專利名稱：齒輪熱力耦合變形加載實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)械制造和測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域，確切地說(shuō)是設(shè)計(jì)一種用于配合現(xiàn)有調(diào)溫控溫實(shí)驗(yàn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)漸開(kāi)線直齒輪進(jìn)行加力載荷的裝置，用于對(duì)漸開(kāi)線直齒輪的熱力耦合變形進(jìn)行模擬和測(cè)量。
背景技術(shù)：
目前，常用的齒輪加載裝置是讓齒輪達(dá)到實(shí)際工況下的載荷和轉(zhuǎn)速，是為了發(fā)現(xiàn)和測(cè)量齒輪的磨損壽命、疲勞壽命、摩擦扭矩以及動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定性，但是對(duì)于運(yùn)行狀態(tài)下齒輪的變形狀況無(wú)法測(cè)量。工程實(shí)踐表明，齒輪在運(yùn)行狀態(tài)下所產(chǎn)生的熱力變形會(huì)嚴(yán)重地影響其承載能力和工作性能，從而產(chǎn)生很大的振動(dòng)、噪聲，使其壽命縮短。為了模擬齒輪在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的熱力變形狀態(tài)，擬采用高精度溫控系統(tǒng)和力加載系統(tǒng)，給靜止?fàn)顟B(tài)下的齒輪分別加熱載荷和力載荷，使其與運(yùn)動(dòng)齒輪在實(shí)際工況下的溫度和力分布基本相同。但是，現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有關(guān)于在齒輪靜止?fàn)顟B(tài)下為其施加實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下的可控力度載荷和熱載荷裝置的公開(kāi)報(bào)導(dǎo)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種齒輪熱力耦合變形加載實(shí)驗(yàn)裝置，以實(shí)現(xiàn)在齒輪靜止?fàn)顟B(tài)下為其施加實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下的可控力度載荷，為準(zhǔn)確測(cè)量齒輪在運(yùn)行狀態(tài)下的變形情況提供條件。本實(shí)用新型為解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案:本實(shí)用新型齒輪熱力耦合變形加載實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:將齒輪傳動(dòng)副中的主動(dòng)輪固定于轉(zhuǎn)軸的右端；在所述轉(zhuǎn)軸的左端固定設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄的轉(zhuǎn)矩由傳感器檢測(cè)獲得，并通過(guò)轉(zhuǎn)換電路由LED顯示器顯示；所述齒輪傳動(dòng)副中的從動(dòng)輪固聯(lián)于呈水平設(shè)置的絲杠螺母副中絲杠的左端；所述絲杠的右端與連桿相連接；所述連桿由支架支撐，連桿的另一端與杠桿的動(dòng)力臂鉸接；所述杠桿的阻力臂與漸開(kāi)線觸桿臂相固連，漸開(kāi)線觸桿臂的末端是加載測(cè)頭，所述加載測(cè)頭的輪廓形狀為漸開(kāi)線，以所述加載測(cè)頭與被測(cè)漸開(kāi)線齒輪的漸開(kāi)線齒廓相接觸，使接觸力的方向沿漸開(kāi)線齒廓的公法線方向。本實(shí)用新型齒輪熱力耦合變形加載實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于:加載測(cè)頭與被測(cè)漸開(kāi)線齒輪位于呈水平設(shè)置的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上。與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果體現(xiàn)在:1、本實(shí)用新型是利用齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、連桿和杠桿機(jī)構(gòu)對(duì)被測(cè)漸開(kāi)線齒輪施加力載荷，將手柄的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為杠桿的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)將力矩轉(zhuǎn)化為力，并以傳感器和轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)力度載荷的顯示，實(shí)現(xiàn)了在齒輪靜止?fàn)顟B(tài)下為其施加實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下的可控力度的載荷，為準(zhǔn)確模擬嚙合齒輪在運(yùn)行狀態(tài)下的力變形提供條件；2、本實(shí)用新型為保證齒輪的受力點(diǎn)為其嚙合線方向并垂直于接觸齒面，設(shè)計(jì)了加載測(cè)頭形狀為漸開(kāi)線齒廓，同時(shí)通過(guò)連桿的鉸鏈連接，實(shí)現(xiàn)加載和卸載，同時(shí)絲杠螺母副可鎖定力載的大小，保證力載的可控性；3、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，配合溫度控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)齒輪的熱力耦合變形模擬，從而通過(guò)位移測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)出熱力耦合變形。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A向視圖局部放大圖；圖中標(biāo)號(hào):1手柄,2傳感器,3轉(zhuǎn)軸,4a主動(dòng)齒輪，4b從動(dòng)齒輪，5a絲杠,5b絲杠螺母，6連桿，7支架，8杠桿，9a漸開(kāi)線觸桿，9b漸開(kāi)線測(cè)頭，10被測(cè)漸開(kāi)線齒輪，11實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例中齒輪熱力耦合變形加載實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)置為:將齒輪傳動(dòng)副中的主動(dòng)輪4a固定于轉(zhuǎn)軸3的右端；在轉(zhuǎn)軸3的左端固定設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄I的轉(zhuǎn)矩由傳感器2檢測(cè)獲得，并通過(guò)轉(zhuǎn)換電路由LED顯示器顯示；齒輪傳動(dòng)副中的從動(dòng)輪4b固聯(lián)于呈水平設(shè)置的絲杠螺母副中絲杠5a的左端，絲杠5a的右端與連桿6相連接，絲杠螺母5b固定設(shè)置在支架7上；連桿6由支架7支撐，連桿6的另一端與杠桿8的動(dòng)力臂鉸接；如圖1和圖2所示，本實(shí)施例中的杠桿8的阻力臂與漸開(kāi)線觸桿臂9a相固連，漸開(kāi)線觸桿臂的末端是加載測(cè)頭9b，加載測(cè)頭9b的輪廓形狀為漸開(kāi)線，以加載測(cè)頭9b與被測(cè)漸開(kāi)線齒輪10的漸開(kāi)線齒廓相接觸，使接觸力的方向沿漸開(kāi)線齒廓的公法線a的方向；力口載測(cè)頭％與被測(cè)漸開(kāi)線齒輪10位于呈水平設(shè)置的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)11上。具體實(shí)施中，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄選用傳統(tǒng)的機(jī)械進(jìn)給手輪，在轉(zhuǎn)軸上粘貼應(yīng)變片式傳感器，感測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄傳來(lái)的力矩，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路顯示加載在漸開(kāi)線齒輪上的力度載荷。齒輪傳動(dòng)副中的主動(dòng)齒輪4a為標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線直齒輪,參數(shù):m=2,zl=38,通過(guò)平鍵與轉(zhuǎn)軸連接；被動(dòng)齒輪4b的參數(shù):m=2，z2=76，齒輪精度等級(jí)7級(jí)。絲杠螺母副為滾珠絲杠，精度等級(jí)C3，絲杠的工作長(zhǎng)度為20cm，導(dǎo)程6mm，滾道硬度 HRC=58。杠桿的動(dòng)力臂和阻力臂之比為3:2。本實(shí)用新型主體部分可安放于溫度控制箱內(nèi)，即轉(zhuǎn)軸、齒輪傳動(dòng)副、絲杠螺母副、連桿、杠桿和測(cè)頭通過(guò)底座和支架固定于溫控箱的內(nèi)工作臺(tái)上，加載操作和讀數(shù)裝置，即手柄、傳感器轉(zhuǎn)換電路和LED顯示器部分設(shè)置在溫度控制箱外，配合溫度的變化，可實(shí)現(xiàn)對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)下齒輪分別加載熱載荷和力載荷，實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室中模擬齒輪在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的熱力變形狀態(tài)，控制有效、加載和卸載方便。
權(quán)利要求1.齒輪熱力耦合變形加載實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:將齒輪傳動(dòng)副中的主動(dòng)輪(4a)固定于轉(zhuǎn)軸(3)的右端；在所述轉(zhuǎn)軸(3)的左端固定設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)手柄(1)，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄(I)的轉(zhuǎn)矩由傳感器(2)檢測(cè)獲得，并通過(guò)轉(zhuǎn)換電路由LED顯示器顯示；所述齒輪傳動(dòng)副中的從動(dòng)輪(4b)固聯(lián)于呈水平設(shè)置的絲杠螺母副中絲杠(5a)的左端；所述絲杠(5a)的右端與連桿(6)相連接；所述連桿(6)由支架(7)支撐，連桿￠)的另一端與杠桿(8)的動(dòng)力臂鉸接；所述杠桿(8)的阻力臂與漸開(kāi)線觸桿臂(9a)相固連，漸開(kāi)線觸桿臂的末端是加載測(cè)頭(％)，所述加載測(cè)頭(9b)的輪廓形狀為漸開(kāi)線，以所述加載測(cè)頭(9b)與被測(cè)漸開(kāi)線齒輪(10)的漸開(kāi)線齒廓相接觸，使接觸力的方向沿漸開(kāi)線齒廓的公法線方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的齒輪熱力耦合變形加載試驗(yàn)裝置，其特征在于:加載測(cè)頭(％)與被測(cè)漸開(kāi) 線齒輪(10)位于呈水平設(shè)置的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(11)上。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種齒輪熱力耦合變形加載實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于將齒輪傳動(dòng)副中的主動(dòng)輪固定于轉(zhuǎn)軸的右端；在轉(zhuǎn)軸的左端固定設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄的轉(zhuǎn)矩由傳感器檢測(cè)獲得；齒輪傳動(dòng)副中的從動(dòng)輪固聯(lián)于呈水平設(shè)置的絲杠螺母副中絲杠的左端；絲杠的右端與連桿相連接；連桿由支架支撐，連桿的另一端與杠桿的動(dòng)力臂鉸接；杠桿的阻力臂與漸開(kāi)線觸桿臂相固連，漸開(kāi)線觸桿臂的末端是加載測(cè)頭，加載測(cè)頭的輪廓形狀為漸開(kāi)線，以加載測(cè)頭與被測(cè)漸開(kāi)線齒輪的漸開(kāi)線齒廓相接觸，使接觸力的方向沿漸開(kāi)線齒廓的公法線方向。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了在齒輪靜止?fàn)顟B(tài)下為其施加實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下的可控力度的載荷，為準(zhǔn)確模擬嚙合齒輪在運(yùn)行狀態(tài)下的力變形提供條件。
文檔編號(hào)G01M13/02GK202939028SQ201220698290
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者李桂華, 張永恒, 劉西慧, 王丹, 袁海濤, 張華俊 申請(qǐng)人:安徽大學(xué)