一种电机转轴抗剪切力测试工装的制作方法

本实用新型涉及电机转轴测试领域，具体是一种电机转轴抗剪切力测试工装。

背景技术：

电机在频繁启动时有时会发生转轴尾部断裂的情况，因此需要对电机转轴断裂位置进行抗剪切力的耐久试验，测试电机转轴的启停寿命，根据相关国标要求，试验次数应不小于10000次。

按传统测试方法根据电机最大扭矩进行堵转测试，通过扭矩传感器反馈到达规定扭矩，电机卸载，再旋转电机，并记录每次的扭矩和次数。该测试方法有以下缺点：测试效率低，需要配置较多的相关设备，造价昂贵(配置电脑、电机、控制器、直流电源柜、24v稳压电源、工装、扭矩传感器、can盘、扭矩检测仪等)；编辑测试软件，通直流电源柜将交流电转换为直流电供给控制器，控制器驱动电机进行带载旋转，并对测试的剪切力和次数进行记录。

技术实现要素：

为解决上述现有技术的缺陷，本实用新型提供一种电机转轴抗剪切力测试工装，本实用新型通过杠杆机构，选择合适距离的受力支点，配上配重块，经凸轮机构产生上下冲击力，达到连续、一致均匀的受力，达到电机转轴剪切力的试验，效率高，成本低，操作安全，工装对工件进行精准定位，一致性高。

为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：一种电机转轴抗剪切力测试工装，所述测试工装上安装电机转轴，包括支撑机构、转轴固定装置、杠杆机构、凸轮机构；所述电机转轴固定安装在所述转轴固定装置上；所述凸轮机构安装于所述杠杆机构下端；

所述杠杆机构包括导杆、配重块、支板、卡环；

所述卡环固定于所述导杆的上端，所述配重块固定于所述导杆上，所述导杆上设有线性轴承，所述线性轴承固定在所述支撑机构上；所述支板的一端固定连接转轴固定装置，另一端固定有卡板，所述导杆贯穿卡板设置，所述导杆沿着卡板滑动；

所述凸轮机构包括驱动装置、凸轮、计数装置；所述驱动装置与所述凸轮转动连接；所述凸轮的表面为能够瞬间产生高度差的闭合面；所述导杆的底端沿着凸轮的表面滑动；

所述凸轮转动时，所述导杆在凸轮的作用下沿着所述线性轴承做上下直线运动。

进一步地，所述支撑机构包括支撑架、上面板、第一安装板、第二安装板；所述上面板设于所述支撑架的上端，所述转轴固定装置设于所述上面板上；所述第一安装板、第二安装板设于所述支撑架的同一侧面的上下两端。

进一步地，所述线性轴承包括第一线性轴承、第二线性轴承；所述第一线性轴承固定在第二安装板上，所述第二线性轴承固定在第一安装板上。

进一步地，所述转轴固定装置包括固定座、断面限位座、转接套；所述电机转轴贯穿固定座设置，所述电机转轴的一端穿过断面限位座连接转接套，所述断面限位座上设置有光电传感器；所述转接套的端面上设有凸起；所述转接套和电机转轴之间设有第一定位键，所述固定座和电机转轴之间设有第二定位键；所述电机转轴连接转接套的一端设有螺母。

进一步地，所述杠杆机构还包括深沟球轴承；所述深沟球轴承设于导杆的下端。

进一步地，所述凸轮机构还包括底板、连接轴；所述驱动装置通过连接轴连接凸轮；所述底板上开设有与凸轮对应的通槽；所述通槽的两侧设有第一立板和第二立板，所述连接轴转动连接在第一立板和第二立板上，所述凸轮设于第一立板和第二立板之间。

进一步地，所述计数装置包括感应器和感应片；所述感应片一端固定于连接轴的端部，另一端与感应器对应。

进一步地，所述凸轮的表面包括弧形面和平面，所述弧形面和平面首尾相连形成闭合面；所述弧形面和平面连接处采用圆角处理。

综上所述，本实用新型取得了以下技术效果：

本实用新型显著提高了电机转轴冲击载荷测试的效率及操作便利性，通过设置驱动装置，实现全自动测试，并且受力均匀，一致性、可靠性有效保证，无高速大扭矩旋转过程，占地面积小，成本低，不需要复杂的设备。

附图说明

图1是本实用新型总体结构示意图；

图2是转轴固定装置结构示意图；

图3是转轴固定装置剖视图；

图4是杠杆机构结构示意图；

图5是凸轮机构结构示意图；

图6是一实施例凸轮结构示意图；

图中，1、支撑机构，101、上面板，102、支撑架，103、第一安装板，104、第二安装板，2、转轴固定装置，201、固定座，202、断面限位座，203、转接套，204、螺栓，205、凸起，206、螺母，207、第一定位键，208、第二定位键，209、光电传感器，3、杠杆机构，301、导杆，302、配重块，303、第一线性轴承，304、第二线性轴承，305、深沟球轴承，306、卡板，307、支板，308、卡环，4、凸轮机构，401、底板，402、驱动装置，403、连接板，404、通槽，405、第一立板，406、第二立板，407、感应器，408、感应片，409、连接轴，410、凸轮，411、弧形面，412、平面，413、第一连接面，414、第二连接面，415、键槽，5、电机转轴。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例：

如图1所示，一种电机转轴抗剪切力测试工装，该测试工装上安装电机转轴5，对电机转轴5进行抗剪切力测试，该测试工装包括支撑机构1、转轴固定装置2、杠杆机构3、凸轮机构4；转轴固定装置2安装于支撑机构1上端，杠杆机构3安装于支撑机构1侧面，转轴固定装置2位于杠杆机构3的上部，凸轮机构4位于杠杆机构3的下端，凸轮机构4是该测试工装的动力输出部分。

如图1所示，电机转轴5固定安装在转轴固定装置2上，保持电机转轴5不转动，便于测试。

如图1所示，杠杆机构3包括导杆301、配重块302、支板307、卡环308。卡环308固定于导杆301的上端，作为上下冲击的抵抗受力点。配重块302固定于导杆301上，在实际使用时，配重块302的重量以及配重块302在导杆301上的位置根据待测试的电机转轴的规格而定。导杆301上设有线性轴承，线性轴承固定在支撑机构1上，线性轴承作为导向，保证导杆301是上下运动的；支板307的一端固定连接转轴固定装置2，另一端固定有卡板306，导杆301贯穿卡板306设置，导杆301沿着卡板306滑动；支板307保持不动，在导杆301向下运动时，卡环308在配重块302的重力作用下会有一个向下的冲击力，卡环308将该冲击力传导至卡板306、支板307上，从而传导至转轴固定装置2上，从而传导至电机转轴5上，最终形成对电机转轴5的测试力。

如图1所示，凸轮机构4包括驱动装置402、凸轮410、计数装置；驱动装置402与凸轮410转动连接，驱动装置402采用电机；凸轮410的表面为能够瞬间产生高度差的闭合面；凸轮410的表面与导杆301的底端接触，导杆301的底端沿着凸轮410的表面滑动；凸轮410转动时，导杆301在凸轮410的作用下沿着线性轴承做上下直线运动。计数装置用于记录凸轮410转动的圈数。

如图1所示，支撑机构1包括支撑架102、上面板101、第一安装板103、第二安装板104；上面板101设于支撑架102的上端，转轴固定装置2设于上面板101上；第一安装板103、第二安装板104设于支撑架102的同一侧面的上下两端。

线性轴承包括第一线性轴承303、第二线性轴承304；第一线性轴承303固定在第二安装板104上，第二线性轴承304固定在第一安装板103上。导杆301贯穿第一线性轴承303、第二线性轴承304设置。第一线性轴承303位于配重块302的上方，第二线性轴承304位于配重块302的下方；

如图1、图2所示，转轴固定装置2包括固定座201、断面限位座202、转接套203；电机转轴5贯穿固定座201设置，电机转轴5的一端穿过断面限位座202连接转接套203，断面限位座202位于电机转轴5受力最大且发生断轴的位置，使用受力点可控，断面限位座202上设有光电传感器209，光电传感器209与驱动装置402电连，光电传感器209感应转接套203，当电机转轴5断裂时，转接套203带着断裂部分脱离断面限位座202，光电传感器209感应不到转接套203，向驱动装置402发送停止信号，驱动装置402停止工作，并记录当前冲击次数，发出警报通知作业人员。本实施例中，光电传感器209采用型号为e3z-ls61omron。

固定座201上还设有两个螺栓204，螺栓204的底端通过垫片抵住电机转轴5，进一步加强电机转轴5的固定。

如图3所示，转接套203和电机转轴5之间设有第一定位键207，固定座201和电机转轴5之间设有第二定位键208，用于加强电机转轴5的固定；电机转轴5连接转接套203的一端设有螺母206，用于加强电机转轴5和转接套203的固定，转接套203作为剪切力的转接支撑点。

如图4所示，转接套203的端面上设有凸起205，支板307与转接套203固定连接，凸起205嵌设在支板307上，进一步保证支板307、转接套203之间的固定。杠杆机构3还包括深沟球轴承305；深沟球轴承305设于导杆301的下端。深沟球轴承305与凸轮410接触，沿凸轮410轨迹滑动。

如图5所示，凸轮机构4还包括底板401、连接轴409；驱动装置402通过连接轴409连接凸轮410；底板401上开设有与凸轮410对应的通槽404，通槽404给凸轮410提供转动的空间；通槽404的两侧设有第一立板405和第二立板406，连接轴409转动连接在第一立板405和第二立板406上，凸轮410设于第一立板405和第二立板406之间。驱动装置402固定于连接板403上。

如图5所示，计数装置包括感应器407和感应片408，本实施例中，感应器407采用型号为ee-sx671-671p；感应片408一端固定于连接轴409的端部，另一端与感应器407的槽对应。感应片408跟随连接轴409转动时，每转动一圈就会经过一次感应器407的槽，感应器407记录感应片408经过的次数，从而记录凸轮410转动的圈数，作为冲击次数记录。

凸轮410制作成可以瞬间产生高度差并形成冲击力的形状，通过驱动装置402驱动旋转，使杠杆机构3进行上下循环冲击力，对电机转轴5进行剪切力试验。如图6所示，凸轮410的表面包括弧形面411和平面412，弧形面411和平面412首尾相连形成闭合面；弧形面411和平面412的两个连接处采用圆角处理，形成第一连接面413和第二连接面414。凸轮410上开设有轴孔，轴孔一侧开设键槽415，供连接轴409穿过，连接轴409上设置与键槽415配合的凸块，保证连接轴409和凸轮410稳定连接。

深沟球轴承305在弧形面411、第一连接面413、平面412、第二连接面414、弧形面411上运动。

弧形面411为连续弧面，弧形面411的一端为深沟球轴承305运动的最高点，另一端为最低点，即第一连接面413处为最高点，第二连接面414处为最低点，即第二连接面414处为最低点，当深沟球轴承305处于最低点第二连接面414、弧形面411、最高点第一连接面413上时，深沟球轴承305处于上升阶段，为到达最高点并瞬间下降形成冲击做准备。

平面412的长度等于卡环308与卡板306之间的最大距离，保证卡环308撞击到卡板306时，深沟球轴承305正好到达第二连接面414，结束本次的冲击，并为进行下一次的冲击做准备。

工作原理：

如图1至图6所示，支板307与转接套203固定连接，导杆301沿着卡板306上下直线运动，配重块302跟着导杆301上下运动，第一线性轴承303、第二线性轴承304、深沟球轴承305保证导杆301是直线运动。

当驱动装置402驱动凸轮410转动时，深沟球轴承305沿着弧形面411、第一连接面413、平面412、第二连接面414、弧形面411运动。当深沟球轴承305从第一连接面413运动到平面412上的瞬间，导杆301瞬间下降并且由于配重块302的重力而形成冲击力，导杆301下降的距离为平面412的长度，卡环308随之下降同时形成冲击力，卡环308由于配重块302的重力向下撞击到卡板306，卡板306将该冲击力经过支板307、转接套203传导至电机转轴5上，对电机转轴5进行剪切力测试。当卡环308向下撞击到卡板306上的同时，深沟球轴承305到达第二连接面414，凸轮410继续转动时，深沟球轴承305再次到达弧形面411、第一连接面413，卡环308进行下一次的下降冲击。

当光电传感器209感应到电机转轴5断裂时，光电传感器209发送停止信号给驱动装置402，驱动装置402停止转动并发出警报通知作业人员。

实际使用时，也可根据待测试电机转轴5的规格设定感应器407的阈值，当计数到达阈值时，驱动装置402停止转动，测试停止。

本实施例采用杠杆原理将电机转轴所承受的扭矩换算成两受力支点合适的距离，即转接套203受力点和卡板306受力点之间的距离，在导杆301合适位置上配合适重量的配重块，再计算出合适的冲击速度和高度，通过凸轮旋转，达到连续、一致的剪切力，进行测试。

本方案能源消耗低，操作安全、现场环境洁净、通过计数器、理论计算及力学仿真，质量可靠、工装对工件进行精准定位，一致性高，从而满足汽车新能源高性能电机转轴的性能测试以及通过切换少数工装即可实现多品种电机转轴的抗剪切力测试。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施方式而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。