CN104390778B - 偏心齿轮式扭振激振器及偏心齿轮式扭振激振系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种偏心齿轮式扭振激振器，包括：壳体；可转动地支撑于所述壳体上的主动轴，所述主动轴的一端用于与旋转驱动部件连接；可转动地支撑于所述壳体上的从动轴，所述从动轴的一端用于安装被测试试验件；设置于所述主动轴上的主动偏心齿轮；设置于所述从动轴上的从动偏心齿轮，所述主动偏心齿轮与所述从动偏心齿轮啮合。本发明能够在高速旋转的动态情况下对弹性联轴器等具有缓冲减振功能的旋转动力传动部件试验件进行动态扭转振动性能和耐久性试验，并且扭振参数可以调整，从而模拟实际工况检测试验件承受扭振和消减、隔离扭振的性能，可以检测试验件疲劳耐久寿命。本发明还公开了一种偏心齿轮式扭振激振系统。

Description

偏心齿轮式扭振激振器及偏心齿轮式扭振激振系统

技术领域

本发明涉及扭振激振器技术领域，更具体地说，涉及一种偏心齿轮式扭振激振器及偏心齿轮式扭振激振系统。

背景技术

机械传动行业中经常通过弹性联轴器等旋转连接件进行动力传递，弹性联轴器等旋转连接件是传递动力的关键部件，需要承受扭振和消减、隔离扭振的性能，需要一定的疲劳耐久寿命。因此常常需要进行扭振和消减、隔离扭振的性能和疲劳耐久性能试验，以获得其设计参数与使用性能的对应关系，从而进行优化设计。

目前，针对旋转连接件的扭振试验方法基本分为两类：一类是试验件一端固定在台架上，另一端施加交变扭矩的静止状态下的试验，这种试验不能体现出在实际高速工况下被试验工件的弹性元件承受极大离心力作用的真实扭转振动状态，得出试验结果数据与实际工况有较大差异；另一类是试验件安装在实际工作装置上，在实际运转转动状态下进行，但是周期长、费用大。

以配置在汽车发动机和变速箱之间的动力输出扭振减振器为例，在使用中承受复杂的动态扭转振动负荷，需要模拟使用状态进行减振、隔振性能测试和耐久考核试验，而原有的台架试验方法均不能体现出动力输出扭振减振器在实际高速工况下承受极大离心力时的真实工作状态。若要测试实际使用效果，一般需要在整车上进行匹配试验，但是整车试验周期长、费用大，且只能在整车制造完成后进行，严重影响整车项目开发进程。

因此，如何在高速旋转状态下对旋转工件进行扭转振动性能和耐久性、可靠性模拟试验，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种偏心齿轮式扭振激振器及偏心齿轮式扭振激振系统，以在高速旋转状态下对旋转工件进行扭转振动性能和耐久性、可靠性模拟试验。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种偏心齿轮式扭振激振器，包括：

壳体；

可转动地支撑于所述壳体上的主动轴，所述主动轴的一端用于与旋转驱动部件连接；

可转动地支撑于所述壳体上的从动轴，所述从动轴的一端用于安装被测试试验件；

设置于所述主动轴上的主动偏心齿轮；

设置于所述从动轴上的从动偏心齿轮，所述主动偏心齿轮与所述从动偏心齿轮啮合。

优选地，在上述偏心齿轮式扭振激振器中，所述主动偏心齿轮与所述从动偏心齿轮的齿数相等。

优选地，在上述偏心齿轮式扭振激振器中，所述主动轴与所述主动偏心齿轮为一体式结构；

所述从动轴与所述从动偏心齿轮为一体式结构。

优选地，在上述偏心齿轮式扭振激振器中，所述主动偏心齿轮可拆卸地安装于所述主动轴上；

所述从动偏心齿轮可拆卸地安装于所述从动轴上。

一种偏心齿轮式扭振激振系统，包括：

如上任一项所述偏心齿轮式扭振激振器，所述从动轴的一端安装被测试试验件；

与所述主动轴连接的旋转驱动部件；

与所述被测试试验件连接的惯性体或测功机；

设置于所述从动轴和所述被测试试验件之间的第一转速传感器和第一扭矩传感器；

设置于所述被测试试验件和所述惯性体或测功机之间的第二扭矩传感器和第二转速传感器。

优选地，在上述偏心齿轮式扭振激振系统中，所述旋转驱动部件为电机。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的偏心齿轮式扭振激振器，通过旋转驱动部件带动主动轴旋转，通过主动偏心齿轮与从动偏心齿轮啮合，将动力传递给从动轴，从动轴旋转带动被测试试验件旋转进行动态试验。该偏心齿轮式扭振激振器能够在高速旋转的动态情况下对弹性联轴器等具有缓冲减振功能的旋转动力传动部件试验件进行动态扭转振动性能和耐久性试验，并且扭振参数可以调整，从而模拟实际工况检测试验件承受扭振和消减、隔离扭振的性能，可以检测试验件疲劳耐久寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例所提供的偏心齿轮式扭振激振器的结构示意图；

图2为本发明实施例一所提供的偏心齿轮式扭振激振器的俯视图；

图3为本发明实施例二所提供的偏心齿轮式扭振激振器的俯视图；

图4为本发明实施例一所提供的偏心齿轮式扭振激振系统的结构示意图；

图5为本发明实施例二所提供的偏心齿轮式扭振激振系统的结构示意图。

其中，101为主动轴，102为从动轴，103为主动偏心齿轮，104为从动偏心齿轮，105为电机，106为被测试试验件，107为第一扭矩传感器，108为第一转速传感器，109为第二扭矩传感器，110为第二转速传感器，111为惯性体或测功机。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种偏心齿轮式扭振激振器及偏心齿轮式扭振激振系统，以在高速旋转状态下对旋转工件进行扭转振动性能和耐久性、可靠性模拟试验。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

请参阅图1-图3，图1为本发明实施例所提供的偏心齿轮式扭振激振器的结构示意图；图2为本发明实施例一所提供的偏心齿轮式扭振激振器的俯视图；图3为本发明实施例二所提供的偏心齿轮式扭振激振器的俯视图

本发明实施例提供的偏心齿轮式扭振激振器包括壳体、主动轴101、从动轴102、主动偏心齿轮103和从动偏心齿轮104。

其中，壳体为偏心齿轮式扭振激振器的支撑基础，用于支撑主动轴101和从动轴102。主动轴101可转动地支撑于壳体上，具体地可通过轴承支撑于壳体上，主动轴101的一端用于与旋转驱动部件连接，从而通过旋转驱动部件带动主动轴101旋转。

从动轴102可转动地支撑于壳体上，具体地可通过轴承支撑于壳体上，从动轴102的一端用于安装被测试试验件106。主动偏心齿轮103设置于主动轴101上，从动偏心齿轮104设置于从动轴102上，主动偏心齿轮103与从动偏心齿轮104啮合。

主动轴101的旋转圆心为a，主动偏心齿轮103的圆心为A，主动偏心齿轮103的偏心量为P，从动轴102的旋转圆心为b，从动偏心齿轮104的圆心为B，从动偏心齿轮104的偏心量同样为P。主动偏心齿轮103和从动偏心齿轮104的模数相同。主动偏心齿轮103除绕自身圆心A自转外，还绕主动轴101的旋转圆心a公转，其自转和公转速度和方向相同。同样，从动偏心齿轮104除绕自身圆心B自转外，还绕从动轴102的旋转圆心b公转，其自转和公转速度和方向相同。

旋转圆心a与圆心A连接线的初始旋转角度为0度，旋转圆心b与圆心B连接线的初始旋转角度也为0度，(主动偏心齿轮103和从动偏心齿轮104的圆心均在其轴的右侧)，即两个齿轮的公转初始旋转角度均为0度。

或者，旋转圆心a与圆心A连接线的初始旋转角度为180度，旋转圆心b与圆心B连接线的初始旋转角度也为180度(主动偏心齿轮103和从动偏心齿轮104的圆心均在其轴的左侧)，即两个齿轮的公转初始旋转角度均为180度。

主动偏心齿轮103和从动偏心齿轮104的公转初始旋转角度均为0度时，啮合点的主动臂长为齿轮半径R+偏心量P，啮合点的从动臂长为R-P，则从动轴旋转角速度瞬时值为主动轴旋转角速度的(R+P)/(R-P)倍，从动轴旋转角速度瞬时值达到最大值。而主动偏心齿轮103和从动偏心齿轮104的公转初始旋转角度均为180度时，啮合点的主动臂长为R-P，啮合点的从动臂长为R+P，则从动轴旋转角速度瞬时值为主动轴旋转角速度的(R-P)/(R+P)倍，从动轴旋转角速度瞬时值达到最小值。

取偏心率为v＝P/R，旋转驱动部件的旋转角速度为u，则被测试试验件106的旋转角速度瞬时值在u*(1-v)/(1+v)和u*(1+v)/(1-v)之间变动，旋转驱动部件每旋转一转被测试试验件106角速度变动一次，加速振幅为u*((1+v)/(1-v)-1)，减速振幅为u*(1-(1-v)/(1+v))，形成一阶扭转振动。

经过计算，当偏心率v＝0.5％时，角速度相对振幅为1％；当偏心率v＝1％时，角速度相对振幅为2％；当偏心率v＝2％时，角速度相对振幅为4％。偏心率不能过大，否则将影响运转的平顺性。

本发明提供的偏心齿轮式扭振激振器，通过旋转驱动部件带动主动轴101旋转，通过主动偏心齿轮103与从动偏心齿轮104啮合，将动力传递给从动轴102，从动轴102旋转带动被测试试验件106旋转进行动态试验。该偏心齿轮式扭振激振器能够在高速旋转的动态情况下对弹性联轴器等具有缓冲减振功能的旋转动力传动部件试验件进行动态扭转振动性能和耐久性试验，并且扭振参数可以调整，从而模拟实际工况检测试验件承受扭振和消减、隔离扭振的性能，可以检测试验件疲劳耐久寿命。

在本发明一具体实施例中，主动偏心齿轮103与从动偏心齿轮104的齿数相等。

在本发明一具体实施例中，主动轴101与主动偏心齿轮103为一体式结构，从动轴102与从动偏心齿轮104同样为一体式结构。或者，主动偏心齿轮103可拆卸地安装于主动轴101上；从动偏心齿轮104可拆卸地安装于从动轴102上，通过分体制造可以减小制造难度。

请参阅图4和图5，图4为本发明实施例一所提供的偏心齿轮式扭振激振系统的结构示意图；图5为本发明实施例二所提供的偏心齿轮式扭振激振系统的结构示意图。

本发明实施例提供的偏心齿轮式扭振激振系统，包括：

如上实施例公开的偏心齿轮式扭振激振器，从动轴102的一端安装被测试试验件106；

与主动轴101连接的旋转驱动部件，通过旋转驱动部件带动该主动轴101旋转，旋转驱动部件可以为电机105；

与被测试试验件106连接的惯性体或测功机111；

设置于从动轴102和被测试试验件106之间的第一转速传感器108和第一扭矩传感器107；

设置于被测试试验件106和惯性体或测功机111之间的第二扭矩传感器109和第二转速传感器110。

本发明可以按照需要施加试验负载，实时监测和控制试验过程，测量试验件承受扭振和消减、隔离扭振的性能数据和疲劳耐久寿命数据，借以判定试验件的设计、制造技术水平和满足要求的情况。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种偏心齿轮式扭振激振器，其特征在于，包括：

壳体；

可转动地支撑于所述壳体上的主动轴(101)，所述主动轴(101)的一端用于与旋转驱动部件连接；

可转动地支撑于所述壳体上的从动轴(102)，所述从动轴(102)的一端用于安装被测试试验件(106)；

设置于所述主动轴(101)上的主动偏心齿轮(103)；

设置于所述从动轴(102)上的从动偏心齿轮(104)，所述主动偏心齿轮(103)与所述从动偏心齿轮(104)啮合；

所述主动轴(101)的旋转圆心为a，所述主动偏心齿轮(103)的圆心为A，所述主动偏心齿轮(103)的偏心量为P，所述从动轴(102)的旋转圆心为b，所述从动偏心齿轮(104)的圆心为B，所述从动偏心齿轮(104)的偏心量同样为P，所述主动偏心齿轮(103)和所述从动偏心齿轮(104)的模数相同，所述主动偏心齿轮(103)除绕自身圆心A自转外，还绕所述主动轴(101)的旋转圆心a公转，其自转和公转速度和方向相同，同样，所述从动偏心齿轮(104)除绕自身圆心B自转外，还绕所述从动轴(102)的旋转圆心b公转，其自转和公转速度和方向相同。

2.如权利要求1所述的偏心齿轮式扭振激振器，其特征在于，所述主动偏心齿轮(103)与所述从动偏心齿轮(104)的齿数相等。

3.如权利要求1所述的偏心齿轮式扭振激振器，其特征在于，所述主动轴(101)与所述主动偏心齿轮(103)为一体式结构；

所述从动轴(102)与所述从动偏心齿轮(104)为一体式结构。

4.如权利要求1所述的偏心齿轮式扭振激振器，其特征在于，所述主动偏心齿轮(103)可拆卸地安装于所述主动轴(101)上；

5.一种偏心齿轮式扭振激振系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-4任一项所述偏心齿轮式扭振激振器，所述从动轴(102)的一端安装被测试试验件(106)；

与所述主动轴(101)连接的旋转驱动部件；

与所述被测试试验件(106)连接的惯性体或测功机(111)；

设置于所述从动轴(102)和所述被测试试验件(106)之间的第一转速传感器(108)和第一扭矩传感器(107)；

设置于所述被测试试验件(106)和所述惯性体或测功机(111)之间的第二扭矩传感器(109)和第二转速传感器(110)。

6.如权利要求5所述的偏心齿轮式扭振激振系统，其特征在于，所述旋转驱动部件为电机(105)。