一种机械式扭矩负载模拟装置的制作方法

本发明涉及一种扭矩负载模拟装置,具体涉及一种机械式扭矩负载模拟装置。

背景技术：

目前半物理实物仿真在工业领域发挥着重要作用，动力负载模拟装置是半物理实物仿真中所使用的重要装置，用于半实物地模拟承载对象所要求的动力载荷。由于机械式扭矩负载模拟装置具有结构简单，加载精度高等优点，通常对承受力矩载荷的承载对象进行加载时，会采用机械式扭矩负载模拟装置，用于模拟承载对象所要求的动力载荷。现有技术中公开了一种扭矩可调节的负载模拟器，所述模拟器由两组相对设置的摩擦片夹住转轴外延的侧翼，套装有弹性件的多组定位杆用以锁紧两组摩擦片从而实现对承载对象施加不同扭矩载荷，其工作时通过收紧定位杆上的弹性件，弹性件的反作用力推动摩擦片压迫转轴产生摩擦力，通过控制弹性件的收紧力来调节转轴扭矩负载的大小。其缺陷在于难以同时保证多组弹性件产生的摩擦力相同，造成加载过程中摩擦力矩不均匀；并且现有技术中的定位杆通过螺纹将两组摩擦片和转轴侧翼进行联接，当螺纹发生自松动时会导致摩擦力矩也随之相应地发生变化。因此，所述扭矩可调节的负载模拟器不能有效保证加载过程中扭矩的恒定。

技术实现要素：

针对现有技术的不足之处，本发明提供了一种机械式扭矩负载模拟装置，其可解决现有技术中存在的缺陷从而确保对承受扭矩载荷的承载对象进行加载的过程中扭矩恒定，最终模拟出承载对象所需要的扭矩载荷。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种机械式扭矩负载模拟装置，包括静摩擦盘、动摩擦盘、第一承压垫片、弹性元件、第二承压垫片、防松垫圈对、锁紧螺母和转接轴，

所述动摩擦盘具有第一表面和第二表面，所述静摩擦盘具有第一表面和第二表面，所述动摩擦盘的第二表面与固定不动的静摩擦盘的第一表面相接触，所述动摩擦盘的第一表面与套装在转接轴上的第一承压垫片相接触；

所述弹性元件套装在转接轴上，且所述弹性元件与转接轴同轴，所述弹性元件的下表面与套装在转接轴上的所述第一承压垫片接触，所述弹性元件的上表面与套装在转接轴上的所述第二承压垫片接触，所述弹性元件为当施加沿着所述转接轴轴向的力时仅发生沿着所述转接轴轴向方向变形的弹性件；

优选地，所述弹性元件包括第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分分别套装在转接轴上，且所述弹性元件与转接轴同轴，所述弹性元件的第二部分的下表面与所述第一承压垫片相接触，所述弹性元件的第一部分的上表面与套装在转接轴上的所述第二承压垫片相接触，所述弹性元件为当施加沿着所述转接轴轴向的力时仅发生沿着所述转接轴轴向方向变形的弹性件；

套装在所述转接轴上的所述防松垫圈对包括第一部分和第二部分，所述防松垫片对的第二部分的下表面与第二承压垫片相接触，所述防松垫片对第一部分的上表面与所述锁紧螺母的下端面相接触；

所述转接轴上设有从所述转接轴本体沿着所述转接轴径向向外延伸的键，其配置用于与所述动摩擦盘相联接，所述转接轴一端设置有螺纹段，所述转接轴靠近螺纹段的端面处设置有联接扭矩测量仪测定承载扭矩的联接结构；

所述动摩擦盘上设置有与转接轴本体上沿着所述转接轴径向向外延伸的键相配合的毂孔，所述毂孔与所述转接轴同轴；

所述静摩擦盘设有用于容纳转接轴的通孔。

优选地，所述静摩擦盘上设置有第一螺钉孔，所述第一螺钉孔用于将所述静摩擦固定到固定支撑上。

优选地，所述第一螺钉孔的数目为3-6个。

优选地，所述第一螺钉孔为等间距对称布置的沉头孔。

优选地，所述机械式扭矩负载模拟装置包括至少一对弹性元件。

优选地，所述弹性元件为至少一组碟簧对。

优选地，所述静摩擦盘的材料为聚氨酯或金属耐磨材料，所述动摩擦盘的材料为聚氨酯或金属耐磨材料，且所述静摩擦盘的摩擦系数和所述动摩擦盘的摩擦系数相同。

优选地，所述防松垫圈为至少一组楔入式垫圈对，所述垫圈内表面呈楔形，外表面为放射状锯齿。

优选地，所述转接轴的靠近螺纹段一端的端面开有内六角铰制孔或所述转接轴靠近螺纹段一端的端面设置成外六角头结构，其配置用于联接扭矩测量仪测定承载扭矩。

与现有技术相比，本发明中的机械式扭矩负载模拟装置的有益效果如下：

通过调节锁紧螺母推动弹性元件产生弹性变形，推动动摩擦盘压迫静摩擦盘产生摩擦力，转接轴旋转时承受动摩擦盘和静摩擦盘耦合所产生的摩擦力矩。通过控制弹性元件的变形量能改变摩擦力矩的大小从而调节与转接轴相联的承载对象的负载力矩。本发明中的机械式扭矩负载模拟装置结构简单、通用性强，可通过增减弹性元件的数目来控制负载力矩的量程范围，设置的弹性元件变形方向与转接轴同轴可以保证弹性变形产生的摩擦力矩均匀无偏载；此外，本发明中的机械式扭矩负载模拟装置采用防松垫圈对来阻止锁紧螺母的松动趋势，其避免了由于螺母松动而导致摩擦力矩改变的问题，能够保证加载过程中负载扭矩恒定。

附图说明

图1是根据本发明的机械式扭矩负载模拟装置的结构示意图。

图2是根据本发明的图1中机械式扭矩负载模拟装置的爆炸示意图的主视图。

图3是根据本发明的图1中机械式扭矩负载模拟装置的结构示意图的爆炸视图的斜视图。

图4是根据本发明的机械式扭矩负载模拟装置中静摩擦盘的结构示意图。

图5是根据本发明的机械式扭矩负载模拟装置中动摩擦盘的结构示意图。

图6是根据本发明的机械式扭矩负载模拟装置中转接轴的结构示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

如图1至3所示的机械式扭矩负载模拟装置，其包括静摩擦盘1、动摩擦盘2、第一承压垫片3、弹性元件4、第二承压垫片5、防松垫圈对6、锁紧螺母7和转接轴8，其中转接轴8与动摩擦盘2相联接，动摩擦盘2具有第一表面21和第二表面22，静摩擦盘1具有第一表面11和第二表面12，动摩擦盘2的第二表面22与固定不动的静摩擦盘1的第一表面11相接触，动摩擦盘2的第一表面21与套装在转接轴8上的第一承压垫片3相接触。所述弹性元件4包括第一部分41和第二部分42，弹性元件的第一部分41和弹性元件的第二部分42分别套装在转接轴8上，且所述弹性元件4与转接轴8同轴，弹性元件的第二部分42的下表面与第一承压垫片3相接触，弹性元件的第一部分41的上表面与套装在转接轴8上的所述第二承压垫片5相接触，弹性元件4为当施加沿着所述转接轴轴向的力时仅发生沿着所述转接轴轴向方向变形的弹性件。套装在转接轴8上的防松垫圈对6包括第一部分61和第二部分62，所述防松垫圈对6的第二部分62的下表面与第二承压垫片5相接触，防松垫圈对6第一部分61的上表面与锁紧螺母7的下端面相接触。

转接轴8配置用于与承载对象的输出轴相联接。

转接轴8上设置有从转接轴8本体沿着转接轴径向向外延伸的键81，转接轴8一端设置有螺纹段，转接轴8靠近螺纹段的端面处设置有联接扭矩测量仪测定承载扭矩的联接结构。

动摩擦盘2上设置有与转接轴8本体上沿着所述转接轴径向向外延伸的键相配合用于容纳键81的毂孔24，所述毂孔24与转接轴8同轴。

静摩擦盘1设置有用于容纳转接轴8的第一通孔13。

静摩擦盘1上设置有第一螺钉孔14，所述第一螺钉14孔用于将所述静摩擦盘固定到固定支撑(未示出)上。

优选地，所述弹性元件4为受到锁紧螺母所产生的压力后仅产生沿着所述转接轴轴向方向的变形的弹性件，例如，碟簧对。

优选地，转接轴本体上沿着转接轴径向向外延伸的花键81数目为6个。

装配时，转接轴8的外花键81与动摩擦盘2中心毂孔24的6组键槽25相联接。动摩擦盘2的第二表面22与静摩擦盘1的第一表面11相接触，锁紧螺母7推动转接轴8上套装的碟簧对4产生弹性变形，变形的反作用力推动动摩擦盘2的第二表面22压迫静摩擦盘1的第一表面11。转接轴8与承载对象的输出轴(未示出)联接。当承载对象的输出轴旋转时，带动转接轴8以及与之相联的动摩擦盘2产生转动，动摩擦盘2和静摩擦盘之间产生相对运动，形成摩擦力矩从而实现了模拟承载对象承受的扭矩负载。

优选地，静摩擦盘1的第一表面11上设置的第一螺钉孔14为等间距对称布置的沉头孔，其配置用于通过螺钉将静摩擦盘1锁定不动，所述沉头孔能保证螺钉拧紧后螺钉头位于静摩擦盘1的第一表面11之下，避免对动摩擦盘2产生干涉。

优选地，弹性元件4为至少一组碟簧对，碟簧对的数量可根据所需要模拟的负载扭矩的量程进行选配，其中每组碟簧对均可由两个碟型弹簧对称串联组成。

优选地，碟簧对4的内孔和转接轴8的轴体应保证良好的同轴性。

优选地，静摩擦盘1和动摩擦盘2的材料为聚氨酯，可增加静摩擦盘1和动摩擦盘2的耐磨性。静摩擦盘1和动摩擦盘2也可以选用金属等其他耐磨材料。使用时，所述动摩擦盘和静摩擦盘选用相同的材料从而确保动摩擦盘和静摩擦盘的摩擦系数相同。

优选地，防松垫圈4为预装好的一对楔入式垫圈，所述垫圈内表面呈楔形，外表面为放射状锯齿，工作时利用两垫圈之间的张力来达到防松和制紧的双重效果，从而确保锁紧螺母7不松动。

优选地，转接轴8的靠近螺纹段一端的端面开有内六角铰制孔用以联接扭矩测量仪用来测定承载扭矩。

优选地，转接轴8靠近螺纹段一端的端面也可设置成外六角头等其他结构。

所述扭矩负载模拟装置的最大量程N可根据下述经验公式进行计算：

其中，K为动摩擦盘和静摩擦盘的摩擦系数，G为碟簧对的弹性模量，R为摩擦盘的半径，x为碟簧对允许的最大变形量。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。