带轴齿轮对复合传动刚度测试平台以及刚度测试方法

本发明属于齿轮传动，具体涉及一种带轴齿轮对复合传动刚度测试平台。

背景技术：

1、齿轮传动系统是指由齿轮副传递运动和动力的装置，其具有传动效率高、准确性好、结构紧凑、工作可靠性高等优点。齿轮传动系统是现代各种设备中应用最广泛的一种机械传动方式，如：航空、风电、新能源汽车等新兴领域。

2、目前，随着科技朝向高精尖方向飞速发展，齿轮传动系统的稳定性与可靠性越来越成为评价机械系统的一个重要指标。比如：飞机动力系统中的传动齿轮可靠性降低会极大地隐形飞行安全；风电系统中传动齿轮的不稳定，不仅会加剧传动系统疲劳损伤，还会导致风电事故频发；新能源汽车中传动齿轮的不稳定会直接影响驾驶员与乘客的舒适度体验。

3、而在齿轮传动系统中，传动刚度对于啮合误差、传动稳定性、传动平顺性等指标具有决定性作用。所以，提前检测齿轮传动系统的复合传动刚度，对于保证系统的稳定性、可靠性和平顺性等具有举足轻重的意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种带轴齿轮对复合传动刚度测试平台，旨在评价和测试齿轮系统的复合传动刚度。

2、为实现上述目的，本发明技术方案如下：

3、一种带轴齿轮对复合传动刚度测试平台，其关键在于，包括：

4、基础平台；

5、齿轮箱，其固定装配在所述基础平台上，所述齿轮箱上穿设有主动轴和从动轴，所述主动轴的中部固设有主动齿轮，从动轴的中部固设有从动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮互相啮合；

6、端部固定装置，其安装在所述从动轴的一端，用于限制从动轴转动；

7、载荷加载装置，其安装在所述基础平台与主动轴之间，用于向所述主动轴施加扭矩和观测扭矩大小；

8、以及角度测量系统，所述角度测量系统用于测量主动轴和从动轴的转角。

9、优选的，所述载荷加载装置包括依次铰接的基座、拉力传感器和螺杆，其中，所述基座固定装配在基础平台上，所述主动轴的端部固接有沿其径向向外延伸的悬臂，所述悬臂远端滑动套接在螺杆上，螺杆上配置有螺母，拧转该螺母能够迫使所述悬臂对主动轴施加扭矩。

10、优选的，所述基础平台上设有两组平行的条形槽，所述基座通过螺纹紧固件可可调节地固定在两组所述条形槽上，所述悬臂通过第一平键固接在主动轴的端部，悬臂上设有至少两组与所述第一平键相匹配的第一键槽。

11、优选的，所述拉力传感器自带数字显示器，所述螺杆下端固设有连接头，该连接头与所述拉力传感器上端转动连接。

12、优选的，所述端部固定装置包括位于齿轮箱侧部的侧支撑板和法兰盘，其中，所述侧支撑板固定在基础平台上，所述法兰盘固定装配在侧支撑板的外侧，所述从动轴通过第二平键与法兰盘固定连接。

13、优选的，所述侧支撑板上设有十二个第一通孔，以相互成九十度的四个孔为一组，其中一组为基准组，基准组的四个孔沿竖直方向和水平方向布置，另外两组以基准组为起点沿逆时针依次旋转24°间隔排列；

14、所述法兰盘上圆形阵列分布有十二个第二通孔，任意两个相邻孔位间隔30°，其中，位于竖直方向上端的第二通孔为基准孔；

15、所述法兰盘内部设有六个与所述第二平键相匹配的第二键槽，其中一个第二键槽为基准键槽，基准键槽位于所述基准孔正下方，另外五个键槽以基准键槽为起点沿逆时针依次旋转59°间隔排列。

16、优选的，所述角度测量系统包括四组激光定位仪，其中两组安装在主动轴的两端，另外两组安装在从动轴的两端。

17、优选的，所述主动齿轮与主动轴一体成型，从动齿轮与从动轴一体成型，所述主动齿轮和从动齿轮均为硬齿面圆柱齿轮。

18、本发明还提供一种基于带轴齿轮对复合传动刚度测试平台所实施的带轴齿轮对复合传动刚度测试方法，其方法在于：先选择一个齿轮啮合位置，端部固定装置将从动轴固定，利用载荷加载装置对所述主动轴施加扭转载荷，并计算扭矩值t；扭转载荷施加完毕后，角度测量系统分别测量主动轴和从动轴的转角；然后逐步调整齿轮对的啮合位置，不断重复上述过程，并通过计算得到一个啮合周期内的转角总和θtotal-ex；最后，利用扭矩值t除以转角总和θtotal-ex即可获得带轴齿轮对的复合传动刚度ktotal-ex。

19、优选的，角度测量系统测量主动轴和从动轴转角的方法为：在主动轴和从动轴的端部安装激光定位仪，载荷加载装置未施加扭矩前，记录激光定位仪与所投影墙面之间的间距l，载荷加载装置施加扭矩t之后，记录激光定位仪在墙面上投影点的偏移量δl，再利用三角函数换算主动轴和从动轴的转角数值。

20、本发明的有益效果是：

21、采用本发明提供的带轴齿轮对复合传动刚度测试平台，能够以相对简单的方式对齿轮系统施加载荷，并以相对简单、准确、可靠的方式获得系统受载后主从动轴的转角变化，然后通过传动刚度计算公式即可换算出带轴齿轮对复合传动刚度。总体来说，具有结构设计合理、测量使用方便以及结果准确度高的技术优势，有助于更好地评价和了解齿轮系统的复合传动刚度。

技术特征：

1.一种带轴齿轮对复合传动刚度测试平台，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的带轴齿轮对复合传动刚度测试平台，其特征在于：所述载荷加载装置(4)包括依次铰接的基座(4a)、拉力传感器(4b)和螺杆(4c)，其中，所述基座(4a)固定装配在基础平台(1)上，所述主动轴(2a)的端部固接有沿其径向向外延伸的悬臂(4d)，所述悬臂(4d)远端滑动套接在螺杆(4c)上，螺杆(4c)上配置有螺母(4e)，拧转该螺母(4e)能够迫使所述悬臂(4d)对主动轴(2a)施加扭矩。

3.根据权利要求2所述的带轴齿轮对复合传动刚度测试平台，其特征在于：所述基础平台(1)上设有两组平行的条形槽(1a)，所述基座(4a)通过螺纹紧固件可可调节地固定在两组所述条形槽(1a)上，所述悬臂(4d)通过第一平键(a)固接在主动轴(2a)的端部，悬臂(4d)上设有至少两组与所述第一平键(a)相匹配的第一键槽(b)。

4.根据权利要求2所述的带轴齿轮对复合传动刚度测试平台，其特征在于：所述拉力传感器(4b)自带数字显示器，所述螺杆(4c)下端固设有连接头(4c1)，该连接头(4c1)与所述拉力传感器(4b)上端转动连接。

5.根据权利要求1所述的带轴齿轮对复合传动刚度测试平台，其特征在于：所述端部固定装置(3)包括位于齿轮箱(2)侧部的侧支撑板(3a)和法兰盘(3b)，其中，所述侧支撑板(3a)固定在基础平台(1)上，所述法兰盘(3b)固定装配在侧支撑板(3a)的外侧，所述从动轴(2b)通过第二平键(c)与法兰盘(3b)固定连接。

6.根据权利要求5所述的带轴齿轮对复合传动刚度测试平台，其特征在于：所述侧支撑板(3a)上设有十二个第一通孔(d)，以相互成九十度的四个孔为一组，其中一组为基准组，基准组的四个孔沿竖直方向和水平方向布置，另外两组以基准组为起点沿逆时针依次旋转24°间隔排列；

7.根据权利要求1所述的带轴齿轮对复合传动刚度测试平台，其特征在于：所述角度测量系统(5)包括四组激光定位仪(5a)，其中两组安装在主动轴(2a)的两端，另外两组安装在从动轴(2b)的两端。

8.根据权利要求1所述的带轴齿轮对复合传动刚度测试平台，其特征在于：所述主动齿轮与主动轴(2a)一体成型，从动齿轮与从动轴(2b)一体成型，所述主动齿轮和从动齿轮均为硬齿面圆柱齿轮。

9.一种基于权利要求1至8中任一项所述带轴齿轮对复合传动刚度测试平台所实施的带轴齿轮对复合传动刚度测试方法，其方法在于：

10.根据权利要求9所述的带轴齿轮对复合传动刚度测试方法，其特征在于，角度测量系统(5)测量主动轴(2a)和从动轴(2b)转角的方法为：在主动轴(2a)和从动轴(2b)的端部安装激光定位仪，载荷加载装置(4)未施加扭矩前，记录激光定位仪与所投影墙面之间的间距l，载荷加载装置(4)施加扭矩t之后，记录激光定位仪在墙面上投影点的偏移量δl，再利用三角函数换算主动轴(2a)和从动轴(2b)的转角数值。

技术总结
本发明公开了一带轴齿轮对复合传动刚度测试平台以及刚度测试方法，包括：基础平台；齿轮箱，其固定装配在所述基础平台上，所述齿轮箱上穿设有主动轴和从动轴，所述主动轴的中部固设有主动齿轮，从动轴的中部固设有从动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮互相啮合；端部固定装置，其安装在所述从动轴的一端，用于限制从动轴转动；载荷加载装置，其安装在所述基础平台与主动轴之间，用于向所述主动轴施加扭矩；以及角度测量系统，所述角度测量系统用于测量主动轴和从动轴的转角。本发明的有益效果是：具有结构设计合理、测量使用方便以及结果准确度高的技术优势，能够更好地评价和了解齿轮系统的复合传动刚度。

技术研发人员：罗洋,路喻涵,朱子辰,陈福双
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13