渐开线齿轮磨损寿命综合实验台的制作方法
【专利摘要】一种渐开线齿轮磨损寿命综合实验台，其特征是包括底板（13）、主动齿轮轴（5）、从动齿轮轴（2）、一对主动齿轮轴承座（6）、一对从动齿轮轴承座（1），主动齿轮（8），从动轴联轴器（18）、从动齿轮（22）、主动轴联轴器（11）、驱动电机（12）和负载制动器（15），驱动电机（12）与主动齿轮轴（5）通过联轴器（11）相连，驱动一对主动齿轮（8）与从动齿轮（22）进行啮合运动；通过联轴器（18）与从动齿轮轴（2）相连的负载制动器（15）调整系统负载。本发明结构紧凑，装配方便，可实现安装误差、负载与转速调整，对不同加工精度齿轮进行磨损寿命实验。
【专利说明】渐开线齿轮磨损寿命综合实验台
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种中、小型齿轮磨损实验台。尤其是一种渐开线齿轮磨损寿命综合实验台。
【背景技术】
[0002]目前，应用广泛的渐开线齿轮目前正朝着高承载、高速度、高效率、低噪音的方向发展。提高承载能力，延长使用寿命和降低噪音已成为提高齿轮质量的关键技术。由于加工精度和齿形修形的影响，渐开线斜齿轮廓形通常不是理想的渐开线；在经过长时间的工作以后，轮齿齿面也会慢慢发生磨损，廓型发生进一步变化，从而导致齿轮的接触条件也随着变化，传动速度不再稳定，振动加强，噪声加大，传动不平稳等一系列问题，甚至对机械系统产生破坏性的影响，因而齿轮磨损规律的研究对工业发展具有重要意义。
[0003]现有磨损研究多是依据单一磨损机理进行数值计算仿真，理论依据不充分，且建立齿轮磨损模型时，大都采用简化处理导致模型精确度不够高，仿真模型的预测结果与实际情况还存在较大误差。提高现有的齿轮磨损实验装置和监测仪器的可靠性和实用性，仍是今后的一项重要任务。此外现阶段齿轮磨损的研究多是关于其设计、应用及修复方面，很少涉及制造过程的磨损分析，但生产加工过程中的磨损行为如齿形加工误差也是影响齿轮工作表面性质和使用寿命的关键因素之一。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提出一种渐开线齿轮磨损寿命综合实验台，该渐开线齿轮磨损寿命综合实验台可对齿顶圆直径为250_-600_的渐开线齿轮进行磨损寿命实验的实验台，可以用于评估渐开线齿轮的预计磨损寿命，为建立齿轮的齿形误差与磨损寿命之间的协调方程提供实验数据。
[0005]本发明的技术方案是:
[0006]一种渐开线齿轮磨损寿命综合实验台，包括底板13、主动齿轮轴5、从动齿轮轴2、一对主动齿轮轴承座6、一对从动齿轮轴承座1，主动齿轮8，从动轴联轴器18、从动齿轮22、主动轴联轴器11、驱动电机12和负载制动器15，所述驱动电机12与主动齿轮轴5通过主动轴联轴器11相连，驱动一对主动齿轮8与从动齿轮22进行啮合运动；从动齿轮轴承座I可通过底板13上的滑槽3调整安装位置；模拟负载量由通过从动轴联轴器18与从动齿轮轴2相连的负载制动器15进行调整；主动齿轮8和从动齿轮22下部安装有润滑液槽7 ; —对主动齿轮轴承座6固定安装于底板13上，主动齿轮轴5通过联轴器11与驱动电机12相连。
[0007]—对所述从动齿轮轴承座I的其中一个为固定安装于底板13上,另外一个通过安装螺栓在底板13上的滑槽3中的滑动和增加调整垫圈实现从动齿轮轴2相对于主动齿轮轴5的空间位置调整，从动齿轮轴2通过联轴器15与负载制动器15相连。
[0008]所述主动齿轮8和从动齿轮22正下方的底板13上安装有润滑液槽7，底板13上设有透明有机玻璃罩23对实验台运动部件进行防护。
[0009]所述的渐开线齿轮磨损寿命综合实验台还包括主动轴加速度传感器9、主动轴电涡流传感器10、从动轴电涡流传感器20、从动轴加速度传感器21和声发射传感器4，所述主动齿轮轴承座6和主动齿轮轴5上设有加速度传感器9和电涡流传感器10，从动齿轮轴承座I和从动齿轮轴2上设有加速度传感器21和电涡流传感器20，主动齿轮8和从动齿轮22的哨合位置侧面设有声发射传感器4。
[0010]所述底板13上设有驱动电机12的驱动电机控制接口模块14、负载制动器15的负载制动器控制接口模块16、声发射传感器4的声发射传感器接口模块17、主动轴加速度传感器9、从动轴加速度传感器21、主动轴电涡流传感器10和从动轴电涡流传感器20共用的通用传感器接口模块19。
[0011]本发明的渐开线齿轮磨损寿命综合实验台的实验对象为一对满足啮合条件的渐开线齿轮对:主动齿轮8和从动齿轮22。
[0012]本发明的有益效果是:
[0013]本发明的渐开线齿轮磨损寿命综合实验台可以在齿轮磨损实验过程中实时监测齿轮轴的振动位移、频率，齿面磨损后发出的非线性、非平稳信号，得出齿轮磨损的频率特征，以研究相同负载条件下的齿轮轴安装误差与齿形误差对齿面滑动摩擦的影响，不同负载条件下，“负载-齿形误差”，“转速-齿形误差”对磨损速率的影响及研究建立引入工况影响因子的“齿形误差-磨损寿命”协调方程。
[0014]本发明的渐开线齿轮磨损寿命综合实验台结构紧凑，装配方便，可实现安装误差、负载与转速调整，对不同加工精度渐开线齿轮进行磨损寿命实验。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明的整体结构局部俯剖视图；
[0016]图2为本发明的整体结构侧视示意图；
[0017]图3为本发明的底板结构俯视示意图；
[0018]图中:1、从动齿轮轴承座，2、从动齿轮轴，3、环形槽，4、声发射传感器，5、主动齿轮轴，6、主动齿轮轴承座，7、润滑液槽，8、主动齿轮、9、主动轴加速度传感器，10、主动轴电涡流传感器，11、主动轴联轴器，12、驱动电机，13、底板，14、驱动电机控制接口模块，15、负载制动器，16、负载制动器控制接口模块，17、声发射传感器接口模块，18、从动轴联轴器，19、通用传感器接口模块，20、从动轴电涡流传感器，21、从动轴加速度传感器，22、从动齿轮，23、透明有机玻璃罩。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明做进一步描述:
[0020]如图1至3所述，一种渐开线齿轮磨损寿命综合实验台，包括底板13、主动齿轮轴
5、从动齿轮轴2、一对主动齿轮轴承座6、一对从动齿轮轴承座1，主动齿轮8，从动轴联轴器18、从动齿轮22、主动轴联轴器11、驱动电机12和负载制动器15，所述驱动电机12与主动齿轮轴5通过主动轴联轴器11相连，驱动一对主动齿轮8与从动齿轮22进行啮合运动；从动齿轮轴承座I可通过底板13上的滑槽3调整安装位置；模拟负载量由通过从动轴联轴器18与从动齿轮轴2相连的负载制动器15进行调整；主动齿轮8和从动齿轮22下部安装有润滑液槽7 ;—对主动齿轮轴承座6固定安装于底板13上，主动齿轮轴5通过联轴器11与驱动电机12相连。
[0021]一对从动齿轮轴承座I的其中一个为固定安装于底板13上，另外一个通过安装螺栓在底板13上的滑槽3中的滑动和增加调整垫圈实现从动齿轮轴2相对于主动齿轮轴5的空间位置调整，从动齿轮轴2通过联轴器15与负载制动器15相连。
[0022]主动齿轮8和从动齿轮22正下方的底板13上安装有润滑液槽7，底板13上设有透明有机玻璃罩23对实验台运动部件进行防护。
[0023]渐开线齿轮磨损寿命综合实验台还包括主动轴加速度传感器9、主动轴电涡流传感器10、从动轴电涡流传感器20、从动轴加速度传感器21和声发射传感器4，所述主动齿轮轴承座6和主动齿轮轴5上设有加速度传感器9和电涡流传感器10，从动齿轮轴承座I和从动齿轮轴2上设有加速度传感器21和电涡流传感器20，主动齿轮8和从动齿轮22的啮合位置侧面设有声发射传感器4。
[0024]底板13上设有驱动电机12的驱动电机控制接口模块14、负载制动器15的负载制动器控制接口模块16、声发射传感器4的声发射传感器接口模块17、主动轴加速度传感器
9、从动轴加速度传感器21、主动轴电涡流传感器10和从动轴电涡流传感器20共用的通用传感器接口模块19。
[0025]本发明的渐开线齿轮磨损寿命综合实验台的实验对象为一对满足啮合条件的渐开线齿轮对:主动齿轮8和从动齿轮22。
[0026]如图1，驱动电机12与主动齿轮轴5通过主动轴联轴器11相连，驱动一对主动齿轮8与从动齿轮22进行啮合运动；从动齿轮轴承座I可通过底板13上的环形槽3调整安装位置；模拟负载量由通过从动轴联轴器18与从动齿轮轴2相连的负载制动器15进行调整；主动齿轮8和从动齿轮22下部安装有润滑液槽7。
[0027]如图1，主动齿轮轴承座6和主动齿轮轴5上设有主动轴加速度传感器9和主动轴电涡流传感器10，从动齿轮轴承座I和从动齿轮轴2上设有从动轴加速度传感器21和从动轴电涡流传感器20，主动齿轮8和从动齿轮22的啮合位置侧面设有声发射传感器4。所述实验对象为一对满足啮合条件的渐开线齿轮对:主动齿轮8和从动齿轮22。
[0028]如图2，底板13上开有环形槽3，从动齿轮轴承座I的一个通过螺栓和垫圈固定在滑槽中与底板13相连。通过调整螺栓在滑槽中的位置和增减垫圈的数量可实现从动齿轮轴2相对于主动齿轮轴5的空间位置的改变。
[0029]如图3，底板13上设有透明有机玻璃罩23对实验台运动部件进行防护。
[0030]本发明的工作方式为:
[0031]实验时安装好一对满足啮合条件的渐开线齿轮对:主动齿轮8和从动齿轮22。通过安装螺栓在底板13上的环形槽3中的滑动和增加调整垫圈实现从动齿轮轴2相对于主动齿轮轴5的空间位置调整，研究相同负载条件下的齿轮轴安装误差与齿形误差对齿面滑动摩擦的影响，从动齿轮轴2通过联轴器与负载制动器15相连，通过调节负载制动器15和驱动电机12来研究不同负载条件下“负载-齿形误差”，“转速-齿形误差”对磨损速率的影响。通过声发射传感器4实时监测齿轮轴的振动位移、频率，齿面磨损后发出的非线性、非平稳信号，得出齿轮磨损的频率特征。通过主动轴加速度传感器9、从动轴加速度传感器21、主动轴电涡流传感器10和从动轴电涡流传感器20监测主动齿轮轴5和从动齿轮轴2的振动与位移。
[0032]上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容已经全在记载在权利要求书中。
【权利要求】
1.一种渐开线齿轮磨损寿命综合实验台，其特征是包括底板(13)、主动齿轮轴(5)、从动齿轮轴(2 )、一对主动齿轮轴承座(6 )、一对从动齿轮轴承座(I),主动齿轮(8 )，从动轴联轴器(18)、从动齿轮(22)、主动轴联轴器(11)、驱动电机(12)和负载制动器(15)，所述驱动电机(12)与主动齿轮轴(5)通过主动轴联轴器(11)相连，驱动一对主动齿轮(8)与从动齿轮(22)进行啮合运动；从动齿轮轴承座(I)可通过底板(13)上的滑槽(3)调整安装位置；模拟负载量由通过从动轴联轴器(18)与从动齿轮轴(2)相连的负载制动器(15)进行调整；主动齿轮(8)和从动齿轮(22)下部安装有润滑液槽(7);—对主动齿轮轴承座(6)固定安装于底板(13 )上，主动齿轮轴(5 )通过联轴器(11)与驱动电机(12 )相连。
2.根据权利要求1所述的渐开线齿轮磨损寿命综合实验台，其特征是一对所述从动齿轮轴承座(I)的其中一个为固定安装于底板(13)上，另外一个通过安装螺栓在底板(13)上的滑槽(3)中的滑动和增加调整垫圈实现从动齿轮轴(2)相对于主动齿轮轴(5)的空间位置调整，从动齿轮轴(2)通过联轴器(15)与负载制动器(15)相连。
3.根据权利要求1所述的渐开线齿轮磨损寿命综合实验台，其特征是所述主动齿轮(8 )和从动齿轮(22 )正下方的底板(13 )上安装有润滑液槽(7 )，底板(13 )上设有透明有机玻璃罩(23)对实验台运动部件进行防护。
4.根据权利要求1所述的渐开线齿轮磨损寿命综合实验台，其特征是所述的渐开线齿轮磨损寿命综合实验台还包括主动轴加速度传感器(9)、主动轴电涡流传感器(10)、从动轴电涡流传感器(20)、从动轴加速度传感器(21)和声发射传感器(4)，所述主动齿轮轴承座(6 )和主动齿轮轴(5 )上设有加速度传感器(9 )和电涡流传感器(10 )，从动齿轮轴承座(I)和从动齿轮轴(2)上设有加速度传感器(21)和电涡流传感器(20)，主动齿轮(8)和从动齿轮(22)的啮合位置侧面设有声发射传感器(4)。
5.根据权利要求5所述的渐开线齿轮磨损寿命综合实验台，其特征是所述底板(13)上设有驱动电机(12)的驱动电机控制接口模块(14)、负载制动器(15)的负载制动器控制接口模块(16 )、声发射传感器(4)的声发射传感器接口模块(17 )、主动轴加速度传感器(9 )、从动轴加速度传感器(21)、主动轴电涡流传感器(10)和从动轴电涡流传感器(20)共用的通用传感器接口模块(19)。
【文档编号】G01M13/02GK103884503SQ201410143622
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】袁鸿, 王翔, 方成刚, 陈捷 申请人:南京工业大学, 南京工大数控科技有限公司