本發明專利技術公開了一種輪圓柱齒輪動力學性能實驗裝置，該裝置包括精密床身和精密主軸單元；該裝置將主軸單元和扭矩傳感器以及電機固定在主動端箱體之上，將被動軸主軸單元和扭矩傳感器以及加載器固定在負載端箱體之上，齒輪夾具與主軸之間使用短錐連接及方便齒輪安裝又可以保證齒輪夾具有很好的互換性提高了實驗齒輪的尺寸范圍。該試驗臺安裝有多種傳感器集機、光、電與一體，能進行多種圓柱齒輪實驗，常見的有齒輪傳動誤差側臉、齒輪嚙合振動噪聲分析、齒輪接觸斑點測量和齒輪傳動效率測量；該裝置精度高、剛性大、穩定性極好且自動化程度高，能夠滿足齒輪動態和靜態實驗要求。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種圓柱齒輪動力學性能實驗裝置，尤其適用于汽車變速箱中圓柱直齒輪和圓柱斜齒輪的性能實驗以及5級精度以下尺寸相仿的圓柱齒輪動力學性能實驗，屬于精密測量領域。
技術介紹
齒輪和齒輪傳動裝置作為機械設備中一種必不可少的連接和傳遞動力的通用零部件，在機械設備中得到了廣泛的應用。由于高性能、高強度、高可靠性以及低成本的要求，近些年來，在齒輪傳動的理論分析方面，除了應用數學、力學、材料及設計理論的新成就外，齒輪實驗裝置也得到了進一步的發展，齒輪的很多問題都是綜合性問題且只能通過實驗形式得到，例如齒輪的失效形式以及齒輪的壽命等等，為了更好地改進齒輪傳動的性能提升齒輪相關理論，齒輪實驗裝置成為了一個很好的工具。傳統齒輪實驗裝置多為疲勞實驗裝置，這類齒輪實驗裝置強度高能耗大精度低自動化程度低，齒輪噪聲實驗接觸斑點實驗都是依靠人力來完成的，這樣的實驗結果主觀性大，不能完全客觀的評價齒輪的嚙合性能。目前的齒輪實驗裝置功能比較單一，沒有能夠綜合評價齒輪傳動誤差、齒輪振動噪聲以、齒輪傳動效率和接觸斑點等性能的實驗裝置。
技術實現思路
本專利技術能夠實驗對圓柱齒輪的動力學性能檢測，常見的檢測項目包括有載傳動誤差測量、無載傳動誤差測量、振動噪聲測量、接觸斑點測量和傳動效率測量，該裝置包括精密運動控制系統和多種傳感器。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是圓柱齒輪動力學性能實驗裝置，該裝置包括精密床身和精密主軸單元。具體而言，精密床身包括底座(1)、檢高臺(2)、X方向導軌檢測面(3)、Y方向導軌檢測面(4)、潤滑油接油槽(5)、X方向導軌副(6)、Y方向導軌副(7)、X方向驅動電機(8)、Y方向驅動電機(9)、X方向氣動導軌夾持器(10)、Y方向氣動導軌夾持器(11)、驅動絲杠(12)、主動端箱體(13)、主動端箱體墊體(14)、主電機(15)、彈性聯軸器(16)、主動端扭矩傳感器(17)、主軸單元(18)、噪聲傳感器(19)、潤滑油管(20)、負載端箱體(21)、負載端扭矩傳感器(22)、加載器安裝板(23)、磁粉制動器(24)、負載端箱體墊體(25)、絲杠帶動板(26)、冷卻液箱體(27)、直線光柵(28)、隔震塊(29)。主軸單元(18)包括主軸套(30)、主軸(31)、軸系通蓋(32)、精密軸承(33)、軸環(34)、角度編碼器(35)、光柵讀數頭(36)、光柵讀數頭支架(37)、三軸向振動傳感器(38)、高精密齒輪夾具(39)、精密鎖緊螺母(40)、傳動鍵(41)、鏈接法蘭盤(42)、軸端擋圈(43)、軸端蓋板(44)。底座(1)內部為中空結構，其內部設有三個Y向立柱和兩個X向立柱，各立柱之間設有米字型筋板，這些結構可以減輕鑄件重量和增強鑄件剛性，底座(1)的表面從上到下依次設有檢高臺(2)、X方向導軌檢測面(3)、Y方向導軌檢測面(4)，檢高臺(2)、X方向導軌檢測面(3)、Y方向導軌檢測面(4)作為齒輪動力學性能實驗裝置加工和裝配調試時的基準面，底座(1)和隔震塊(29)之間通過螺紋連接，隔震塊(29)設置在底座(1)的底部，隔震塊(29)能夠過濾掉來自外界的部分振動；底座(1)上安裝有X向導軌(6)和Y向導軌(7)，X向導軌(6)和Y向導軌(7)相互垂直呈L形安裝在底座(1)的頂部，通過X方向驅動電機(8)帶動滾珠絲杠驅動整個主動部分沿X向導軌(6)調節齒寬方向，通過Y方向驅動電機(9)帶動滾珠絲杠驅動整個負載部分沿Y向導軌(7)調節齒輪中心距，中心距由直線光柵(28)測量得到，直線光柵(28)固定在Y向導軌(6)和Y方向導軌檢測面(4)之間，顯示器顯示直線光柵(28)的測量數值，同時根據顯示器上顯示的中心距精確調整齒輪嚙合時的中心距，齒輪齒寬和中心距方向調節到位之后通過X方向氣動導軌夾持器(10)固定齒寬方向，通過Y方向氣動導軌夾持器(11)固定中心距方向，接油槽(5)在底座(1)頂部，位于X向導軌(6)和Y向導軌(7)之間。主動端箱體(13)和主動端箱體墊體(14)以及負載端箱(21)體和負載端箱體墊體(25)通過螺釘連接配合，通過調整主動端箱體(14)和負載端箱體(25)調節主動軸系和被動軸系的中心高。主電機(15)通過彈性聯軸器(16)和主動端扭矩傳感器(17)連接，主動端扭矩傳感器(17)通過連接法蘭盤(42)和主軸(31)連接，主軸(31)和扭矩傳感器(17)采用剛性連接，扭矩傳感器(17)可以更好的反應實驗齒輪承受的扭矩；電機(15)、主軸單元(18)、主動端扭矩傳感器(17)固定在主動端箱體(13)上，主軸單元(18)通過螺紋連接固定在主動端箱體(13)上，在主動端箱體(13)上靠近齒輪嚙合的位置安裝有噪聲傳感器(19)可以測量齒輪傳動時的噪聲，主動端箱體(13)具有精度高強度大的特點，主動端箱體(13)采用米字型筋板，前后立板之間通過筋板加強強度。扭矩加載器(24)固定在扭矩加載器安裝板(23)上，改變扭矩加載器(24)的安裝方式，扭矩加載器(24)在安裝時顯得更加方便，扭矩加載器(24)通過彈性聯軸器和負載端扭矩傳感器(22)連接，負載端扭矩傳感器(22)通過連接法蘭盤(42)和主軸(31)連接，主軸單元和扭矩傳感器之間采用剛性連接，扭矩傳感器可以更好的反應實驗齒輪承受的扭矩，主軸單元(18)通過螺紋固定在負載端箱體(21)上，負載端箱體(21)具有精度高強度大的特點，負載端箱體(21)采用米字型筋板，前后立板之間通過筋板加強強度。本專利技術圓柱齒輪齒輪動力學性能實驗裝置有以下顯著特點：1.所述裝置自動化程度高、精度高、強度大、剛度高不易變形和共振能夠同時勝任有載和輕載的齒輪實驗。2.能夠完成有載傳動誤差測量、無載傳動誤差測量、振動噪聲測量、接觸斑點測量和傳動效率測量等多種實驗。3.主軸單元采用機、光、電一體化系統安裝方便精度高強度大，功能多。4.齒輪夾具和主軸之間采用短錐方式連接擁有良好的互換性且齒輪裝夾方便，同主軸之間同軸度高，能夠滿足多種規格的齒輪實驗，加載扭矩能達到120Nm，轉速能達到3000r/min/，能夠模擬實際工況。5.主動部分主軸單元、扭矩傳感器以及電機都在主動端箱體上安裝固定，負載部分主軸單元、扭矩傳感器以及加載器都在負載端箱體上安裝固定，在進行不同齒輪實驗室不需要將主軸和電機以及加載器分開，減小同軸度誤差對齒輪實驗的影響。附圖說明圖1本專利技術結構示意圖圖2主軸單元結構示意圖圖3本專利技術裝置電控示意圖圖4實驗裝置實驗流程圖本文檔來自技高網...
【技術保護點】
圓柱齒輪動力學性能實驗裝置，其特征在于：該裝置包括精密床身和精密主軸單元；具體而言，精密床身包括底座(1)、檢高臺(2)、X方向導軌檢測面(3)、Y方向導軌檢測面(4)、潤滑油接油槽(5)、X方向導軌副(6)、Y方向導軌副(7)、X方向驅動電機(8)、Y方向驅動電機(9)、X方向氣動導軌夾持器(10)、Y方向氣動導軌夾持器(11)、驅動絲杠(12)、主動端箱體(13)、主動端箱體墊體(14)、主電機(15)、彈性聯軸器(16)、主動端扭矩傳感器(17)、主軸單元(18)、噪聲傳感器(19)、潤滑油管(20)、負載端箱體(21)、負載端扭矩傳感器(22)、加載器安裝板(23)、磁粉制動器(24)、負載端箱體墊體(25)、絲杠帶動板(26)、冷卻液箱體(27)、直線光柵(28)、隔震塊(29)；主軸單元(18)包括主軸套(30)、主軸(31)、軸系通蓋(32)、精密軸承(33)、軸環(34)、角度編碼器(35)、光柵讀數頭(36)、光柵讀數頭支架(37)、三軸向振動傳感器(38)、高精密齒輪夾具(39)、精密鎖緊螺母(40)、傳動鍵(41)、鏈接法蘭盤(42)、軸端擋圈(43)、軸端蓋板(44)；底座(1)內部為中空結構，其內部設有三個Y向立柱和兩個X向立柱，各立柱之間設有米字型筋板，這些結構可以減輕鑄件重量和增強鑄件剛性，底座(1)的表面從上到下依次設有檢高臺(2)、X方向導軌檢測面(3)、Y方向導軌檢測面(4)，檢高臺(2)、X方向導軌檢測面(3)、Y方向導軌檢測面(4)作為齒輪動力學性能實驗裝置加工和裝配調試時的基準面，底座(1)和隔震塊(29)之間通過螺紋連接，隔震塊(29)設置在底座(1)的底部，隔震塊(29)能夠過濾掉來自外界的部分振動；底座(1)上安裝有X向導軌(6)和Y向導軌(7)，X向導軌(6)和Y向導軌(7)相互垂直呈L形安裝在底座(1)的頂部，通過X方向驅動電機(8)帶動滾珠絲杠驅動整個主動部分沿X向導軌(6)調節齒寬方向，通過Y方向驅動電機(9)帶動滾珠絲杠驅動整個負載部分沿Y向導軌(7)調節齒輪中心距，中心距由直線光柵(28)測量得到，直線光柵(28)固定在Y向導軌(6)和Y方向導軌檢測面(4)之間，顯示器顯示直線光柵(28)的測量數值，同時根據顯示器上顯示的中心距精確調整齒輪嚙合時的中心距，齒輪齒寬和中心距方向調節到位之后通過X方向氣動導軌夾持器(10)固定齒寬方向，通過Y方向氣動導軌夾持器(11)固定中心距方向，接油槽(5)在底座(1)頂部，位于X向導軌(6)和Y向導軌(7)之間；主動端箱體(13)和主動端箱體墊體(14)以及負載端箱(21)體和負載端箱體墊體(25)通過螺釘連接配合，通過調整主動端箱體(14)和負載端箱體(25)調節主動軸系和被動軸系的中心高；主電機(15)通過彈性聯軸器(16)和主動端扭矩傳感器(17)連接，主動端扭矩傳感器(17)通過連接法蘭盤(42)和主軸(31)連接，主軸(31)和扭矩傳感器(17)采用剛性連接，扭矩傳感器(17)可以更好的反應實驗齒輪承受的扭矩；電機(15)、主軸單元(18)、主動端扭矩傳感器(17)固定在主動端箱體(13)上，主軸單元(18)通過螺紋連接固定在主動端箱體(13)上，在主動端箱體(13)上靠近齒輪嚙合的位置安裝有噪聲傳感器(19)可以測量齒輪傳動時的噪聲，主動端箱體(13)具有精度高強度大的特點，主動端箱體(13)采用米字型筋板，前后立板之間通過筋板加強強度；扭矩加載器(24)固定在扭矩加載器安裝板(23)上，改變扭矩加載器(24)的安裝方式，扭矩加載器(24)在安裝時顯得更加方便，扭矩加載器(24)通過彈性聯軸器和負載端扭矩傳感器(22)連接，負載端扭矩傳感器(22)通過連接法蘭盤(42)和主軸(31)連接，主軸單元和扭矩傳感器之間采用剛性連接，扭矩傳感器可以更好的反應實驗齒輪承受的扭矩，主軸單元(18)通過螺紋固定在負載端箱體(21)上，負載端箱體(21)具有精度高強度大的特點，負載端箱體(21)采用米字型筋板，前后立板之間通過筋板加強強度。...
【技術特征摘要】
1.圓柱齒輪動力學性能實驗裝置，其特征在于：該裝置包括精密床身和精密主軸單元；
具體而言，精密床身包括底座(1)、檢高臺(2)、X方向導軌檢測面(3)、Y方向導軌
檢測面(4)、潤滑油接油槽(5)、X方向導軌副(6)、Y方向導軌副(7)、X方向驅動電機
(8)、Y方向驅動電機(9)、X方向氣動導軌夾持器(10)、Y方向氣動導軌夾持器(11)、
驅動絲杠(12)、主動端箱體(13)、主動端箱體墊體(14)、主電機(15)、彈性聯軸器(16)、
主動端扭矩傳感器(17)、主軸單元(18)、噪聲傳感器(19)、潤滑油管(20)、負載端箱體
(21)、負載端扭矩傳感器(22)、加載器安裝板(23)、磁粉制動器(24)、負載端箱體墊體
(25)、絲杠帶動板(26)、冷卻液箱體(27)、直線光柵(28)、隔震塊(29)；
主軸單元(18)包括主軸套(30)、主軸(31)、軸系通蓋(32)、精密軸承(33)、軸環
(34)、角度編碼器(35)、光柵讀數頭(36)、光柵讀數頭支架(37)、三軸向振動傳感器(38)、
高精密齒輪夾具(39)、精密鎖緊螺母(40)、傳動鍵(41)、鏈接法蘭盤(42)、軸端擋圈(43)、
軸端蓋板(44)；
底座(1)內部為中空結構，其內部設有三個Y向立柱和兩個X向立柱，各立柱之間設
有米字型筋板，這些結構可以減輕鑄件重量和增強鑄件剛性，底座(1)的表面從上到下依次
設有檢高臺(2)、X方向導軌檢測面(3)、Y方向導軌檢測面(4)，檢高臺(2)、X方向導
軌檢測面(3)、Y方向導軌檢測面(4)作為齒輪動力學性能實驗裝置加工和裝配調試時的基
準面，底座(1)和隔震塊(29)之間通過螺紋連接，隔震塊(29)設置在底座(1)的底部，
隔震塊(29)能夠過濾掉來自外界的部分振動；底座(1)上安裝有X向導軌(6)和Y向導
軌(7)，X向導軌(6)和Y向導軌(7)相互垂直呈L形安裝在底座(1)的頂部，通過X
方向驅動電機(8)帶動滾珠絲杠驅動整個主動部分沿X向導軌(6)調節齒寬方向，通過Y
方向驅動電機(9)帶動滾珠絲杠驅動整個負載部分沿Y向導軌(7)調節齒輪中心距，中心
距由直線光柵(28)測量得到，直線光柵(28)固定在Y向導軌(6)和Y方向導軌檢測面
(4)之間，顯示器顯示直線光柵(28)的測量數值，同時根據顯示器上顯示的中心距精確調
整齒輪嚙合時的中心距，齒輪齒寬和中心距方向調節到位之后通過X方向氣動導軌夾持器
(10)固定齒寬方向，通過Y方向氣動導軌夾持器(11)固定中心距方向，接油槽(5)在
底座(1)頂部，位于X向導軌(6)和Y向導軌(7)之間；
主動端箱體(13)和主動端箱體墊體(14)以及負載端箱(21)體和負載端箱體墊體(25)
通過螺釘連接配合，通過調整主動端箱體(14)和負載端箱體(25)調節主動軸系和被動軸
系的中心高；
主電機(15)通過彈性聯軸器(16)和主動端扭矩傳感器(17)連接，主...
【專利技術屬性】
技術研發人員：石照耀，寧俊杰，舒贊輝，
申請(專利權)人：北京工業大學，
類型：發明
國別省市：北京;11
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