一種測(cè)定功率分流齒輪系統(tǒng)均載性能的實(shí)驗(yàn)裝置及方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種測(cè)定功率分流齒輪系統(tǒng)均載性能的實(shí)驗(yàn)裝置及方法，通過搭建功率分流齒輪系統(tǒng)，并對(duì)單個(gè)支路逐級(jí)加載，確定各支路的摩擦系數(shù)，標(biāo)定各支路的輸出應(yīng)變大小與雙聯(lián)齒輪軸扭矩大小的關(guān)系，計(jì)算出在不同輸入扭矩下的均載系數(shù)，得到該功率分流齒輪系統(tǒng)的均載特性方程，本發(fā)明專利技術(shù)克服了現(xiàn)有均載性能實(shí)驗(yàn)測(cè)定裝置對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的搭建要求高，且需要對(duì)齒輪箱施加動(dòng)載，實(shí)驗(yàn)成本高，周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)，提供了一種簡(jiǎn)單易行的、僅需施加靜載的、成本低、實(shí)驗(yàn)周期短的測(cè)定功率分流齒輪系統(tǒng)均載性能的實(shí)驗(yàn)裝置和方法。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種測(cè)定功率分流齒輪系統(tǒng)均載性能的實(shí)驗(yàn)裝置及方法
本專利技術(shù)涉及機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域，尤其是一種測(cè)定均載性能的實(shí)驗(yàn)裝置，還涉及一種測(cè)定均載性能的方法。
技術(shù)介紹
功率分流齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)能夠滿足高速、重載、輕質(zhì)量、高可靠性等要求，因此被廣泛應(yīng)用于航空、船舶、兵器和重型機(jī)械領(lǐng)域。然而功率分流齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)存在不均載的風(fēng)險(xiǎn)：在輸入齒輪將輸入功率同時(shí)分配給與之嚙合的其它齒輪時(shí)，由于存在制造、安裝的誤差和構(gòu)件的彈性變形，會(huì)出現(xiàn)功率分配不均的情況，使一路分支受載過大。功率分流式齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的核心技術(shù)在于實(shí)現(xiàn)均載，目前國(guó)內(nèi)外最常用的均載方法是采用彈性均載裝置以及利用齒輪的徑向浮動(dòng)來補(bǔ)償誤差和變形。為了衡量某個(gè)功率分流齒輪系統(tǒng)的均載效果好壞，通常需要在不同輸入扭矩下實(shí)驗(yàn)測(cè)定該系統(tǒng)的均載性能，即通過實(shí)驗(yàn)得出不同輸入扭矩下均載系數(shù)大小。2011年，西北工業(yè)大學(xué)谷建功的博士學(xué)位論文《弧齒錐齒輪分流傳動(dòng)系統(tǒng)性能仿真研究》建立了一種弧齒錐齒輪的分流傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)，該試驗(yàn)臺(tái)通過一個(gè)直流調(diào)速電機(jī)對(duì)齒輪箱加載，通過集流環(huán)采集齒輪的應(yīng)變信號(hào)，通過應(yīng)變計(jì)算到各支路的扭矩大小，從而得到均載性能。該方法對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的搭建要求很高，需要很多附加裝置如聯(lián)軸器、集流環(huán)、增速器、加載器等，且需要對(duì)齒輪箱施加動(dòng)載，實(shí)驗(yàn)成本高，周期長(zhǎng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供一種測(cè)定功率分流齒輪系統(tǒng)均載性能的實(shí)驗(yàn)裝置，以及一種利用該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定功率分流齒輪系統(tǒng)均載性能的方法。本專利技術(shù)提出的測(cè)定功率分流齒輪系統(tǒng)均載性能的實(shí)驗(yàn)裝置包括：待測(cè)功率分流齒輪系統(tǒng)的試驗(yàn)箱、一根加載梁、一個(gè)加載器、一個(gè)水平指示器、至少兩臺(tái)電阻應(yīng)變儀、一套滑輪系統(tǒng)、兩個(gè)輕質(zhì)砝碼盤、至少20個(gè)等質(zhì)量的砝碼；所述試驗(yàn)箱包括功率輸入軸、輸入級(jí)小齒輪、兩個(gè)輸入級(jí)大齒輪、兩個(gè)雙聯(lián)齒輪軸、兩個(gè)輸出級(jí)小齒輪、輸出級(jí)大齒輪和功率輸出軸，所述試驗(yàn)箱中的齒輪和軸組成一個(gè)齒輪系統(tǒng)，所述齒輪系統(tǒng)分成A、B兩個(gè)支路，每個(gè)支路上分別有一根雙聯(lián)齒輪軸連接一個(gè)輸入級(jí)大齒輪和一個(gè)輸出級(jí)小齒輪，所述輸入級(jí)大齒輪和輸出級(jí)小齒輪與雙聯(lián)齒輪軸的連接方式均為鍵連接；所述輸入級(jí)小齒輪通過鍵連接安裝在功率輸入軸上，且與兩個(gè)輸入級(jí)大齒輪分別相嚙合；所述兩個(gè)輸出級(jí)小齒輪分別與輸出級(jí)大齒輪相嚙合；所述輸出級(jí)大齒輪安裝在功率輸出軸上；所述試驗(yàn)箱的功率輸出軸與加載器通過鍵連接相連；所述加載梁的中部有軸孔和鍵槽，與所述試驗(yàn)箱中的功率輸入軸通過鍵連接相連；加載梁的左右兩端分別任意選取一個(gè)懸掛點(diǎn)，且兩個(gè)懸掛點(diǎn)關(guān)于梁的中部軸對(duì)稱；所述加載梁上布置有一個(gè)水平指示器，所述水平指示器通過螺栓連接固定在所述加載梁上；所述滑輪系統(tǒng)至少包括一個(gè)定滑輪和兩根細(xì)繩，其中一根細(xì)繩經(jīng)過定滑輪換向，且細(xì)繩兩端分別連接加載梁的接近滑輪端的懸掛點(diǎn)和一個(gè)砝碼盤；另一根細(xì)繩兩端分別連接加載梁的遠(yuǎn)離滑輪端的懸掛點(diǎn)和另一個(gè)砝碼盤，所述砝碼放在上述兩個(gè)砝碼盤中；所述電阻應(yīng)變儀的應(yīng)變片按照測(cè)量扭矩式方法搭建惠斯通電橋，并且應(yīng)變片分別貼在所述兩個(gè)雙聯(lián)齒輪軸的扭轉(zhuǎn)軸段的外表面遠(yuǎn)離鍵槽處。本專利技術(shù)還提供了一種測(cè)定功率分流齒輪系統(tǒng)均載性能的實(shí)驗(yàn)裝置的方法，包括如下步驟：步驟一：任意指定某一旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，通過順時(shí)針與逆時(shí)針循環(huán)逐步加載砝碼，確定支路A的摩擦系數(shù)，具體過程為：1.1只安裝功率分流齒輪系統(tǒng)的支路A，使整個(gè)試驗(yàn)箱只有一個(gè)支路受載；1.2在加載梁的兩端砝碼盤各加一個(gè)砝碼，使得兩端的載荷保持相同，根據(jù)砝碼的重量和懸掛點(diǎn)到中心點(diǎn)的力臂大小折算出輸入扭矩Tin的大小；1.3順時(shí)針旋轉(zhuǎn)加載梁，利用水平指示器確認(rèn)加載梁處在水平位置，通過電阻應(yīng)變儀測(cè)量輸出應(yīng)變值εA；1.4逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)加載梁，利用水平指示器確認(rèn)加載梁處在水平位置，通過電阻應(yīng)變儀測(cè)量輸出應(yīng)變值ε′A；1.5記錄一組應(yīng)變值(εA,ε′A)，若記錄的應(yīng)變值達(dá)到五組及以上，轉(zhuǎn)步驟1.6，否則，在加載梁的兩端砝碼盤各增加一個(gè)砝碼，返回步驟1.3；1.6根據(jù)最小二乘原理，擬合出順時(shí)針加載時(shí)輸出應(yīng)變大小εA與輸入扭矩大小Tin的直線方程εA＝aA·Tin+bA和逆時(shí)針加載時(shí)輸出應(yīng)變大小ε′A與輸入扭矩大小Tin的直線方程ε′A＝a′A·Tin+b′A，上述兩式中aA,bA,a′A,b′A表示方程的擬合參數(shù)；1.7根據(jù)1.6中擬合出的兩個(gè)直線方程的參數(shù)，計(jì)算出支路A的摩擦系數(shù)為步驟二：利用步驟一計(jì)算出的摩擦系數(shù)fA消除支路A摩擦力矩的影響，標(biāo)定支路A上輸出應(yīng)變大小εA與雙聯(lián)齒輪軸實(shí)際傳遞扭矩TA的關(guān)系，其具體過程為：2.1在支路A的雙聯(lián)齒輪軸的扭轉(zhuǎn)軸段外表面的圓周方向每隔90°共四處不同位置PA1,PA2,PA3,PA4貼上應(yīng)變片，所述四處不同位置不要求在軸的同一橫截面上；2.2在加載梁的兩端砝碼盤加相同質(zhì)量的砝碼，使得兩端的載荷保持相同,根據(jù)砝碼的重量和懸掛點(diǎn)到中心點(diǎn)的力臂大小折算出輸入扭矩Tin的大小；2.3順時(shí)針旋轉(zhuǎn)加載梁任意周，利用水平指示器確認(rèn)加載梁處在水平位置，通過電阻應(yīng)變儀測(cè)量并記錄輸出的四個(gè)位置上的一組應(yīng)變值εA1,εA2,εA3,εA4，并計(jì)算其均值2.4當(dāng)步驟2.3中記錄的應(yīng)變值達(dá)到八組及以上，轉(zhuǎn)步驟2.5，否則，在加載梁的兩端砝碼盤各增加一個(gè)砝碼，返回步驟2.3；2.5根據(jù)最小二乘原理，擬合出順時(shí)針加載時(shí)四個(gè)輸出應(yīng)變大小的均值與輸入扭矩大小Tin的直線方程式中aA,bA表示方程的擬合參數(shù)；2.6利用步驟一中計(jì)算出的支路A的摩擦系數(shù)fA修正上述方程，則支路A上輸出應(yīng)變大小εA與雙聯(lián)齒輪軸實(shí)際傳遞扭矩大小TA的標(biāo)定方程為εA＝fA·aA·TA+bA；步驟三：通過順時(shí)針與逆時(shí)針循環(huán)逐級(jí)加載，確定支路B的摩擦系數(shù)，具體過程為：3.1卸掉功率分流齒輪系統(tǒng)的支路A，只安裝支路B，使整個(gè)試驗(yàn)箱只有一個(gè)支路受載；3.2在加載梁的兩端砝碼盤加相同質(zhì)量的砝碼，使得兩端的載荷保持相同,根據(jù)砝碼的重量和懸掛點(diǎn)到中心點(diǎn)的力臂大小折算出輸入扭矩Tin的大小；3.3順時(shí)針旋轉(zhuǎn)加載梁，利用水平指示器確認(rèn)加載梁處在水平位置，通過電阻應(yīng)變儀測(cè)量輸出應(yīng)變值εB；3.4逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)加載梁，利用水平指示器確認(rèn)加載梁處在水平位置，通過電阻應(yīng)變儀測(cè)量輸出應(yīng)變值ε′B；3.5記錄一組應(yīng)變值(εB,ε′B)，若記錄的應(yīng)變值達(dá)到五組及以上，轉(zhuǎn)步驟3.6，否則，在加載梁的兩端砝碼盤各增加一個(gè)砝碼，返回步驟3.3；3.6根據(jù)最小二乘原理，擬合出順時(shí)針加載時(shí)輸出應(yīng)變大小εB與輸入扭矩大小Tin的直線方程εB＝aB·Tin+bB，和逆時(shí)針加載時(shí)輸出應(yīng)變大小ε′B與輸入扭矩大小Tin的直線方程εB′＝a′B·Tin+b′B，上述兩式中aB,bB,a′B,b′B表示方程的擬合參數(shù)；3.7根據(jù)3.6中擬合出的兩個(gè)直線方程的參數(shù)，計(jì)算出支路B的摩擦系數(shù)為步驟四：利用步驟三計(jì)算出的摩擦系數(shù)fB消除支路B摩擦力矩的影響，標(biāo)定支路B上輸出應(yīng)變大小εB與雙聯(lián)齒輪軸實(shí)際傳遞扭矩TB的關(guān)系，其具體過程為：4.1在支路B的雙聯(lián)齒輪軸的扭轉(zhuǎn)軸段外表面的圓周方向每隔90°共四處不同位置PB1,PB2,PB3,PB4貼上應(yīng)變片，所述四處不同位置不要求在軸的同一橫截面上；4.2在加載梁的兩端砝碼盤加相同質(zhì)量的砝碼，使得兩端的載荷保持相同，以保證對(duì)系統(tǒng)施加純扭矩，根據(jù)砝碼的重量和懸掛點(diǎn)到中心點(diǎn)的力臂大小折算出輸入扭矩本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種測(cè)定功率分流齒輪系統(tǒng)均載性能的實(shí)驗(yàn)裝置，包括待測(cè)功率分流齒輪系統(tǒng)的試驗(yàn)箱(1)、一根加載梁(2)、一個(gè)加載器(3)、一個(gè)水平指示器(4)、至少兩臺(tái)電阻應(yīng)變儀(5)、一套滑輪系統(tǒng)、兩個(gè)輕質(zhì)砝碼盤(7)和至少20個(gè)等質(zhì)量的砝碼(8)，其特征在于：所述試驗(yàn)箱(1)包括功率輸入軸(1a)、輸入級(jí)小齒輪(1b)、兩個(gè)輸入級(jí)大齒輪(1c)、兩個(gè)雙聯(lián)齒輪軸(1d)、兩個(gè)輸出級(jí)小齒輪(1e)、輸出級(jí)大齒輪(1f)和功率輸出軸(1g)，所述試驗(yàn)箱(1)中的齒輪和軸組成一個(gè)齒輪系統(tǒng)，所述齒輪系統(tǒng)分成A、B兩個(gè)支路，每個(gè)支路上分別有一根雙聯(lián)齒輪軸(1d)連接一個(gè)輸入級(jí)大齒輪(1c)和一個(gè)輸出級(jí)小齒輪(1e)，所述輸入級(jí)大齒輪(1c)和輸出級(jí)小齒輪(1e)與雙聯(lián)齒輪軸(1d)的連接方式均為鍵連接；所述輸入級(jí)小齒輪(1b)通過鍵連接安裝在功率輸入軸(1a)上，且與兩個(gè)輸入級(jí)大齒輪(1c)分別相嚙合；所述兩個(gè)輸出級(jí)小齒輪(1e)分別與輸出級(jí)大齒輪(1f)相嚙合；所述輸出級(jí)大齒輪(1f)安裝在功率輸出軸上(1g)；所述試驗(yàn)箱的功率輸出軸(1g)與加載器(3)通過鍵連接相連；所述加載梁(2)的中部有軸孔和鍵槽，與所述試驗(yàn)箱(1)中的功率輸入軸(1a)通過鍵連接相連；加載梁(2)的左右兩端分別任意選取一個(gè)懸掛點(diǎn)，且兩個(gè)懸掛點(diǎn)關(guān)于梁的中部軸對(duì)稱；所述加載梁(2)上布置有一個(gè)水平指示器(4)，所述水平指示器(4)通過螺栓連接固定在所述加載梁(2)上；所述滑輪系統(tǒng)至少包括一個(gè)定滑輪和兩根細(xì)繩，其中一根細(xì)繩經(jīng)過定滑輪換向，且細(xì)繩兩端分別連接加載梁(2)的接近滑輪端的懸掛點(diǎn)和一個(gè)砝碼盤(7)；另一根細(xì)繩兩端分別連接加載梁(2)的遠(yuǎn)離滑輪端的懸掛點(diǎn)和另一個(gè)砝碼盤(7)，所述砝碼(8)放在砝碼盤(7)中；所述電阻應(yīng)變儀(5)的應(yīng)變片按照測(cè)量扭矩式方法搭建惠斯通電橋，并且應(yīng)變片分別貼在所述兩個(gè)雙聯(lián)齒輪軸的扭轉(zhuǎn)軸段的外表面遠(yuǎn)離鍵槽處。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種測(cè)定功率分流齒輪系統(tǒng)均載性能的實(shí)驗(yàn)裝置，包括待測(cè)功率分流齒輪系統(tǒng)的試驗(yàn)箱(1)、一根加載梁(2)、一個(gè)加載器(3)、一個(gè)水平指示器(4)、至少兩臺(tái)電阻應(yīng)變儀(5)、一套滑輪系統(tǒng)、兩個(gè)輕質(zhì)砝碼盤(7)和至少20個(gè)等質(zhì)量的砝碼(8)，其特征在于：所述試驗(yàn)箱(1)包括功率輸入軸(1a)、輸入級(jí)小齒輪(1b)、兩個(gè)輸入級(jí)大齒輪(1c)、兩個(gè)雙聯(lián)齒輪軸(1d)、兩個(gè)輸出級(jí)小齒輪(1e)、輸出級(jí)大齒輪(1f)和功率輸出軸(1g)，所述試驗(yàn)箱(1)中的齒輪和軸組成一個(gè)齒輪系統(tǒng)，所述齒輪系統(tǒng)分成A、B兩個(gè)支路，每個(gè)支路上分別有一根雙聯(lián)齒輪軸(1d)連接一個(gè)輸入級(jí)大齒輪(1c)和一個(gè)輸出級(jí)小齒輪(1e)，所述輸入級(jí)大齒輪(1c)和輸出級(jí)小齒輪(1e)與雙聯(lián)齒輪軸(1d)的連接方式均為鍵連接；所述輸入級(jí)小齒輪(1b)通過鍵連接安裝在功率輸入軸(1a)上，且與兩個(gè)輸入級(jí)大齒輪(1c)分別相嚙合；所述兩個(gè)輸出級(jí)小齒輪(1e)分別與輸出級(jí)大齒輪(1f)相嚙合；所述輸出級(jí)大齒輪(1f)安裝在功率輸出軸(1g)上；所述試驗(yàn)箱的功率輸出軸(1g)與加載器(3)通過鍵連接相連；所述加載梁(2)的中部有軸孔和鍵槽，與所述試驗(yàn)箱(1)中的功率輸入軸(1a)通過鍵連接相連；加載梁(2)的左右兩端分別任意選取一個(gè)懸掛點(diǎn)，且兩個(gè)懸掛點(diǎn)關(guān)于梁的中部軸對(duì)稱；所述加載梁(2)上布置有一個(gè)水平指示器(4)，所述水平指示器(4)通過螺栓連接固定在所述加載梁(2)上；所述滑輪系統(tǒng)至少包括一個(gè)定滑輪和兩根細(xì)繩，其中一根細(xì)繩經(jīng)過定滑輪換向，且細(xì)繩兩端分別連接加載梁(2)的接近滑輪端的懸掛點(diǎn)和一個(gè)砝碼盤(7)；另一根細(xì)繩兩端分別連接加載梁(2)的遠(yuǎn)離滑輪端的懸掛點(diǎn)和另一個(gè)砝碼盤(7)，所述砝碼(8)放在上述兩個(gè)砝碼盤(7)中；所述電阻應(yīng)變儀(5)的應(yīng)變片按照測(cè)量扭矩式方法搭建惠斯通電橋，并且應(yīng)變片分別貼在所述兩個(gè)雙聯(lián)齒輪軸的扭轉(zhuǎn)軸段的外表面遠(yuǎn)離鍵槽處。2.一種利用權(quán)利要求1所述裝置測(cè)定功率分流齒輪系統(tǒng)均載性能的方法，其特征在于包括下述步驟：步驟一：任意指定某一旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，通過順時(shí)針與逆時(shí)針循環(huán)逐步加載砝碼(8)，確定支路A的摩擦系數(shù)，具體過程為：1.1只安裝功率分流齒輪系統(tǒng)的支路A，使整個(gè)試驗(yàn)箱(1)只有一個(gè)支路受載；1.2在加載梁(2)的兩端砝碼盤(7)各加一個(gè)砝碼(8)，使得兩端的載荷保持相同，根據(jù)砝碼(8)的重量和懸掛點(diǎn)到中心點(diǎn)的力臂大小折算出輸入扭矩Tin的大小；1.3順時(shí)針旋轉(zhuǎn)加載梁(2)，利用水平指示器(4)確認(rèn)加載梁(2)處在水平位置，通過電阻應(yīng)變儀(5)測(cè)量輸出應(yīng)變值εA；1.4逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)加載梁(2)，利用水平指示器(4)確認(rèn)加載梁(2)處在水平位置，通過電阻應(yīng)變儀(5)測(cè)量輸出應(yīng)變值ε′A；1.5記錄一組應(yīng)變值(εA,ε′A)，若記錄的應(yīng)變值達(dá)到五組及以上，轉(zhuǎn)步驟1.6，否則，在加載梁(2)的兩端砝碼盤(7)各增加一個(gè)砝碼(8)，返回步驟1.3；1.6根據(jù)最小二乘原理，擬合出順時(shí)針加載時(shí)輸出應(yīng)變大小εA與輸入扭矩大小Tin的直線方程εA＝aA·Tin+bA和逆時(shí)針加載時(shí)輸出應(yīng)變大小ε′A與輸入扭矩大小Tin的直線方程ε′A＝a′A·Tin+b′A，上述兩式中aA,bA,a′A,b′A表示方程的擬合參數(shù)；1.7根據(jù)1.6中擬合出的兩個(gè)直線方程的參數(shù)，計(jì)算出支路A的摩擦系數(shù)為步驟二：利用步驟一計(jì)算出的摩擦系數(shù)fA消除支路A摩擦力矩的影響，標(biāo)定支路A上輸出應(yīng)變大小εA與雙聯(lián)齒輪軸實(shí)際傳遞扭矩TA的關(guān)系，其具體過程為：2.1在支路A的雙聯(lián)齒輪軸(1d)的扭轉(zhuǎn)軸段外表面的圓周方向每隔90°共四處不同位置PA1,PA2,PA3,PA4貼上應(yīng)變片，所述四處不同位置不要求在軸的同一橫截面上；2.2在加載梁(2)的兩端砝碼盤(7)加相同質(zhì)量的砝碼(8)，使得兩端的載荷保持相同,根據(jù)砝碼(8)的重量和懸掛點(diǎn)到中心點(diǎn)的力臂大小折算出輸入扭矩Tin的大小；2.3順時(shí)針旋轉(zhuǎn)加載梁(2)任意周，利用水平指示器(4)確認(rèn)加載梁(2)處在水平位置，通過電阻應(yīng)變儀(5)測(cè)量并記錄輸出的四個(gè)位置上的一組應(yīng)變值εA1,εA2,εA3,εA4，并計(jì)算其均值2.4當(dāng)步驟2.3中記錄的應(yīng)變值達(dá)到八組及以上，轉(zhuǎn)步驟2.5，否則，在加載梁(2)的兩端砝碼盤(7)各增加一個(gè)砝碼(8)，返回步驟2.3；2.5根據(jù)最小二乘原理，擬合出順時(shí)針加載時(shí)四個(gè)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：付晨曦，趙寧，趙永志，王建輝，李旺，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西北工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：陜西;61