，该空腔内 设有一横截面形状与旋臂的空腔横截面形状相同的第二旋臂，所述第二旋臂可在旋臂的空 腔内沿空腔的轴线滑动，且第二旋臂的长度大于旋臂内腔的长度。
5. 根据权利要求1所述的旋臂机构，其特征在于，所述定位盘外周的半圆形凹槽相互 之间间隔均匀设置。
6. 根据权利要求1所述的旋臂机构，其特征在于，所述轴承为推力球轴承。
7. 根据权利要求5所述的旋臂机构，其特征在于，还包括深沟球轴承，所述深沟球轴承 位于推力球轴承上方，深沟球轴承和推力球轴承一起对旋转轴进行支撑。
专利摘要本实用新型涉及一种旋臂机构，包括一旋转轴、和旋转轴垂直并固定连接的旋臂，旋转轴由轴承支撑于固定不动的轴承座内，还包括定位部分，所述定位部分包括穿设于旋转轴上的定位盘、与旋臂固定连接的定位基体、位于定位基体内的弹簧、短轴以及销轴，定位盘的外周设有数个半圆形凹槽，短轴端面上也设有一同样大小的半圆形凹槽，销轴即位于短轴端面的凹槽中，当销轴同时位于定位盘的半圆形凹槽中时便实现了旋臂定位，销轴位于定位盘的不同凹槽中则保证了旋臂在不同角度处的固定。本实用新型提供的旋臂机构可以使得旋臂实现固定角度的转动，结构简单、成本低、实现起来比较容易，适合推广应用。
文档编号G01M15/00GK201476962SQ20092013376
公开日2010年5月19日 申请日期2009年7月3日 优先权日2009年7月3日
发明者梁国虎, 罗刚 申请人:比亚迪股份有限公司