CN105842083A - 桥式四接触点背对背面齿轮弯曲应力测试机构及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥式四接触点背对背面齿轮弯曲应力测试机构，属于齿轮设计制造领域。该机构包括支架和加载机构，支架用于支撑两个背对背面齿轮；加载机构包括四根呈矩形分布的加载杆，加载杆的下部均安装压头。加载机构中长度方向上相对应的两个加载杆与同一面齿轮的轮齿位置对应，宽度方向上相对应的两个加载杆内侧之间的距离略大于两个背对背面齿轮的厚度；加载机构卡入两个背对背面齿轮上，压头与面齿轮的接触侧呈齿形设置；加载杆上的压头与两个背对背面齿轮上的轮齿啮合。加载时,两个面齿轮背对背安装可相互抵消面齿轮产生的轴向力；四个压头与面齿轮轮齿同时接触,保证加载力作用平稳。本发明还公开了利用上述测试机构的测试方法。

Description

桥式四接触点背对背面齿轮弯曲应力测试机构及测试方法

技术领域

本发明涉及一种齿轮弯曲应力测试机构，具体讲是一种桥式四接触点背对背面齿轮弯曲应力测试机构及测试方法，属于齿轮设计制造领域。

背景技术

齿轮是机械传动领域重要的传动零件，因其具有紧凑的结构、高效可靠以及便于维修更换等优点，被广泛使用于动力传递等各方面。面齿轮作为一种新型的传动形式受到人们广泛关注。面齿轮传动与锥齿轮传动相比有传动比大、无需防错位设计以及与之相啮合的圆柱齿轮无轴向力，因此可以简化圆柱齿轮轴向支撑等优点。目前，面齿轮传动已经应用于武装直升机中，属于大功率高转速传动，因此开展适合工程应用的面齿轮传动强度研究显得尤其重要。因此，需要一种面齿轮弯曲应力测试机构，以准确确定面齿轮传动中的齿根弯曲应力，对于预测齿轮寿命、减少机器故障、降低飞行风险都有积极的意义。

2014年12月10日，中国发明专利CN102967509B公布一种用于面齿轮的弯曲疲劳试验机构及疲劳试验方法，其采用渐开线齿形的加载压头和支撑压头对面齿轮上任意加载点加载；该机构具有可调性，能够适应不同参数的面齿轮轮齿弯曲疲劳试验。但其这种机构的缺点是：受到面齿轮轴向力和压头、机构本身的刚度影响，能够施加在面齿轮上的加载力过小，无法满足正常的弯曲应力测试试验。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种能有效提高面齿轮上的加载力，并保证加载过程平稳的桥式四接触点背对背面齿轮弯曲应力测试机构及测试方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了桥式四接触点背对背面齿轮弯曲应力测试机构，包括支架和加载机构，所述支架用于支撑两个背对背安装的面齿轮；

所述加载机构包括四根呈矩形分布的加载杆，加载杆的下部均安装压头；

所述加载机构中长度方向上同一侧的两个加载杆与同一面齿轮的轮齿位置对应，宽度方向上相对应的两个加载杆内侧之间的距离略大于两个背对背面齿轮的厚度；

所述加载机构卡入两个背对背面齿轮上，压头与面齿轮的接触面呈齿形设置；所述四个加载杆上的压头与两个背对背面齿轮上的轮齿形成啮合关系。

本发明中，所述压头位于加载杆的中心线上。

本发明中，所述压头与面齿轮的接触面采用渐开线齿形，与面齿轮的轮齿模数、压力角相一致。

本发明中，所述支架包括两个支撑杆、面齿轮安装轴和轴向调整板，所述轴向调整板上设有两条平行的支撑杆安装槽，两个支撑杆分别固定在两条支撑杆安装槽中，两个支撑杆之间安装面齿轮安装轴，面齿轮安装轴与支撑杆安装槽相互垂直设置。

本发明中，所述支撑杆包括上杆和下杆，所述下杆固定在轴向调整板上，上杆与下杆可拆卸式连接。

本发明还提供了利用上述桥式四接触点背对背面齿轮弯曲应力测试机构的测试方法，包括以下过程：

1）、将两个面齿轮背对背固定安装于面齿轮支撑轴上，面齿轮的一端通过轴肩固定，另一端利用套筒固定；

2）、将加载机构卡入两个背对背面齿轮上，加载机构上的四个压头分别与两个背对背面齿轮的轮齿，形成啮合关系，然后进行弯曲应力测试；

3）、根据面齿轮内外半径确定加载机构长度，达到面齿轮与压头实现啮合时所要求的接触点位置控制；

根据两个面齿轮的厚度确定加载机构宽度，实现面齿轮与压头在齿顶啮合加载的位置控制；

更换不同参数的压头，实现压头与相同参数的面齿轮轮齿弯曲应力测试。

本发明的有益效果在于：（1）、本发明将面齿轮背对背安装于面齿轮安装轴上，试验加载时，相互抵消加载时面齿轮产生的轴向力；加载过程中，四个压头与背对背面齿轮的轮齿同时接触，形成四个接触点，在加大加载力的同时，保证加载力作用平稳；（2）、将压头设置于加载杆的中心线上，试验加载时，保证压头与机构本身不会产生较大的变形，进而改善加载的稳定性，延长机构的使用寿命；（3）、压头与面齿轮的接触面采用渐开线齿形，与面齿轮的轮齿模数、压力角相一致，以正确传递面齿轮与压头间的加载力，保证测试数据的精确度；（4）、支撑杆采用上杆和下杆分离式设计，以便于工程应用中的拆装；（5）、结构简单，易于加工，拆装方便，测试操作简便快速。

附图说明

图1为本发明桥式四接触点背对背面齿轮弯曲应力测试机构结构示意图；

图2为面齿轮结构示意图；

图3为面齿轮背对背安装示意图；

图4为压头与背对背面齿轮接触示意图；

图5为压头与背对背面齿轮四个接触点接触的示意图。

图中，1-下杆、2-齿轮安装轴、3-上杆、4-加载机构、5-面齿轮、6-轴向调整板、7-底座、8-套筒、9-压头、10-支撑杆安装槽、11-连接槽、12-加载杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1至5所示，本发明的桥式四接触点背对背面齿轮5弯曲应力测试机构，包括底座7、轴向调整板6、支撑杆、面齿轮安装轴2、套筒8、加载机构4和压头9。轴向调整板6上设有两个连接槽11，轴向调整板6通过连接槽11与螺栓固定于底座7上。轴向调整板6上设有两条平行的支撑杆安装槽10。

支撑杆为两根，支撑杆包括上杆3和下杆1。两根下杆1分别安装在轴向调整板6上的两条支撑杆安装槽10中，两根上杆3可拆卸式安装在下杆1上。面齿轮安装轴2支撑在两根支撑杆之间。支撑杆采用上下杆分离式设计，以便于工程应用中的拆装。

轴向调整板6上的连接槽11与齿轮安装轴2平行设置。轴向调整板6上的支撑杆安装槽10与齿轮安装轴2相互垂直设置。

两个面齿轮5采用背对背方式安装在面齿轮安装轴2上，其一端利用轴肩固定，另一端利用套筒8固定，从而相互抵消加载时各自产生的轴向力。

加载机构4安装于加载机（图中未显示）上，加载机构4上包括四个加载杆12，四个加载杆12呈矩形分布，分别设置在四个角上。每个加载杆12的底部均安装压头9，压头9与面齿轮5的轮齿接触面（即内侧）呈渐开线齿形，其模数、压力角与面齿轮5模数、压力角相同，以正确传递面齿轮与压头9之间的加载力。

压头9位于加载杆12的中心线上，以保证压头9不会因为加载力较大出现弯曲变形。

加载机构4的长度方向上相对应的两个加载杆12的位置与同一面齿轮5的轮齿位置对应，以保证加载机构4卡入两个背对背面齿轮5时位于同一侧面的两个加载杆12分别与对应的面齿轮上的轮齿接触点位置相对应，加载杆12上的压头9与面齿轮的轮齿形成啮合关系，避免发生错位。

加载机构4的宽度方向上相对应的两个加载杆12内侧之间的距离略大于两个背对背面齿轮5的厚度，以便于方便地将加载机构4卡入两个背对背面齿轮5中，压头9与面齿轮5的轮齿相啮合。如果加载杆12内侧之间的距离过大，将影响压头9与面齿轮5上轮齿的啮合，无法进行弯曲应力测试。

加载机构4卡入两个背对背面齿轮5进行加载时，加载机构4上四个压头9分别与两个背对背面齿轮5上轮齿同时接触，形成四个接触点，这样在满足加大加载力的同时，保证加载力作用平稳。

使用时，先将两个背对背面齿轮固定安装于面齿轮安装轴上，两个背对背面齿轮5的一端通过轴肩固定，另一端利用套筒8固定；然后，将加载机构卡入两个背对背面齿轮上，加载机构上的四个压头分别与两个背对背面齿轮的轮齿形成啮合关系，然后通过加载机进行弯曲应力测试。

在实际工程应用中，可根据面齿轮内外半径确定加载机构长度，达到面齿轮与压头实现啮合时所要求的接触点位置控制。

可根据两个背对背面齿轮的厚度确定加载机构宽度，实现两个背对背面齿轮与压头在齿顶啮合加载的位置控制。

可更换不同参数的压头，实现压头与相同参数的面齿轮轮齿弯曲应力测试。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将本说明书看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种桥式四接触点背对背面齿轮弯曲应力测试机构，其特征在于：包括支架和加载机构，所述支架用于支撑两个背对背安装的面齿轮；

所述加载机构包括四根呈矩形分布的加载杆，加载杆的下部均安装压头；

所述加载机构中长度方向上同一侧的两个加载杆与同一面齿轮的轮齿位置对应，宽度方向上相对应的两个加载杆内侧之间的距离略大于两个背对背面齿轮的厚度；

所述加载机构卡入两个背对背面齿轮上，压头与面齿轮的接触面呈齿形设置；

所述四个加载杆上的压头与两个背对背面齿轮上的轮齿接触，形成啮合关系。

2.根据权利要求1所述的桥式四接触点背对背面齿轮弯曲应力测试机构，其特征在于：所述压头位于加载杆的中心线上。

3.根据权利要求1或2所述的桥式四接触点背对背面齿轮弯曲应力测试机构，其特征在于：所述压头与面齿轮的接触面采用渐开线齿形，与面齿轮的轮齿模数、压力角相一致。

4.根据权利要求3所述的桥式四接触点背对背面齿轮弯曲应力测试机构，其特征在于：所述支架包括两个支撑杆、面齿轮安装轴和轴向调整板，所述轴向调整板上设有两条平行的支撑杆安装槽，两个支撑杆分别固定在两条支撑杆安装槽中，两个支撑杆之间安装面齿轮安装轴，面齿轮安装轴与支撑杆安装槽相互垂直设置。

5.根据权利要求4所述的桥式四接触点背对背面齿轮弯曲应力测试机构，其特征在于：所述支撑杆包括上杆和下杆，所述下杆固定在轴向调整板上，上杆与下杆可拆卸式连接。

6.利用权利要求1所述桥式四接触点背对背面齿轮弯曲应力测试机构的测试方法，其特征在于包括以下过程：

1）、将两个面齿轮背对背固定安装于面齿轮支撑轴上，面齿轮的一端通过轴肩固定，另一端利用套筒固定；

2）、将加载机构卡入两个背对背面齿轮上，加载机构上的四个压头分别与两个背对背面齿轮的轮齿，形成啮合关系，然后进行弯曲应力测试；

3）、根据面齿轮内外半径确定加载机构长度，达到面齿轮与压头实现啮合时所要求的接触点位置控制；

根据两个面齿轮的厚度确定加载机构宽度，实现面齿轮与压头在齿顶啮合加载的要求；

更换不同参数的压头，实现压头与相同参数的面齿轮轮齿弯曲应力测试。