机械功率流封闭式蜗杆蜗轮传动实验台的制作方法

本发明涉及一种蜗杆蜗轮传动实验台，特别涉及一种机械功率流封闭式的蜗杆蜗轮节能实验装置，属机械实验设备领域。

背景技术：

近年来，蜗杆蜗轮传动综合性能测试的研究已成为现代测试技术的一个重要的研究方向。蜗杆蜗轮传动实验台是用实验的方法研究蜗杆蜗轮传动的各种失效形式并测定其承载能力、传动效率及有关性能的基本手段。实验台对机械零件的设计、性能要求以及现场人员如何选择，提供了最具科学理论根据的数据。通过对机械零部件的实验获取有用的数据和性能参数，对现场机器的设计、制造和对老设备的改造起着至关重要的作用。

目前的蜗杆蜗轮传动实验台多为功率流开放式实验台，该类实验台所传递的功率由电动机传来，经过传动装置和实验装置中的所有传动件，最后传到耗能装置，即加载装置。开放式实验台的耗能装置结构往往比较笨重，常常需要设置冷却装置，另外动力消耗功率要大于实际负载功率，这在大功率或长期工作的情况下使用不经济，例如作长时间测试传动件疲劳或寿命实验的情况。因此，开放式机械传动实验台适用于实验时间较短的项目，例如效率实验、缓冲减振(阻尼特性)实验、满载起动实验和过载安全性能实验；或者进行小功率的联轴器的疲劳寿命实验。

技术实现要素：

针对现有实验台的不足，本发明提供一种机械功率流封闭式蜗杆蜗轮传动实验台，通过功率流封闭结构大大减少了实验中的能量消耗。

为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：机械功率流封闭式蜗杆蜗轮传动实验台包括电动机、齿轮箱、联轴器、轴系、蜗杆蜗轮模块、传感器、加载装置、底板，所述齿轮箱、所述蜗杆蜗轮模块、所述加载装置通过所述联轴器和所述轴系连接，所述齿轮箱固定在所述底板上。

进一步地，所述齿轮箱包括减速齿轮箱和增速齿轮箱，所述减速齿轮箱和所述增速齿轮箱的传动比互为倒数，所述电动机固定在所述减速齿轮箱的箱体上。

进一步地，所述联轴器包括联轴器ⅰ、联轴器ⅱ、联轴器ⅲ、联轴器ⅳ、联轴器ⅴ，所述轴系包括轴ⅰ、轴ⅱ、轴ⅲ、轴ⅳ，所述轴ⅰ、所述轴ⅲ为所述减速齿轮箱的轴，所述轴ⅱ、所述轴ⅳ为所述增速齿轮箱的轴；所述电动机的输出轴通过所述联轴器ⅲ与所述轴ⅰ连接，所述加载装置通过所述联轴器ⅰ与所述轴ⅰ连接、通过所述联轴器ⅱ与所述增速齿轮箱的所述轴ⅱ连接，所述蜗杆蜗轮模块通过所述联轴器ⅴ与所述增速齿轮箱的所述轴ⅳ连接、通过所述联轴器ⅳ与所述减速齿轮箱的所述轴ⅲ连接，从而形成一个闭合回路，所述加载装置加载后产生的扭矩通过所述减速齿轮箱和所述增速齿轮箱传递到所述蜗杆蜗轮模块。

进一步地，所述实验齿轮模块包括箱体、支座ⅰ、支座ⅱ、模块输入轴、蜗杆ⅰ、蜗轮ⅰ、蜗杆ⅱ、蜗轮ⅱ、螺旋升降装置、传动轴、模块输出轴ⅰ、辅助轴、模块输出轴ⅱ、传感器和带传动装置，所述支座ⅰ和所述支座ⅱ焊接在所述箱体上；所述模块输入轴支撑在所述箱体和所述支座ⅰ上，所述模块输出轴ⅰ和所述辅助轴均支撑在所述箱体上，所述传动轴支撑在所述螺旋升降装置上，所述螺旋升降装置固定在所述箱体底部，所述模块输出轴ⅱ支撑在所述支座ⅱ和所述箱体上；所述蜗杆ⅰ固定在所述模块输入轴上、所述蜗轮ⅰ和所述蜗轮ⅱ均固定在所述传动轴上，所述蜗杆ⅱ固定在所述模块输出轴ⅰ上。

进一步地，所述蜗杆ⅰ和所述蜗轮ⅰ啮合传动，构成被测啮合齿轮，所述蜗杆ⅱ和所述蜗轮ⅱ啮合传动，构成陪试啮合齿轮，被测啮合齿轮和陪试啮合齿轮有相同的传动比；所述蜗杆ⅰ和所述蜗杆ⅱ螺旋方向、参数均相同，所述蜗轮ⅰ和所述蜗轮ⅱ螺旋方向、参数均相同。

进一步地，所述螺旋升降装置包括螺杆、平台、底座，所述底座与所述箱体底部相连，所述螺杆转动，所述平台升降，改变所述蜗杆ⅰ和所述蜗轮ⅰ、所述蜗杆ⅱ和蜗轮ⅱ的中心距，用于测量不同参数、不同尺寸蜗杆蜗轮啮合的性能。

进一步地，所述带传动装置包括主动轮、从动轮、张紧轮和皮带，所述主动轮固定在所述模块输出轴ⅰ上，所述从动轮固定在所述模块输出轴ⅱ上、所述张紧轮固定在所述辅助轴上，所述皮带绕在所述主动轮、所述从动轮和所述张紧轮上；所述模块输出轴ⅰ、所述辅助轴、所述模块输出轴ⅱ互相平行，所述辅助轴带动所述张紧轮沿所述箱体上下移动来调整所述皮带的张紧程度，使所述带传动装置在合适的张紧力下工作。

进一步地，所述传感器包括传感器ⅰ和传感器ⅱ，所述传感器ⅰ位于所述蜗杆ⅰ的输入侧，测量所述蜗杆ⅰ的输入转速、输入转矩，并传递给数据处理装置，所述传感器ⅱ位于所述蜗轮ⅰ的输出侧，测量所述蜗轮ⅰ的输出转速、输出转矩，并传递给数据处理装置。

本发明机械功率流封闭式蜗杆蜗轮传动实验台工作时，首先由所述加载装置加载，所述轴ⅰ和所述轴ⅱ因扭转变形而产生扭矩。所述电动机启动后，这些扭矩相应做功，并通过所述减速齿轮箱、所述增速齿轮箱传到所述蜗杆蜗轮模块。在所述蜗杆蜗轮模块里，运动和动力首先由所述模块输入轴输入，经所述蜗杆ⅰ和所述蜗轮ⅰ啮合传动，所述蜗杆ⅱ和所述蜗轮ⅱ的啮合传动，再由所述输出轴ⅰ传递给所述带传动装置，由所述模块输出轴ⅱ经过所述联轴器ⅴ返回所述増速齿轮箱。

采用上述方案所取得的有益效果是：

1、机械功率流封闭式蜗杆蜗轮传动实验台整体形成一个机械功率流封闭回路，所述电动机输出的功率仅仅是为了克服系统中的各种摩擦阻力，能耗低。

2、调节所述电动机转速，可以使蜗轮蜗杆模块在不同的转速条件下实验。

3、通过螺旋升降装置改变被测蜗杆蜗轮的中心距，可以测试不同参数、不同尺寸的蜗杆蜗轮的传动性能，进行转速实验、传动比实验、功率实验、效率实验、寿命实验，一机多用提高了实验台的利用率。

附图说明

图1为本发明机械功率流封闭式蜗杆蜗轮传动实验台的结构示意图；

图2为本发明机械功率流封闭式蜗杆蜗轮传动实验台的蜗杆蜗轮模块结构示意图；

图3为本发明机械功率流封闭式蜗杆蜗轮传动实验台的蜗杆蜗轮模块中带传动装置的结构示意图；

图4为本发明机械功率流封闭式蜗杆蜗轮传动实验台的蜗杆蜗轮模块中螺旋升降装置的示意图。

图中：1-电动机，2-底板，3-减速齿轮箱，4-轴ⅰ，5-联轴器ⅰ，6-加载装置，7-联轴器ⅱ，8-轴ⅱ，9-增速齿轮箱，10-联轴器ⅲ，11-轴ⅲ，12-联轴器ⅳ，13-蜗杆蜗轮模块，14-联轴器ⅴ，15-轴ⅳ，16-模块输入轴，17-传感器ⅰ，18-蜗杆ⅰ，19-蜗轮ⅰ，20-箱体，21-支座ⅰ，22-支座ⅱ，23-从动轮，24-模块输出轴ⅱ，25-传感器ⅱ,26-平台，27-螺杆，28-传动轴，29-蜗杆ⅱ，30-蜗轮ⅱ，31-模块输出轴ⅰ，32-张紧轮，33-辅助轴，34-主动轮，35-皮带,36-底座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步描述。

如图1、2、3、4所示的机械功率流封闭式蜗杆蜗轮传动实验台，包括电动机1、齿轮箱3，9、联轴器5，7，10，12，14、轴系4，8，11，15、蜗杆蜗轮模块13、传感器17，25、加载装置6、底板2，齿轮箱3，9、蜗杆蜗轮模块13、加载装置6通过联轴器5，7，10，12，14和轴系4，8，11，15连接，齿轮箱3，9固定在底板2上。齿轮箱3，9包括减速齿轮箱3和增速齿轮箱9，电动机固定在减速齿轮箱的箱体上。联轴器5，7，10，12，14包括联轴器ⅰ5、联轴器ⅱ7、联轴器ⅲ10、联轴器ⅳ12、联轴器ⅴ14，轴系4，8，11，15包括轴ⅰ4、轴ⅱ8、轴ⅲ11、轴ⅳ15，电动机1的输出轴通过联轴器ⅲ10与轴ⅰ4连接，加载装置6通过联轴器ⅰ5与轴ⅰ4连接、通过联轴器ⅱ7与增速齿轮箱9的轴ⅱ连接，蜗杆蜗轮模块通过联轴器ⅴ与增速齿轮箱的轴ⅳ连接、通过联轴器ⅳ与减速齿轮箱的轴ⅲ连接，从而形成一个闭合回路。实验齿轮模块包括箱体20、支座ⅰ21、支座ⅱ22、模块输入轴16、蜗杆ⅰ18、蜗轮ⅰ19、蜗杆ⅱ29、蜗轮ⅱ30、螺旋升降装置、传动轴、模块输出轴ⅰ，辅助轴，模块输出轴ⅱ、传感器和带传动装置，支座ⅰ和支座ⅱ焊接在箱体上；模块输入轴支撑在箱体和支座ⅰ上，模块输出轴ⅰ和辅助轴均支撑在箱体上，传动轴支撑在螺旋升降装置26，27，36上，模块输出轴ⅱ24支撑在支座ⅱ和箱体20上；蜗杆ⅰ31固定在模块输入轴16上、蜗轮ⅰ19和蜗轮ⅱ30均固定在传动轴28上，蜗杆ⅱ29固定在模块输出轴ⅰ31上。螺旋升降装置26，27，36包括螺杆27、平台26、底座36，底座36与箱体20底部相连。带传动装置23，32，34，35包括主动轮34、从动轮23、张紧轮32和皮带35，主动轮34固定在模块输出轴ⅰ31上，从动轮23固定在模块输出轴ⅱ24上、张紧轮32固定在辅助轴33上，皮带35绕在主动轮34、从动轮23和张紧轮32上。传感器17，25包括传感器ⅰ17和传感器ⅱ25，传感器ⅰ15位于蜗杆ⅰ的输入侧，传感器ⅱ25位于蜗轮ⅰ的输出侧。

如图1、2、3、4所示的机械功率流封闭式蜗杆蜗轮传动实验台，其使用方法具体步骤如下：电动机1将运动和动力输入减速齿轮箱3，通过轴ⅳ15和模块输入轴16，驱动蜗杆ⅰ18和蜗轮ⅰ19、蜗杆ⅱ29和蜗轮ⅱ30啮合传动；加载装置6加载后将动力通过减速齿轮箱3和加速齿轮箱9传递给蜗杆蜗轮模块13。在蜗杆蜗轮模块13里，运动和动力首先由模块输入轴16输入，经蜗杆ⅰ18和蜗轮ⅰ19啮合传动，蜗杆ⅱ29和蜗轮ⅱ30啮合传动，再由模块输出轴ⅰ31传递给带传动装置23，32，34，35，由模块输出轴ⅱ24经过联轴器ⅴ14返回增速齿轮箱9。整个传动形成一个机械功率流封闭回路，所述电动机1输出的功率仅仅是为了克服系统中的各种摩擦阻力，能耗低。需要进行蜗杆蜗轮的传动比实验、转速实验时，传感器ⅰ17、传感器ⅱ25采用速度传感器，由传感器ⅰ17测出蜗杆ⅰ18的输入转速，传感器ⅱ25测出蜗轮ⅰ19的输出转速，即可由外接的数据处理装置计算并显现；需要进行蜗杆蜗轮的功率实验、效率实验和寿命实验时，传感器ⅰ17、传感器ⅱ25采用扭矩传感器，由传感器ⅰ17测出蜗杆ⅰ18的输入转矩，传感器ⅱ25测出蜗轮ⅰ19的输出转矩。当需要进行不同蜗杆机构的性能实验时，转动螺杆27，所述平台26升降，改变所述蜗杆ⅰ18和所述蜗轮ⅰ19、所述蜗杆ⅱ29和蜗轮ⅱ30的中心距，重复上述步骤即可进行实验。