齿轮毂加扭装置的制作方法

本公开涉及航空发动机技术领域，具体而言，涉及一种齿轮毂加扭装置。

背景技术：

航空发动机设计过程中，往往需要对其零部件进行模态试验，以获取航空发动机零部件的振动特性。

目前，对于航空发动机用齿轮毂的模态试验，在试验过程中通常进行自由状态试验和固支状态试验，自由状态试验是橡皮绳将齿轮毂悬挂或将齿轮毂置于海绵上进行试验，固支状态试验是将齿轮毂固支在试验台面上进行试验。

在齿轮毂实际工作过程中，由于齿轮副之间存在作用力，会导致齿轮毂的模态发生变化，因此通过自由状态试验或者固支状态试验会导致试验结果产生较大的误差。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种齿轮毂加扭装置，进而至少在一定程度上克服齿轮毂在进行模态试验时，由于未考虑齿轮副之间的作用力而导致的试验结果存在较大误差的问题。

根据本公开的一个方面，一种齿轮毂加扭装置，包括：

基座；

齿圈，设于所述基座，用于和齿轮毂上的外啮合齿啮合，形成齿轮副；

加扭力臂，和所述齿轮毂连接；

加载组件，包括支座和连接件，所述支座设于所述基座；

所述连接件一端和所述加扭力臂连接，另一端和所述支座连接，并能够定位于所述支座的多个位置，所述连接件用于带动所述加扭力臂转动，以向所述齿轮毂施加指定扭矩。

根据本公开的一实施方式，所述连接件包括：

第一连接部，与所述加扭力臂连接；

测试部，为圆环状结构，且与所述第一连接部连接；

第二连接部，一端和所述测试部连接，另一端和所述支座连接，并能够定位于所述支座的多个位置，所述第一连接部和第二连接部分别位于所述测试部的两侧；

应变片，设置在所述测试部，用于检测所述测试部的应变。

根据本公开的一实施方式，应变片的数量为四个，所述测试部的内周面设置有相对的两个所述应变片，所述测试部内周面上的两个应变片的连线垂直于第一连接部与第二连接部的连线，所述测试部外周和内周上的应变片对应的位置处设置有应变片。

根据本公开的一实施方式，四个所述应变片全桥连接。

根据本公开的一实施方式，所述加扭力臂和所述第一连接部铰接。

根据本公开的一实施方式，所述齿轮毂加扭装置还包括：

第一螺母，所述第二连接部上设置有螺纹，所述支座上设有通孔，所述第二连接部穿过所述通孔与所述第一螺母连接。

根据本公开的一实施方式，所述齿轮毂加扭装置还包括：

固定装置，包括：

传扭筒，一端和所述齿轮毂内啮合齿啮合，另一端和传扭柱配合,所述传扭柱设置在所述加扭力臂上；

拉杆，穿过所述齿轮毂、传扭筒和加扭力臂，并固定所述齿轮毂、传扭筒和加扭力臂的相对位置。

根据本公开的一实施方式，所述固定装置还包括：

第二螺母，所述拉杆的一端设置有台阶圆盘，另一端设置有螺纹部，所述台阶圆盘卡在所述齿轮毂的端面，所述螺纹部穿出所述加扭力臂，并且和所述第二螺母连接。

根据本公开的一实施方式，所述齿轮毂加扭装置还包括：

压紧盖，设于所述基座，所述齿圈通过所述压紧盖固定在所述基座上。

根据本公开的一实施方式，所述加载组件的数量为两个，且设于所述齿圈的两侧。

本公开提供的齿轮毂加扭装置，通过安装在基座上的齿圈和齿轮毂上的外啮合齿形成齿轮副，加扭力臂和齿轮毂连接，连接件带动加扭力臂向齿轮毂施加指定扭矩，通过支座固定连接件的位置，以维持齿轮毂受到的扭矩，模拟了齿轮毂在实际工作状态中的受力情况，解决了齿轮毂在进行模态试验时，由于未考虑齿轮副之间的作用力而导致的试验结果存在较大误差的问题，减小了齿轮毂进行模态试验时试验结果的误差，提升了齿轮毂模态试验结果的准确性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实例性实施例提供的一种齿轮毂加扭装置的结构示意图。

图2为本公开实例性实施例提供的图1的a-a的剖面视图。

图3为本公开实例性实施例提供的图1的b-b的剖面视图。

图4为本公开实例性实施例提供的图2的e处的局部放大图。

图5为本公开实例性实施例提供的图2的d-d的剖面视图。

图6为本公开实例性实施例提供的一种连接件的结构示意图。

图7为本公开实例性实施例提供的图6的剖视图。

图8为本公开实例性实施例提供的应变片的连接电路图。

图中：

100、基座；200、齿圈；210、压紧盖；300、加扭力臂；310、传扭柱；400、加载组件；410、支座；420、连接件；421、第一螺母；422、第一连接部；423、测试部；424、第二连接部；500、齿轮毂；610、第一应变片；620、第二应变片；630、第三应变片；640、第四应变片、700、卡圈；810、传扭筒；820、拉杆；830、第二螺母。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

模态试验可以获得航空发动机零部件的振动特性，加扭模态试验是将试验件预先施加扭矩载荷，以模拟其工作状态，然后进行模态试验，使试验结果更贴近真实情况。涡桨发动机的功率和扭矩通过减速器传给桨轴，其中减速器工作时，内齿圈的齿和齿轮毂的外啮合齿啮合，为了得到啮合状态下齿轮毂的振动特性，需要模拟齿轮毂工作时的啮合状态进行模态试验。

在齿轮毂的实际工作过程中，齿轮毂的外啮合齿是与内齿圈的齿是啮合传扭的。若齿轮毂的外啮合齿为自由状态时，和齿轮毂的外啮合齿啮合相比，齿轮毂的刚度要小很多，测试得到的两种状态下的模态参数相差较大。因此，有必要进行加扭状态下的齿轮毂模态试验。

本示例实施方式中首先提供了一种齿轮毂加扭装置，如图1所示，该齿轮毂加扭装置，包括：基座100、齿圈200、加扭力臂300和加载组件400；齿圈200，设于所述基座100，用于和齿轮毂500上的外啮合齿啮合，形成齿轮副；加扭力臂300和所述齿轮毂500连接；加载组件400包括支座410和连接件420，所述支座410设于所述基座100；所述连接件420一端和所述加扭力臂300连接，另一端和所述支座410连接，并能够定位于所述支座410的多个位置，所述连接件420用于带动所述加扭力臂300转动，以向所述齿轮毂500施加指定扭矩。

本公开实施例提供的齿轮毂加扭装置，通过安装在基座100上的齿圈200和齿轮毂500上的外啮合齿形成齿轮副，加扭力臂300和齿轮毂500连接，连接件420带动加扭力臂300向齿轮毂500施加指定扭矩，通过支座410固定连接件420的位置，以维持齿轮毂500受到的扭矩，模拟了齿轮毂500在实际工作状态中的受力情况，解决了齿轮毂500在进行模态试验时，由于未考虑齿轮副之间的作用力而导致的试验结果存在较大误差的问题，减小了齿轮毂500进行模态试验时试验结果的误差，提升了齿轮毂500模态试验结果的准确性。

下面对本公开实施例提供的加扭装置的各部分进行详细说明：

如图6所示，连接件420包括：第一连接部422、测试部423和第二连接部424；第一连接部422与所述加扭力臂300连接；测试部423为圆环状结构，且与所述第一连接部422连接；第二连接部424一端和所述测试部423连接，另一端和所述支座410连接，并能够定位于所述支座410的多个位置，所述第一连接部422和第二连接部424分别位于所述测试部423的两侧；应变片设置在所述测试部423，用于检测所述测试部423的应变。

如图7所示，应变片的数量为可以四个，所述测试部423的内周面设置有相对的两个所述应变片，所述测试部423内周面上的两个应变片的连线垂直于第一连接部422与第二连接部424的连线，所述测试部423外周和内周上的应变片对应的位置处设置有应变片。四个所述应变片全桥连接，然后接入应变仪，检测施加在齿轮毂500上的扭矩。

其中，第一连接部422可以是u型叉结构，加扭力臂300伸入u型叉的开口和该u型叉连接，u型叉和圆环状测试部423连接，测试部423上设置有四个应变片。当测试部423受到拉力时，圆环内侧的第一应变片610和第四应变片640受拉伸变形，圆环外侧的第二应变片620和第三应变片630受压缩变形，如图8所示，第一应变片610、第二应变片620、第三应变片630和第四应变片640全桥接入应变仪。第二连接部424可以是螺杆，并且和测试部423连接，第二连接部424和测试部423的连接方式可以是焊接、螺栓连接等，当然在实际应用中第二连接部424和测试部423也可以是一体成型，本公开实施例对此不做具体限定。

圆环内、外两侧粘贴四个应变片，并将它们连接成全桥，引出四根信号线，然后接入应变仪。当测力传感器承受拉力时，粘贴在圆环内圈的应变片受拉伸变形，粘贴在外圈的应变片受压缩变形。因此，测力传感器可将感受的拉力转换为应变量输出，且在一定拉力范围内，拉力与应变呈线性关系。

支座410可以是l型结构，一端固定在基座100上，另一端垂直于基座100，其上设置有通孔，连接件420的第二连接部424穿过该通孔和第一螺母421螺纹连接。通过转动第一螺母421能够调节连接件420相对于支座410的位置，连接件420运动进而带动加扭力臂300运动，对齿轮毂500进行加扭。在加扭过程中，通过应变片检测测试部423形变，进而确定施加在齿轮毂500上的扭矩。可通过检测结果调节第一螺母421的旋进量，控制加载在齿轮毂500上的扭矩。

为了保证拉伸时，加扭力臂300和第一连接部422能够转动，加扭力臂300和所述第一连接部422铰接。比如，可以在u型叉上设置连接轴，加扭力臂300可以绕连接轴转动。

进一步的，如图2和图3所示，本公开实施例提供的齿轮毂加扭装置还包括固定装置，该固定装置包括传扭筒810、拉杆820和第二螺母830；传扭筒810一端和所述齿轮毂500内啮合齿啮合，另一端和所述传扭柱310配合，所述传扭柱310设置在所述加扭力臂300上；拉杆820穿过所述齿轮毂500、传扭筒810和加扭力臂300，并固定所述齿轮毂500、传扭筒810和加扭力臂300的相对位置。拉杆820的一端设置有台阶圆盘，另一端设置有螺纹部，所述台阶圆盘卡在所述齿轮毂500的端面，所述螺纹部穿出所述加扭力臂300，并且和所述第二螺母830连接。

通过拉杆820结构将齿轮毂500、传扭筒810和加扭力臂300轴向固定于一体，在加扭过程中能有效消除系统的不稳态现象，如齿轮毂500、传扭筒810、加扭力臂300之间发生相互分离，带来的可能会伤害操作人员及打伤测量设备等潜在危险。

进一步的，本公开实施例提供的齿轮毂加扭装置还包括压紧盖210，该压紧盖210设于所述基座100，齿圈200通过所述压紧盖210固定在基座100上。压紧盖210和基座100通过螺栓连接。其中，压紧盖210和基座100的连接方式也可以是焊接、卡接等连接方式，本公开实施例对此不做具体限定。

如图4所示，压紧盖210压在齿圈200的外沿上，通过螺栓将其固定在基座100上。齿圈200的内腔有上下两排齿，其连接部分为第一薄壁圆环，齿圈200的上排齿与齿轮毂500的外啮合齿啮合，齿轮毂500通过卡圈700相对于齿圈200轴向定位。齿轮毂500的内腔上部有内啮合齿，下部为轴承腔，中间连接部分为第二薄壁圆环。传扭筒810带外齿的端面与所述的第二薄壁圆环接触，齿轮毂500所述的内啮合齿与传扭筒810的外齿啮合。齿轮毂500的轴承腔内安放有轴承510，轴承510通过轴承挡圈相对于所述的轴承腔轴向定位。拉杆820一端带台阶圆盘，台阶圆盘与轴承510的内圈配合。如图5所示，传扭筒810的内腔上部有四个传扭凸台，加扭力臂300的中部有传扭柱310。传扭柱310上有四个传扭槽，四个传扭槽与所述的四个传扭凸台配合。加扭力臂300中心有通孔，拉杆820上端有螺纹，拉杆820穿过该通孔，通过第二螺母830将加扭力臂300和传扭筒810与齿轮毂500轴向固结与一体。加扭力臂300的端部有圆柱孔，圆柱销将连接件420与加扭力臂300连接起来。两支座410通过螺栓固定在基座100上，支座410为l型结构，上部有通孔，连接件420带螺纹的一端插入该通孔中，第一螺母421与连接件420的螺纹配合。通过拧紧第一螺母421进而拉紧连接件420，即将扭矩施加在加扭力臂300上，进而使齿轮毂500的外啮合齿与齿圈200的上排齿啮合上。所施加扭矩的大小可以通过连接件420上的螺纹旋进量来调节，所施加的扭矩大小可以通过全桥连接的四个应变片测得的拉力大小乘以加扭力臂300的力臂长度获得。

加扭力臂300可以是对称结构，加扭力臂300上设置有传扭柱310，其关于传扭柱310对称，加扭力臂300的两端均和加载组件400连接，也即是加载组件400的数量为两个，且设于所述齿圈200的两侧。

本公开实施例提供的齿轮毂加扭装置在齿轮毂500加扭模态试验中得到了应用和验证。从验证结果来看，测量灵敏度高、精度好、稳定性强，测力量程大，可快速加载，多次重复使用，稳定性好，可对齿轮毂500快速有效施加和卸载多组试验扭矩，保证齿轮毂500加扭模态试验的顺利完成。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。