一种大转角封闭式双联万向联轴器试验台的制作方法

本发明涉及双联万向联轴器传动效率、扭矩、速度等测试领域，具体地说是涉及一种大转角封闭式双联万向联轴器试验台。

背景技术：

目前，在万向联轴器效率测试领域中，常常利用人工和增加负载的方式进行，人工进行万向联轴器效率测试，误差较大，耗时较多，利用增加负载的方式进行测试，具有消耗能量高、操作不方便、角度调节级数少等缺点；另外角度调节装置采用平面摆动，如图12结构简图，发生角度偏转时，a和b的距离不一样，使整个回路的平行间距发生变化，导致齿轮无法啮合，无法正常传动，或采用伸缩进行平面调节，导致传动精度低；为了克服这些困难，本发明提供了一种大转角封闭式双联万向联轴器试验台，具有功耗低、操作简单、自动化程度高、万向联轴器无极角度调节等优点。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题就是如何实现降低功耗、简单操作、自动化程度高、万向联轴器无极角度调节等功能。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

本发明一种大转角封闭式双联万向联轴器试验台，包括：驱动装置，测试装置，预加扭矩装置，转角调节装置，试验台；所述驱动装置通过轴承座与所述试验台相连，其中的所述驱动装置的滑移齿轮通过滑动与所述测试装置中的圆柱齿轮i和所述预加扭矩装置中的圆柱齿轮iii相啮合；所述测试装置通过轴承座与所述试验台相连，所述测试装置通过圆柱齿轮ii与所述预加扭矩装置中的圆柱齿轮iv相连，所述测试装置中的万向联轴器i通过刚性联轴器与所述转角调节装置中的阶梯轴v相连；所述预加扭矩装置通过轴承座与所述试验台相连，所述预加扭矩装置中的顺逆异速离合器i输出轴通过刚性联轴器与所述转角调节装置中的万向联轴器ii的输入轴相连；所述转角调节装置中的摇板通过小阶梯轴与所述试验台相连，所述转角调节装置中的曲轴通过轴承座与所述试验台相连，所述转角调节装置中的电机iii用螺栓固定在所述试验台上；所述测试装置、所述预加扭矩装置和所述转角调节装置之间相互连接，构成一封闭回路；所述预加扭矩装置通过整个回路预加扭矩的方法代替被测单联三叉式万向联轴器的负载施加；所述试验台用地脚螺栓固定在地面基础上；所述试验台包括：上试验台和下试验台，铸造加工，所述上试验台通过螺栓固定在所述下试验台上，所述驱动装置、所述测试装置、所述预加扭矩装置和所述转角调节装置均在所述试验台内，所述下试验台上安装操作面板，操作面板上安装电机i、电机ii和电机iii的开关。

进一步的，所述驱动装置包括：电机i，阶梯轴i，滑移齿轮，拨叉，连杆i，曲柄，阶梯轴ii，电机ii；所述电机i通过刚性联轴器与所述阶梯轴i相连，所述电机i通过螺栓固定在所述试验台上；所述滑移齿轮通过滑键安装在所述阶梯轴i上的键槽内，实现沿键槽作轴向滑动；所述阶梯轴i通过轴承座固定在所述试验台侧壁上；所述拨叉的一端安装在所述滑移齿轮的槽处，另一端的孔套在与所述试验台相连的横梁上，所述拨叉杆部加工出一段圆柱面，所述连杆i两端半圆与连杆中部杆用螺栓连接，连接孔中装有衬套，一个连接孔通过所述拨叉上的圆柱面与所述拨叉相连，且周向不受约束，所述曲柄两端均有一个通孔，一个通孔通过小阶梯轴与所述连杆i的另一个连接孔相连，所述连杆i固定在该小阶梯轴上，无相对运动，所述曲柄空套在该小阶梯轴上，所述曲柄另一个通孔通过所述阶梯轴ii和刚性联轴器与所述电机ii相连，所述阶梯轴ii通过轴承座固定在所述试验台上，所述电机ii通过螺栓固定在所述试验台的底部上，所述拨叉、所述连杆i和所述曲柄组成曲柄滑块机构，所述滑移齿轮在所述拨叉的带动下，在所述阶梯轴i的键槽部分沿轴向移动；当要预加扭矩时，所述电机ii转动，带动所述曲柄和所述连杆i转动，从而带动所述拨叉和所述滑移齿轮移动，所述滑移齿轮与所述预加扭矩装置中的圆柱齿轮iii相啮合，所述电机i启动，带动所述阶梯轴i和所述滑移齿轮转动，从而实现在轴系中预加扭矩，达到扭矩要求时，关闭所述电机i；当进行测试试验时，所述电机ii转动，带动所述曲柄和所述连杆i转动，从而带动所述拨叉和所述滑移齿轮移动，所述滑移齿轮与所述测试装置中的圆柱齿轮i相啮合，开启所述电机i，带动所述阶梯轴i和所述滑移齿轮转动，从而带动所述测试装置中的阶梯轴i转动，测试结束时，关闭所述电机i。

进一步的，所述测试装置包括：阶梯轴iii，圆柱齿轮i，圆柱齿轮ii，扭矩传感器i，万向联轴器i，扭矩传感器ii；所述阶梯轴iii通过轴承座与所述试验台的侧壁相连；所述圆柱齿轮i轴向一端用所述阶梯轴iii轴肩定位，周向用键定位，所述圆柱齿轮i另一端通过轴套用轴承座定位，所述圆柱齿轮ii轴向一端用所述阶梯轴iii轴环定位，另一端用双螺母压紧，周向用键与所述阶梯轴iii连接；所述扭矩传感器i测量所述万向联轴器i的输入轴扭矩，所述扭矩传感器i一端通过刚性联轴器与所述阶梯轴iii相连，另一端利用刚性联轴器与所述万向联轴器i的输入轴相连；所述万向联轴器i为双联三叉式万向联轴器，输入轴和输出轴均为实心轴，输出轴用刚性联轴器与所述扭矩传感器ii相连；所述扭矩传感器ii测量所述万向联轴器i的输出轴扭矩，所述扭矩传感器ii另一端通过刚性联轴器与所述转角调节装置中的阶梯轴v相连；当测试开始时，所述驱动装置中的滑移齿轮与所述圆柱齿轮i相啮合并转动，所述圆柱齿轮i带动所述阶梯轴iii转动，从而带动所述扭矩传感器i中的轴转动，进行所述万向联轴器i输入轴扭矩的测量，所述万向联轴器i随着所述阶梯轴iii转动，继而带动所述扭矩传感器ii的轴转动，测量所述万向联轴器i输出轴的扭矩，所述万向联轴器i输出轴端和输入轴端均安有红外速度传感器，分别测量输入轴和输出轴的转速，分别将输入轴和输出轴的扭矩乘以其转速，通过编程分别得到输入轴和输出轴的功率，利用输出轴功率除以输入轴的功率，从而得到该所述万向联轴器i的效率；同时，所述阶梯轴iii带动所述圆柱齿轮ii转动，从而带动所述预加扭矩装置中的圆柱齿轮iv转动。

进一步的，所述预加扭矩装置包括：阶梯轴iv，圆柱齿轮iii，圆柱齿轮iv，顺逆异速离合器i；所述阶梯轴iv通过轴承座与所述试验台的侧壁相连；所述圆柱齿轮iii轴向一端用所述阶梯轴iv轴肩定位，周向用键定位，所述圆柱齿轮iii另一端通过轴套用轴承座定位，所述圆柱齿轮iv轴向一端用所述阶梯轴iv轴环定位，另一端用双螺母压紧，周向用键与所述阶梯轴iv连接，所述圆柱齿轮iv与所述测试装置中的圆柱齿轮ii相啮合；所述顺逆异速离合器i用于两轴间产生相对转动，输入轴为空心轴，套在所述阶梯轴iv上，轴向用轴肩定位，周向用键定位，输出轴为实心轴，用刚性联轴器与所述转角调节装置中的万向联轴器ii的输入轴相连；当要预加扭矩时，所述驱动装置中的滑移齿轮与所述预加扭矩装置中的圆柱齿轮iii相啮合，所述电机i开启，所述滑移齿轮带动所述圆柱齿轮iii转动，从而带动所述阶梯轴iii转动，此时所述顺逆异速离合器i的输入轴在输出轴中空转，输出轴静止，输出轴通过所述转角调节装置与所述测试装置中的万向联轴器i的输出轴相连，且静止，所述顺逆异速离合器i的输入轴通过所述圆柱齿轮iii和所述测试装置中圆柱齿轮ii与阶梯轴iii连接，继而通过刚性联轴器与所述万向联轴器i的输入轴相连，且转动，从而使所述万向联轴器i输入轴与输出轴之间产生一定的扭矩，利用产生的扭矩实现所述万向联轴器i的负载施加，所述测试装置中的扭矩传感器i显示预加扭矩的数值，当达到预定数值时，关闭所述电机i；当测试时，所述圆柱齿轮ii带动所述圆柱齿轮iv转动，从而带动所述阶梯轴iv转动，继而带动所述顺逆异速离合器i中的所述爪轮、所述外圈转动，最终带动所述转角调节装置中的阶梯轴vi转动。

进一步的，所述转角调节装置包括：摇板，阶梯轴v，圆柱齿轮v，万向联轴器ii，阶梯轴vi，圆柱齿轮vi，顺逆异速离合器ii，连杆ii，曲轴，锥齿轮，锥齿轮轴，电机iii；所述摇板为一l型直角钢板，其中一平面水平，另一平面垂直于所述试验台底面，水平直角面两端各焊接一个三角板，三角板的厚度与直角钢板厚度相等，在两三角板上各加工一个通孔，两通孔中心连线与所述阶梯轴v和所述阶梯轴vi均平行，靠近所述预加扭矩装置的顺逆异速离合器i一侧的三角板通孔的轴线与所述测试装置中的万向联轴器i和所述万向联轴器ii的中心在同一直线上，这端三角板通孔套在一小阶梯轴上，通过小阶梯轴上的滚动轴承与所述试验台底面相连，周向用键固定在小阶梯轴上，所述摇板实现绕小阶梯轴的轴线转动；所述阶梯轴v通过轴承座与所述摇板垂直与所述试验台底座的直角面相连；所述圆柱齿轮v轴向一端用所述阶梯轴v轴环定位，周向用键定位，所述圆柱齿轮v另一端通过双螺母定位；所述万向联轴器ii与所述万向联轴器i结构相同，所述万向联轴器ii实现与所述万向联轴器i的同步角度变化，与所述万向联轴器i输出轴有相等的瞬时转速，防止所述圆柱齿轮v和所述圆柱齿轮vi相互碰撞干涉，所述万向联轴器ii的输出轴通过刚性联轴器与所述阶梯轴vi相连；所述阶梯轴vi通过轴承座与所述摇板垂直与所述试验台底座的直角面相连，且在所述阶梯轴v的正下方，所述阶梯轴v和所述阶梯轴vi的轴线平行，且两轴线所在的平面平行于所述摇板的垂直直角面；所述圆柱齿轮vi轴向一端用所述阶梯轴vi轴环定位，周向用键定位，所述圆柱齿轮vi另一端通过双螺母定位；所述顺逆异速离合器ii和所述顺逆异速离合器i结构相同，输入轴和输出轴调换，所述顺逆异速离合器ii用于控制所述阶梯轴vi静止和转动，输入轴为实心轴，用刚性联轴器与所述阶梯轴vi相连，输出轴套在一小阶梯轴上，轴向用轴肩定位，周向用键定位，该小阶梯轴另一轴段上用键与轴承座连接，该轴承座用螺栓连接在所述摇板水平面上，所述顺逆异速离合器ii的输出轴始终不动；所述连杆ii两端均加工一通孔，其中一端通孔通过一小阶梯轴与所述遥板水平面上的另一三角板上的通孔相连；所述曲轴通过轴承座与所述试验台相连，所述曲轴主轴轴线与所述试验台底座所在的平面垂直，所述曲轴中的曲柄段与所述连杆ii的另一端通孔相连，所述连杆沿所述曲轴中曲柄端轴线旋转；所述锥齿轮安装在所述曲轴上，轴向一端用所述曲轴主轴轴肩定位，另一端用轴端挡圈压紧，周向用键定位，所述曲轴、所述连杆ii和所述摇板组成曲柄摇杆机构；所述锥齿轮轴上的锥齿轮部分与所述锥齿轮相啮合，所述锥齿轮轴通过轴承座与所述试验台底部连接；所述电机iii通过螺栓与所述试验台相连，所述电机iii通过刚性联轴器与所述锥齿轮轴相连；当要调节所述万向联轴器i角度时，所述驱动装置的电机i和所述电机ii停止，所述电机iii开启，带动所述锥齿轮轴、所述轴齿轮和所述曲轴转动，从而带动所述连杆ii作平面运动，继而带动所述摇板以所述万向联轴器i和所述万向联轴器ii的中心为旋转中心，按照一定的角度摆动，所述阶梯轴v和所述阶梯轴vi竖直排布，解决水平排布摆动时，导致整个回路间距b不等于a，使齿轮无法啮合的问题，实现所述万向联轴器i无极角度调节的目的；当要预加扭矩时，所述电机iii关闭，所述电机i开启，带动所述万向联轴器i输入轴转动，所述顺逆异速离合器ii中输入轴和输出轴同步静止，使所述阶梯轴vi、所述圆柱齿轮vi、所述圆柱齿轮v和所述阶梯轴v和所述万向联轴器i的输出轴均静止，使所述万向联轴器i输入轴与输出轴之间产生相对转动，预加扭矩，在整个回路上，相当于施加了负载，省去了原有的制动器和驱动制动器工作的电机的工作，实现节能的目的；当测试时，所述顺逆异速离合器ii输出轴静止，输入轴随所述阶梯轴vi转动，所述万向联轴器i、所述万向联轴器ii、所述阶梯轴vi、所述圆柱齿轮vi、所述阶梯轴v和所述圆柱齿轮v同步转动。

进一步的，所述顺逆异速离合器i包括：爪轮、外圈、钢球、弹簧顶杆和挡圈；所述爪轮为一圆环材料，从所述外圈向内部铣一个小平面，再将垂直平面铣平，并钻一盲孔，以圆环轴线每旋转90度，加工一次，共加工四次，所述爪轮与一空心圆柱焊接，轴线对齐，空心圆柱内部加工键槽；所述弹簧顶杆安装到所述爪轮的盲孔中，弹簧与盲孔底部焊接，弹簧顶部焊接圆柱顶杆；所述钢球直径等于所述爪轮加工垂直面上加工平面交线与所述外圈之间的距离，所述钢球夹在所述爪轮、所述弹簧顶杆和所述外圈之间，与所述弹簧顶杆中的顶杆焊接；所述外圈内径略大于所述爪轮外径，所述外圈与一实心阶梯轴焊接，轴线对齐，所述外圈空套在所述爪轮外侧，轴线对齐；所述挡圈为一圆环，圆环外径与所述外圈外径相等，内径与外径之间的距离略大于所述钢球的直径，所述挡圈与所述外圈之间用螺栓连接，防止所述钢球转动时甩出所述顺逆异速离合器i；所述顺逆异速离合器i通过所述爪轮和所述外圈速度不同，来调节与所述顺逆异速离合器i相连的轴的转向和转速。

本发明的有益效果是：本发明的一种大转角封闭式双联万向联轴器试验台，在实验中，所述测试装置、所述预加扭矩装置和所述转角调节装置之间相互连接，构成一封闭回路，利用预加扭矩的方法代替负载，实现功耗小的目的；当万向联轴器i要改变角度时，电机iii开启，带动锥齿轮轴、锥齿轮和曲轴转动，从而带动连杆ii平动，最终带动摇板转动，实现万向联轴器i和万向联轴器ii无极调节角度的目的，所述阶梯轴v和所述阶梯轴vi竖直排布，解决水平排布摆动时，导致整个回路不平行，使齿轮无法啮合的问题；当万向联轴器i要预加扭矩时，滑移齿轮与圆柱齿轮iii啮合，所述电机i开启，带动阶梯轴iii和阶梯轴ii，顺逆异速离合器i输入轴空转，带动所述万向联轴器i输入轴转动，所述顺逆异速离合器ii输入轴和输出轴均静止，使所述阶梯轴vi、所述圆柱齿轮vi、所述圆柱齿轮v和所述阶梯轴v和所述万向联轴器i的输出轴均静止，使所述万向联轴器i输入轴与输出轴之间产生相对转动，实现自动预加扭矩的目的；当测试时，滑移齿轮与圆柱齿轮i啮合，电机i开启，带动阶梯轴i、阶梯轴ii和阶梯轴iii转动，顺逆异速离合器i输入轴带动输出轴转动，从而带动阶梯轴vi和阶梯轴v同步转动，顺逆异速离合器ii输入轴空转，扭矩传感器i和扭矩传感器ii测量扭矩，实现测量双联万向联轴器传动效率的目的。

附图说明

图1：本发明一种大转角封闭式双联万向联轴器试验台立体图；

图2：本发明一种大转角封闭式双联万向联轴器试验台主视图；

图3：本发明一种大转角封闭式双联万向联轴器试验台俯视图；

图4：本发明一种大转角封闭式双联万向联轴器试验台驱动装置主视图；

图5：本发明一种大转角封闭式双联万向联轴器试验台驱动装置主视图；

图6：本发明一种大转角封闭式双联万向联轴器试验台测试装置主视图；

图7：本发明一种大转角封闭式双联万向联轴器试验台预加扭矩装置主视图；

图8：本发明一种大转角封闭式双联万向联轴器试验台转角调节装置主视图；

图9：本发明一种大转角封闭式双联万向联轴器试验台转角调节装置俯视图；

图10：本发明一种大转角封闭式双联万向联轴器试验台顺逆异速离合器i剖面图；

图11：本发明一种大转角封闭式双联万向联轴器试验台顺逆异速离合器i局部视图；

图12：封闭回路角度调整时的结构简图；

图中：1-驱动装置、2-测试装置、3-预加扭矩装置、4-转角调节装置、5-试验台、11-电机i、12-阶梯轴i、13-滑移齿轮、14-拨叉、15-连杆i、16-曲柄、17-阶梯轴ii、18-电机ii、21-阶梯轴iii、22-圆柱齿轮i、23-圆柱齿轮ii、24-扭矩传感器i、25-万向联轴器i、26-扭矩传感器ii、31-阶梯轴iv、32-圆柱齿轮iii、33-圆柱齿轮iv、34-顺逆异速离合器i、401-摇板、402-阶梯轴v、403-圆柱齿轮v、404-万向联轴器ii、405-阶梯轴vi、406-圆柱齿轮vi、407-顺逆异速离合器ii、408-连杆ii、409-曲轴、410-锥齿轮、411-锥齿轮轴、412-电机iii、51-上试验台、52-下试验台、341-爪轮、342-外圈、343-钢球、344-弹簧顶杆、345-挡圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。

如图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11和12所示，一种大转角封闭式双联万向联轴器试验台，包括：驱动装置1、测试装置2、预加扭矩装置3、转角调节装置4和试验台5；所述驱动装置1，包括：电机i11、阶梯轴i12、滑移齿轮13、拨叉14、连杆i15、曲柄16、阶梯轴ii17和电机ii18；所述测试装置2，包括：阶梯轴iii21、圆柱齿轮i22、圆柱齿轮ii23、扭矩传感器i24、万向联轴器i25和扭矩传感器ii26；所述预加扭矩装置3包括：阶梯轴iv31、圆柱齿轮iii32、圆柱齿轮iv33和顺逆异速离合器i34；所述转角调节装置4包括：摇板401、阶梯轴v402、圆柱齿轮v403、万向联轴器ii404、阶梯轴vi405、圆柱齿轮vi406、顺逆异速离合器ii407、连杆ii408、曲轴409、锥齿轮410、锥齿轮轴411和电机iii412；所述试验台5，包括：上试验台51和下试验台52；所述顺逆异速离合器i34，包括：爪轮341、外圈342、钢球343、弹簧顶杆344和挡圈345；所述驱动装置1通过轴承座与所述试验台5相连，其中的所述滑移齿轮通过滑动与所述测试装置2中的所述圆柱齿轮i或所述预加扭矩装置3中的所述圆柱齿轮iii相啮合；所述测试装置2通过轴承座与所述试验台5相连，所述测试装置2通过所述齿轮ii与所述预加扭矩装置3中的所述齿轮iv相连，所述测试装置2中的所述万向联轴器i与通过刚性联轴器与所述转角调节装置4中的所述阶梯轴v相连；所述预加扭矩装置3通过轴承座与所述试验台5相连，所述预加扭矩装置3中的所述顺逆异速离合器i输出轴通过刚性联轴器与所述转角调节装置4中的所述万向联轴器ii的轴相连；所述转角调节装置4中的所述摆动底座通过阶梯轴与所述试验台5相连，所述转角调节装置4中的所述曲轴通过轴承座与所述试验台5相连，所述转角调节装置4中的所述电机iii用螺栓固定在所述试验台5上；所述测试装置2、所述预加扭矩装置3和所述转角调节装置4之间相互连接，构成一封闭回路，利用预加扭矩的方法代替负载，实现功耗小的作用；所述试验台5用地脚螺栓固定在地面基础上，所述上试验台51通过螺栓固定在所述下试验台52上。

如图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11和12所示，一种大转角封闭式双联万向联轴器试验台的工作方式是：在实验中，所述测试装置、所述预加扭矩装置和所述转角调节装置之间相互连接，构成一封闭回路，利用预加扭矩的方法代替负载，实现功耗小的作用；当要调节所述万向联轴器i25角度时，所述电机i11和所述电机ii18停止，所述电机iii412开启，带动所述锥齿轮轴411、所述轴齿轮410和所述曲轴409转动，从而带动所述连杆ii408作平面运动，继而带动所述摇板401按照一定的角度摇摆，实现所述万向联轴器i25角度变化，实现所述万向联轴器i25无极角度调节的功能；当要预加扭矩时，所述驱动装置1中的所述滑移齿轮13与所述预加扭矩装置3中的所述圆柱齿轮iii32相啮合，所述电机i11开启，所述滑移齿轮13带动所述圆柱齿轮iii32转动，从而带动所述阶梯轴iii21转动，此时所述顺逆异速离合器i34的输入轴在输出轴中空转，输出轴静止，输出轴通过所述转角调节装置4与所述测试装置2中的所述万向联轴器i25的输出轴相连，且静止，所述顺逆异速离合器i34的输入轴通过所述圆柱齿轮iii32和所述测试装置与所述万向联轴器i25的输入轴相连，且转动，所述顺逆异速离合器ii407的输入轴和输出轴同步静止，使所述阶梯轴vi405、所述圆柱齿轮vi406、所述圆柱齿轮v403和所述阶梯轴v402和所述万向联轴器i25的输出轴均静止，从而使所述万向联轴器i25输入轴与输出轴之间产生一定的扭矩，所述测试装置2中的所述扭矩传感器i24显示预加扭矩的数值，当达到预定数值时，关闭所述电机i11；当测试开始时，所述驱动装置1中的所述滑移齿轮13与所述圆柱齿轮i22相啮合并转动，所述圆柱齿轮i22带动所述阶梯轴iii21转动，从而带动所述扭矩传感器i24中的轴转动，进行所述万向联轴器i25输入轴扭矩的测量，所述万向联轴器i25随着所述阶梯轴iii21转动，继而带动所述扭矩传感器ii26的轴转动，测量所述万向联轴器i25输出轴的扭矩，利用测得的所述万向联轴器i25输出轴扭矩和输入轴扭矩相除，得到该所述万向联轴器i25的效率，同时，所述阶梯轴iii21带动所述圆柱齿轮ii23转动，从而带动所述预加扭矩装置3中的所述圆柱齿轮iv转动，继而带动所述顺逆异速离合器i34中的所述爪轮341、所述外圈342转动，所述顺逆异速离合器ii407输入轴随所述阶梯轴vi405转动，输出轴静止，所述万向联轴器i25、所述万向联轴器ii404、所述阶梯轴vi405、所述圆柱齿轮vi406、所述阶梯轴v402和所述圆柱齿轮v403同步转动。

本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。