本发明属于测量领域，具体涉及一种实时定量测量齿轮微小转动力矩的装置及其使用方法。
【背景技术】
行星轮系是汽车变速器经常用到的机械结构，多个行星轮通过圆锥滚子轴承安装在行星架上。每个行星轮内部的2个圆锥滚子轴承通过上端的锁紧螺母的拧紧程度来调整轴向间隙，不同的轴向间隙会引起行星轮转动力矩的不同(转动力矩大多数都很小，需要控制在0.1nm到0.2nm之间)。因此，装配过程中需要实时测量行星轮的转动力矩，实时调整圆锥滚子轴承上端锁紧螺母的拧紧程度，也就可以实时调整圆锥滚子轴承的轴向间隙。轴向间隙太小，行星轮的转动力矩增大，运行过程中负载增大；轴向间隙太大，会影响圆锥滚子轴承的精度，减小轴承的使用寿命。
传统的调整方法是有经验的装配人员手工转动行星轮，通过手感来确定行星轮的转动力矩，从而确定圆锥滚子轴承的轴向间隙。这种方法不精确，不定量，当遇到行星轮系中有多个行星轮时，每个行星轮的转动力矩很难调整一致。每个行星轮的受力情况不同，不能均匀分流，会导致某个行星轮受力过大，造成早期失效。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种实时定量测量齿轮微小转动力矩的装置及其使用方法；本发明不仅消除了人为因素的影响，而且实现了实时、定量、分别测量多个行星轮的微小转动力矩。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种实时定量测量齿轮微小转动力矩的装置，包括支撑板和传动轴，支撑板内开设有第一通孔，第一通孔底部固定有同轴的圆环，用于放置第一轴承；传动轴上部设置有挡板，传动轴穿过第一轴承，挡板架装在第一轴承上；传动轴的下部固定套装有传动齿轮；传动轴的顶部插有刻度盘式扭力螺丝刀，传动轴随着刻度盘式扭力螺丝刀旋转而转动；
测量行星轮转动力矩时，装置通过支撑板架装在行星架上，传动齿轮与一个待测量的行星轮啮合。
本发明的进一步改进在于：
支撑板在第一通孔下固定连接有轴承座，轴承座内安装有第二轴承，传动轴穿过第二轴承和轴承座。
轴承座在其底板内部设置有同轴的圆形凹槽；第二轴承内圈的下端面和圆形凹槽的底面之间留有缝隙；第二轴承外圈的下端面和轴承座底板的内表面接触；轴承座底板和传动轴之间留有缝隙。
第一轴承和第二轴承均选用角接触轴承；圆环和轴承座顶部的凹槽配合形成第二止口；支撑板和行星架通过第一止口定位。
挡板下表面设置有同轴的凸台，挡板通过凸台架装在第一轴承上；凸台和第一轴承内圈的上端面接触，第一轴承的外圈和挡板的下表面之间留有缝隙，挡板和支撑板之间留有缝隙。
行星轮和传动齿轮的模数、压力角、螺旋角尺寸均相等，轮齿的旋向相反。
第一通孔在支撑板上为偏心孔；传动轴顶部开设有内四方孔，用于放置刻度盘式扭力螺丝刀。
行星轮通过定扭扳手调节其力矩；支撑板开设有第二通孔，定扭扳手穿过第二通孔套装在行星轮顶部的锁紧螺母上。
支撑板在其纵向中心线的两端开设有一对第一销孔，两个第一销孔相对支撑板的横向中心线对称；行星架的上沿沿其周向开设有若干对相对行星架轴线对称的第二销孔；第一销孔和第二销孔配合，通过插入定位销定位支撑板。
一种采用上述装置实时定量测量齿轮微小力矩的方法，包括以下步骤：
1)将支撑板夹装在行星架的上沿；
2)确认传动齿轮和行星轮啮合，定位支撑板；
3)将刻度盘式扭力螺丝刀插入至传动轴的顶部，定扭扳手穿过第二通孔套装在锁紧螺母上；
4)匀速转动刻度盘式扭力螺丝刀，观察刻度盘式扭力螺丝刀的刻度，转动定扭扳手，调整锁紧螺母至行星轮的转动力矩在要求的范围内。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种实时定量测量齿轮微小转动力矩的装置。测量装置通过支撑板架装在行星架上，支撑板内安装有第一轴承；传动轴的上端架装在第一轴承上，传动轴的下部固定连接有传动齿轮，传动齿轮和被测量行星轮啮合；传动轴的顶端插有刻度盘式扭力螺丝刀，传动轴能够随着刻度盘式扭力螺丝刀转动。当匀速转动刻度盘式扭力螺丝刀时，刻度盘式扭力螺丝刀时会显示出力矩值，操作人员可准确的判断出行星轮的力矩是否在规定范围内，同时进行调整。本发明的传动轴精确定位传动齿轮，并能够带动传动齿轮旋转。可承受一定轴向力的轴承既能径向精确定位传动轴和传动齿轮，也能将刻度盘式扭力螺丝刀、传动轴、传动齿轮的重力传递到支撑板上，最大程度的降低装置本身对检测结果的影响。
进一步的，本发明的支撑板在安装第一轴承的第一通孔下方固定连接有轴承座，轴承座中安装有第二轴承，两个轴承均以传动轴为轴线；因传动轴较长，增加一个轴承能够更好的固定传动轴，两个轴承能够共同承受轴向力，增加传动轴的稳定性，提高测量精度。
进一步的，轴承座设置有圆形凹槽，通过圆形凹槽，第二轴承只有外圈下端面和轴承座的底板内表面接触，轴承座未与传动轴接触，减少传动轴和轴承座之间在转动过程中的摩擦力。
进一步的，第一轴承和第二轴承均选用角接触轴承，角接触轴承具有精度高、振动小的特点，既能径向精确定位传动轴和传动齿轮，也能将刻度盘式扭力螺丝刀、传动轴、传动齿轮的重力传递到支撑板上，最大程度的降低装置本身对检测结果的影响。轴承座和支撑板有径向止口定位，使两个角接触轴承、支撑轴、传动齿轮均位于竖直线上。支撑板和行星架通过止口定位，限制支撑板在行星架内的径向移动。
进一步的，挡板通过凸台架装在第一轴承上，凸台和第一轴承内圈的上端面接触，传动轴未与支撑板直接接触，消除了传动轴和支撑板之间摩擦力，减少传动轴在转动过程中支撑板对力矩测试精度的影响。
进一步的，行星轮和传动齿轮的模数、压力角、螺旋角尺寸均相等，且轮齿的旋向相反，保证传动齿轮和行星轮能够正常啮合。
进一步的，第一通孔为偏心孔，使尺寸较小的传动齿轮与行星轮啮合，只带动一个齿轮转动，又不和其他行星轮接触。传动轴顶部开设有放置刻度盘式扭力螺丝刀的四方孔，能够将刻度盘式扭力螺丝刀的旋转力传递至传动轴，且刻度盘式扭力螺丝刀易于插入与拔出。
进一步的，定扭扳手穿过支撑板开设的第二通孔套装在锁紧螺母上，以调整行星轮的力矩，定扭扳手在支撑板的上方，刻度盘式扭力螺丝刀也在支撑板的上方，可根据转动力矩的检测值，通过定扭扳手实时调整锁紧螺母的拧紧程度。
进一步的，测量完一个行星轮后，当需要测量其他行星轮的转动力矩时，将支撑板旋转一定的角度，让传动齿轮和另一个行星轮啮合，并用定位销插入支撑板外侧销孔定位。为兼容不同的旋转角度，可根据需要分布多个销孔。
本发明公开了一种采用所述装置实时定量测量齿轮微小力矩的方法，该方法规避了传统测量方法不精确、不定量、难以调整多个行星轮的转动力矩一致的问题，不仅消除了人为因素的影响，而且实现实时、定量、分别测量多个行星轮的微小转动力矩。
【附图说明】
图1为本发明的正面结构剖视图；
图2为本发明的局部细节图；
图3为本发明的俯视图；
图4为本发明的三维立体结构示意图；
其中：1-传动齿轮；2-定位销；3-支撑板；4-传动轴；5-刻度盘式扭力螺丝刀；6-定扭扳手；7-第一轴承；8-轴承座；9-螺母；10-挡板；11-第一通孔；12-圆环；13-锁紧螺母；14-行星轮；15-行星架；16-第二通孔；17-凸台；18-凹槽；19-第二轴承；20-第一销孔；21-第一止口；22-第二止口，23-第二销孔。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明涉及一种实时定量测量齿轮微小转动力矩的装置，该装置架装在行星系统中，测量行星轮的力矩。
参见图1和图3，该装置包括传动齿轮1、定位销2、支撑板3、传动轴4、刻度盘式扭力螺丝刀5、第一轴承7、轴承座8、挡板10、第一通孔11、圆环12、凸台17、凹槽18和第二轴承19。支撑板3上设置有用于安装传动轴4的第一通孔11、第二通孔16和用于装配定位销2的第一销孔20；第一通孔11优选为偏心孔，偏心孔能够精确定位轴承，通过传动轴4使传动齿轮1和一个行星轮14啮合；第一通孔11在底部设置有同轴的圆环12，圆环12的内径小于第一通孔11的内径；第一通孔11内装有第一轴承7，架装在圆环12上；定扭扳手6穿过第二通孔16和行星轮14的锁紧螺母13配合，可根据转动力矩的检测值，实时调整锁紧螺母13的拧紧程度。支撑板3在其纵向中心线的两端开设有一对第一销孔20，两个第一销孔20相对支撑板3的横向中心线对称。支撑板3在第一通孔11下方通过固定安装有轴承座8，本实施例中通过螺栓固定连接，圆环12的外圈侧壁和轴承座8顶部开设的凹槽配合形成第二止口22；因圆环12为支撑板3的一部分，因此支撑板3和轴承座8通过第二止口22配合，保证轴承座8的中心轴线垂直于支撑板3，轴承座8中安装有第二轴承19。
参见图2，传动轴4上部设置有挡板10，挡板10下表面设置有同轴的凸台17，传动轴4通过凸台17架装在第一轴承7上；凸台17和第一轴承7内圈的上端面接触，第一轴承7的外圈和挡板10的下表面之间留有缝隙，挡板10和支撑板3之间留有缝隙。
轴承座8的底部内表面设置有同轴的圆形凹槽18，第二轴承19的外圈底面与轴承座8的底部内表面接触，而未与凹槽18底部内表面接触；同时轴承座8和传动轴4之间留有缝隙，缝隙和凹槽18共同保证传动轴4不与轴承座8接触，减少传动轴4转动过程中的摩擦力。
本实施例中，第一轴承7和第二轴承19均选用角接触轴承，凸台17和凹槽18均是为了保证支撑轴4和角接触轴承接触，不和支撑板3及轴承座8接触，消除传动轴4和支撑板3以及轴承座8的摩擦力。
参见图1，行星系统包括锁紧螺母13、行星轮14和行星架15；行星轮14固定安装在行星架15上；行星轮14顶部安装有锁紧螺母13，行星架15顶部上沿沿其周向开设有若干个第二销孔23，与支撑板3的第一销孔20配合，用于定位支撑板3在行星架15上的位置。支撑板3架装在行星架15上，二者通过第一止口21定位。支撑板3和行星架15同轴，第一销孔20和第二销孔23配合调整至合适位置，定位销2插入至第一销孔20和第二销孔23中。测量一个行星轮14的转动力矩后，当需要测量其他行星轮14的转动力矩时，将支撑板3旋转一定的角度，让传动齿轮1和另一个行星轮14啮合，并将定位销2插入第一销孔20和第二销孔23中，定位支撑板3。
传动轴4的顶部开设有内四方孔，用于放置刻度盘式扭力螺丝刀5，匀速旋转扭力螺丝刀5，即可测量行星轮14的转动力矩。
传动轴4的下部安装有传动齿轮1，传动齿轮1通过螺母9固定安装在传动轴4上；测量力矩时，传动齿轮1和行星轮14啮合，传动齿轮1和行星轮14的模数、压力角、螺旋角尺寸均相等、轮齿的方向相反。传动齿轮1在满足传动条件的情况下，齿数尽量少，即直径尽量小，要求只能带动某一个行星轮14转动，又不和其他行星轮14接触。为了进一步减小啮合面积，精确测量转动力矩，传动齿轮1的厚度优选为行星轮14厚度的1/3-1/2，并轴向定位在行星轮14中间位置。
使用本装置测量行星轮14的具体实施过程如下：
装置连接方式：
(1)将第一轴承7压装在第一通孔11中，第二轴承19压装到轴承座8内。
(2)将压入第一轴承7的轴承座8用螺栓固定在支撑板3上，通过第二止口22定位。
(3)将传动轴4压入两个轴承内。
(4)将传动齿轮1压入传动轴4内，并用螺母9固定。
(5)将刻度盘式扭力螺丝刀5插入传动轴4的内四方孔内，定扭扳手6穿过支撑板3的第二通孔16后，套在锁紧螺母13的头部。
实施方式：
(1)将支撑板3放置在待测量的行星架15上沿，并用第一止口21定位。
(2)确认传动齿轮1和行星轮14啮合后，用两个定位销2完全定位支撑板3。
(3)在传动轴4的内四方孔内插入刻度盘式扭力螺丝刀5，定扭扳手6穿过第二通孔16后，套入行星轮14上端的锁紧螺母13的头部。
(4)匀速转动刻度盘式扭力螺丝刀5，观察刻度盘式扭力螺丝刀5的刻度，如果指示值大于转动力矩的上限，则逆时针转动定扭扳手6，拧松锁紧螺母13；如果指示值小于转动力矩的下限，则顺时针转动定扭扳手6，拧紧锁紧螺母13，直到行星轮14的转动力矩在要求的范围内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。