CN107664578A - 齿轮通用弯曲疲劳试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种齿轮通用弯曲疲劳试验装置，包括试验支座、齿轮支撑轴、T形压桥、压力点调整块、自由压块、锁紧螺母和轴颈调整瓦片，所述试验支座为U型结构，U型结构的两端开设有用于支撑齿轮支撑轴的支撑孔，支撑孔为半孔支撑结构；所述T形压桥为左右对称结构，两侧均是先后安装有压力点调整块、自由压块、锁紧螺母；所述自由压块的另一端设有楔形压头。本发明具有以下优势：在传统齿轮双齿脉动加载试验方法的工装基础上增加轴颈调整瓦片、自由压块、压力点调整块等结构而发明的新型通用齿轮弯曲疲劳试验装置。其可以满足不同型式齿轮(直齿或斜齿)，不同规格大小，不同压力点位置要求的齿轮弯曲疲劳试验。

Description

齿轮通用弯曲疲劳试验装置

技术领域

本发明属于齿轮试验装置技术领域，尤其是涉及一种齿轮通用弯曲疲劳 试验装置。

背景技术

发动机整机结构当中齿轮传动机构是主要的动力输出与扭矩传递机构， 其主要作用就是驱动配气、供油、冷却等机构进行协调工作。而其中的传动 齿轮是该机构的关键零件，工作中齿轮轮齿承受弯曲、振动、冲击等周期载 荷的作用，其结构强度及疲劳可靠性至关重要。特别是齿轮轮齿根部圆角处 应力水平较高，主要是由于齿轮轴过盈装配、扭矩传递时齿面承受冲击、啮 合作用下产生弯曲变形所致。交变载荷作用下圆角处往往会出现根部开裂、 轮齿断裂等故障。

产品开发阶段为了确定齿轮弯曲疲劳强度可采用齿轮台架运转试验、也 可采用齿轮轮齿脉动加载试验。

齿轮台架运转试验是将试验齿轮副安装在齿轮试验机上进行负荷运转 试验直至轮齿出现弯曲疲劳失效或齿根应力循环次数达到规定的循环基数。 该试验方法过程繁琐、费用高、风险大、效率低。但是，试验齿轮工作环境 真实，载荷综合作用明显，可信度高等。

齿轮轮齿脉动加载试验是在高频脉动疲劳试验机上利用专门的夹具对 试验齿轮进行脉动加载以一定载荷系数与循环基数为考核目标，根据试验结 果判定该齿轮弯曲疲劳强度。

齿轮轮齿脉动加载试验方法对齿轮轴双支撑定位，跨齿加载，高频激励 作用。该试验方法过程简单，装配方便，试验频率高，成本低，试验齿轮数 量需求少，重复利用率高，载荷控制方便等。缺点是载荷作用单一，模拟度 低，工装专用性强。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种齿轮通用弯曲疲劳试验装置，以满足不 同型式齿轮(直齿或斜齿)，不同规格大小，不同压力点位置要求的齿轮弯 曲疲劳试验。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

齿轮通用弯曲疲劳试验装置，包括试验支座、齿轮支撑轴、T形压桥、 压力点调整块、自由压块、锁紧螺母和轴颈调整瓦片，

所述试验支座为U型结构，U型结构的两端开设有用于支撑齿轮支撑轴 的支撑孔，支撑孔为半孔支撑结构，且支撑孔处均设置轴颈调整瓦片，所述 齿轮支撑轴落座于试验支座的支撑孔内并且可以自由旋转；

所述T形压桥为左右对称结构，两侧均是先后安装有压力点调整块、自 由压块、锁紧螺母，两个所述自由压块可自由转动；所述自由压块的另一端 设有用于与试验齿轮的考核齿齿面接触的楔形压头。

进一步的，所述齿轮支撑轴上安装有螺纹挡圈，试验时，试验齿轮一端 与齿轮支撑轴的轴肩贴合，另一端与螺纹挡圈接触。

进一步的，所述试验支座底板开设连接孔用于与试验机工作台的螺栓连 接。

进一步的，所述齿轮支撑轴轴线方向受到齿轮支撑轴前后端设置的凸沿 限制。

进一步的，所述T形压桥上部设有连接螺纹，用于与试验机连接盘的刚 性连接。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

(1)本发明是在传统齿轮双齿脉动加载试验方法的工装基础上增加轴 颈调整瓦片、自由压块、压力点调整块等结构而发明的新型通用齿轮弯曲疲 劳试验装置。其可以满足不同型式齿轮(直齿或斜齿)，不同规格大小，不 同压力点位置要求的齿轮弯曲疲劳试验。

(2)其结构简单，机械强度高，承载稳定，装配方便，调整灵活、制 造成本低，功能齐全。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的 示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在 附图中：

图1为本发明实施例所述齿轮通用弯曲疲劳试验装置的结构示意图；

图2为图1的A-A面剖视图。

附图标记说明：

1-试验支座，2-齿轮支撑轴，3-T形压桥，4-压力点调整块，5-自由压 块，6-锁紧螺母，7-螺纹挡圈，8-轴颈调整瓦片，9-试验齿轮。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特 征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

齿轮通用弯曲疲劳试验装置，如图1、2所示，包括试验支座1、齿轮支 撑轴2、T形压桥3、压力点调整块4、自由压块5、锁紧螺母6、螺纹挡圈7 和轴颈调整瓦片8，

所述试验支座1为U型结构，U型结构的两端开设有用于支撑齿轮支撑 轴2的支撑孔，支撑孔为半孔支撑结构，并且为一次装夹加工完成，保证两 半孔同轴度及水平要求；所述试验支座1的支撑孔处均设置轴颈调整瓦片8， 用于适应不同试验齿轮9的轴颈需求。

所诉齿轮支撑轴2落座于试验支座1的支撑孔内并且可以自由旋转；所 述试验齿轮9与齿轮支撑轴2相应轴颈或过盈或间隙配合，主要是由该试验 齿轮9在整机装配当中的实际状态决定；所述螺纹挡圈7安装在齿轮支撑轴 2上，当试验齿轮9一端与齿轮支撑轴2的轴肩贴合，另一端与螺纹挡圈7 接触，防止其轴向窜动。

所述自由压块5共计两件，分别安装于T形压桥3的两侧的相应轴颈上， 并能够自由转动；自由压块5的下部承压面用于与试验齿轮9的考核齿齿面 接触。所述T形压桥3为左右对称结构，两侧均是先后安装有压力点调整块 4、自由压块5、锁紧螺母6；所述自由压块5远离T形压桥3的一端设有楔 形压头，所述楔形压头的尺寸来满足不同齿数、不同模数等结构参数试验齿 轮9的弯曲疲劳试验的需求。

所述轴颈调整瓦片8与试验支座1的支撑孔为小过盈配合，保证其贴合 度。

所述试验支座1底板开设连接孔用于与试验机工作台的螺栓连接。

齿轮支撑轴2轴线方向受到齿轮支撑轴2前后端设置的凸沿限制，可以 防止其轴向窜动。

所述T形压桥3上部设有连接螺纹，用于与试验机连接盘的刚性连接。

本装置的结构调整原理：

主要特点是结构可调与压力接触区域自适应。该装置结构可调一方面表 现在随着试验齿轮9的结构不同，通过调整齿轮支撑轴2的直径、自由压块 5的楔形压头的尺寸来满足不同齿数、不同模数等结构参数试验齿轮9的弯 曲疲劳试验的需求。另一方面，更换不同厚度的压力点调整块4可满足不同 压力点位置需求的齿轮弯曲疲劳试验。该装置压力接触区域自适应是指当试 验齿轮9的结构型式不同时(直齿或斜齿齿轮)自由压块5可以随着不同齿 轮螺旋角的大小及两侧考核单齿的上下倾斜方向在试验载荷作用下自由旋 转，以及齿轮支撑轴2的小幅自由转动调整，最终满足齿轮实际工况状态下 全接触的模拟要求，保证压力区域的接触充分，承载合理。

结构连接与防松紧固

齿轮通用弯曲疲劳试验装置各零件之间主要依靠轴孔相互配合与螺纹 锁紧实现。其中试验支座1与轴颈调整瓦片8为小过盈配合，齿轮支撑轴2 与试验齿轮9或过盈或间隙配合(实机决定)；齿轮支撑轴2与轴颈调整瓦 片8，T形压桥3与压力点调整块4、自由压块5均为小间隙配合；锁紧螺母 6和螺纹挡圈7分别用于自由压块5位置锁紧和试验齿轮轴向窜动。预紧方 式则按照各自的相应规范执行。

本装置的弯矩模拟与载荷控制：

在试验过程当中采用的是齿轮轮齿脉动加载的方法，其所施加的试验载 荷为该齿轮实际所承受的最大工作载荷为基础，根据试验目标设置载荷系 数，并通过受力分析与载荷分配计算确定单齿所受作用力。高频试验机通过 软件控制和工装定位将此作用力施加于与齿轮基圆相切的位置上，在高频动 态激励的驱动下齿轮轮齿交变弯曲变形。齿轮轮齿的根部圆角位置应力水平 在既定的载荷控制下交变脉动变化，从而达到齿轮弯曲疲劳考核的目的。

所述自由压块5可以在T形压桥3的横置轴颈上自由旋转，随着齿轮型 式不同(直齿或斜齿)可以根据齿轮轮齿螺旋角不同可自我调整，并且齿轮 可以随着支撑轴自由转动，保证自由压块5与齿面的完全接触，载荷施加均 匀，载荷左右分配合理。

本装置通过轴颈调整瓦片8的内径调整、自由压块5更换可以实现一定 范围内的不同大小，不同齿轮型式的齿轮弯曲疲劳试验，其通用性高、适应 能力强、二次投入小。

本发明装置可以更换压力点调整块4来满足不同压力点位置要求的齿轮 弯曲疲劳试验，承载位置可控；试验支座1的支撑孔为同轴线半圆孔，水平 定位准确，载荷施加精度高；齿轮支撑轴2随着试验载荷的作用自由转动可 保证两作用点载荷相等，左右单齿弯矩作用一致，试验结果可比性强。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本 发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在 本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.齿轮通用弯曲疲劳试验装置，其特征在于：包括试验支座、齿轮支撑轴、T形压桥、压力点调整块、自由压块、锁紧螺母和轴颈调整瓦片，

所述试验支座为U型结构，U型结构的两端开设有用于支撑齿轮支撑轴的支撑孔，支撑孔为半孔支撑结构，且支撑孔处均设置轴颈调整瓦片，所述齿轮支撑轴落座于试验支座的支撑孔内并且可以自由旋转；

所述T形压桥为左右对称结构，两侧均是先后安装有压力点调整块、自由压块、锁紧螺母，两个所述自由压块可自由转动；所述自由压块的另一端设有用于与试验齿轮的考核齿齿面接触的楔形压头。

2.根据权利要求1所述的齿轮通用弯曲疲劳试验装置，其特征在于：所述齿轮支撑轴上安装有螺纹挡圈，试验时，试验齿轮一端与齿轮支撑轴的轴肩贴合，另一端与螺纹挡圈接触。

3.根据权利要求1所述的齿轮通用弯曲疲劳试验装置，其特征在于：所述试验支座底板开设连接孔用于与试验机工作台的螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的齿轮通用弯曲疲劳试验装置，其特征在于：所述齿轮支撑轴轴线方向受到齿轮支撑轴前后端设置的凸沿限制。

5.根据权利要求1所述的齿轮通用弯曲疲劳试验装置，其特征在于：所述T形压桥上部设有连接螺纹，用于与试验机连接盘的刚性连接。