CN107991187B - 齿轮齿叶强度测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种齿轮齿叶强度测试装置及其测试方法。所述齿轮齿叶强度测试装置包括基座、定位件、齿条以及拉力计总成。所述定位件用于限定被测试齿轮的沿其周向转动的自由度；所述齿条供所述被测试齿轮啮合；在检测时，所述拉力计总成沿所述齿条啮合位置的切线方向移动，直至破坏被测试齿轮的齿叶，以检测所述被测试齿轮齿叶的强度。本发明齿轮齿叶强度测试装置结构设置精妙，使用较小的成本和简单的操作即可以测量出被测试齿轮齿叶的强度，有利于使用者合理根据齿轮齿叶的强度值选用合适的齿轮，进而为提高后续的生产装配以及使用中齿轮的使用安全性以及有效性。

Description

齿轮齿叶强度测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及齿轮齿叶强度测试领域，特别涉及一种齿轮齿叶强度测试装置及其测试方法。

背景技术

目前，齿轮大体分为塑胶齿轮和金属齿轮；塑胶齿轮具有质量轻、工作噪音小、耐磨损、无须润滑、可以成型较复杂的形状、大批量生产成本低等优点。但由于塑料本身具有收缩、吸水，相对金属强度也比较弱，对工作环境要求高，以及对温度较敏感等特性；因此，塑料齿轮同时就有精度低、寿命短、使用环境要求高等缺点。随着新材料的应用及制造技术的发展，塑料齿轮的精度越来越高，寿命也越来越长，并广泛应用于仪器、仪表、玩具、汽车、打印机等行业。由于市场上没有评估塑胶齿轮啮合强度的设备，因此当使用了啮合强度不适合的塑胶齿轮时，容易出现断齿现象，进而使得产品无法工作。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种齿轮齿叶强度测试装置及其测试方法，旨在准确的测试出齿轮的齿叶强度。

为实现上述目的，本发明提出的一种齿轮齿叶强度测试装置，包括：

基座；

定位件，固定在所述基座上，所述定位件供被测试齿轮连接，以限定被测试齿轮的沿其周向转动的自由度；

齿条，供所述被测试齿轮啮合；

拉力计总成，与所述齿条连接；在检测时，所述拉力计总成沿所述齿条啮合位置的切线方向移动，直至破坏被测试齿轮的齿叶，以检测所述被测试齿轮齿叶的强度。

优选地，所述限位件包括齿套；所述齿套包括主体，以及形成于所述主体一侧的啮合缺口；所述啮合缺口的侧壁具有多个第一齿叶，所述第一齿叶供所述被测试齿轮啮合。

优选地，多个所述第一齿叶与被测试齿轮齿叶总数的1/2～3/4的齿叶相啮合.

优选地，所述限位件还包括齿套滑块，所述齿套滑块与所述齿套连接；所述齿套滑块朝向所述基座的一侧具有第一导轨；所述基座对应所述第一导轨具有第一滑槽；

所述第一滑槽和/或所述第一导轨的长度方向与所述齿条啮合位置的切线方向的夹角范围为70°～110°。

优选地，所述齿条具有多种规格的齿叶，且至少具有一个与所述被测试齿轮的齿叶适配的齿叶。

优选地，所述齿轮齿叶强度测试装置还包括齿条滑块，所述齿条滑块与所述齿条连接，且与所述基座连接，所述齿条滑块朝向所述基座的一侧具有第二导轨，所述基座对应所述第二导轨具有第二滑槽；

所述第二滑槽和/或所述第二导轨的长度方向与所述齿条啮合位置的切线方向的夹角范围为-10°～10°。

优选地，所述齿轮齿叶强度测试装置还包括固定螺丝，所述固定螺丝沿所述第一导轨的延伸方向贯穿所述基座以及所述齿套滑块，以固定所述基座以及所述齿套滑块的相对位置。

优选地，所述拉力计总成包括螺杆支架、转盘、支撑件以及固定在所述支撑件上的拉力计，所述拉力计与所述齿条固定连接，且拉力计与所述齿条的拉力沿水平方向；

所述螺杆支架包括沿所述齿条啮合位置的切线方向延伸的螺杆，所述支撑件固定在所述螺杆上；所述螺杆的一端与所述基座螺纹连接，另一端与所述转盘固定连接，以在所述转盘转动时，所述拉力计相对所述齿条具有位移。

优选地，所述拉力计总成包括螺杆支架、转盘、支撑件以及固定在所述支撑件上的拉力计，所述拉力计与所述齿条固定连接，且所述拉力计与所述齿条的拉力沿水平方向；

所述螺杆支架包括沿所述齿条啮合位置的切线方向延伸的螺杆，以及至少两个与所述螺杆并行设置的滑杆；所述螺杆的一端与所述基座固定连接，另一端与所述转盘固定连接；所述滑杆贯穿所述支撑件；

所述支撑板与所述螺杆螺纹连接，以在所述转盘转动时，所述拉力计相对所述齿条具有位移。

本发明还提出一种轮齿叶强度测试方法，用于所述的齿轮齿叶强度测试装置，所述齿轮啮合强度测试方法包括如下步骤：

将被测试齿轮放入所述定位件内；

调整所述定位件使被测试齿轮与齿条啮合；

调节拉力计总成，使拉力计总成带动所述齿条沿所述齿条啮合位置的切线方向滑动，使齿条同被测试齿轮的齿叶挤压啮合；

当被测齿轮的齿叶断裂时，读取拉力计总成所测量的数值。

本发明技术方案一方面设置了用于限制被测试齿轮的周向自由度的限位件，一方面设置拉力计总成和齿条，在测试过程中，当拉力计总成带动所述齿条沿所述齿条啮合位置的切线方向移动时，所述被测试齿轮的齿叶与齿条的齿叶发生挤压，直至所述被测试齿轮的齿叶发生断裂，此时通过拉力计总成可以测量出此时所用的拉力，进而等效地测出被测试齿轮齿叶的强度值。本发明齿轮齿叶强度测试装置结构设置精妙，使用较小的成本和简单的操作即可以测量出被测试齿轮齿叶的强度，有利于使用者合理根据齿轮齿叶的强度值选用合适的齿轮，进而为提高后续的生产装配以及使用中齿轮的使用安全性以及有效性。进一步地，本发明技术方案也可用于检测塑胶齿轮注塑工艺是否可靠，避免出现产品正常受力出现断齿问题。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明齿轮齿叶强度测试装置一实施例的结构示意图；

图2为图1中齿轮齿叶强度测试装置另一角度的结构爆炸图；

图3为图1中被测试齿轮的结构示意图；

图4为图1中基座的结构示意图；

图5为图1中齿条的结构示意图；

图6为图1中齿套的结构示意图；

图7为图1中齿条滑块的结构示意图；

图8为图1中齿套滑块的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	基座	61	第二导轨
20	齿条	12	第二滑槽
				30	齿套	80	固定螺丝
40	拉力计总成	41	拉力计
				31	主体	42	螺杆
32	啮合缺口	43	支撑件
				33	第一齿叶33	44	转盘
50	齿套滑块	45	滑杆
				51	第一导轨	46	挡板
11	第一滑槽	47	挂钩
				60	齿条滑块	70	被测试齿轮

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种齿轮齿叶强度测试装置，用于测试齿轮的齿叶强度，在此所述齿轮可以为金属齿轮，优选针对塑胶齿轮。请参阅图1和图2，所述齿轮齿叶强度测试装置包括基座10、定位件、齿条20以及拉力计总成40。其中所述基座10起固定和支撑其他部件的作用，所述定位件固定在所述基座10上，所述定位件供被测试齿轮70连接，以限定被测试齿轮70的沿其周向转动的自由度；即当所述被测试齿轮70被定位件所固定，就无法沿其自身周向进行转动。所述齿条20供所述被测试齿轮70啮合；所述拉力计总成40与所述齿条20连接；在检测时，所述拉力计总成40沿所述齿条20啮合位置的切线方向移动，直至破坏被测试齿轮70的齿叶，以检测所述被测试齿轮70齿叶的强度。

本发明技术方案一方面设置了用于限制被测试齿轮70的周向自由度的限位件，一方面设置拉力计总成40和齿条20，在测试过程中，当拉力计总成40带动所述齿条20沿所述齿条20啮合位置的切线方向移动时，所述被测试齿轮70的齿叶与齿条20的齿叶发生挤压，直至所述被测试齿轮70的齿叶发生断裂，此时通过拉力计总成40可以测量出此时所用的拉力，进而等效地测出被测试齿轮70齿叶的强度值。本发明齿轮齿叶强度测试装置结构设置精妙，使用较小的成本和简单的操作即可以测量出被测试齿轮70齿叶的强度，有利于使用者合理根据齿轮齿叶的强度值选用合适的齿轮，进而为提高后续的生产装配以及使用中齿轮的使用安全性以及有效性。进一步地，本发明技术方案也可用于检测塑胶齿轮注塑工艺是否可靠，避免出现产品正常受力出现断齿问题。

请参阅图6，本方案中的限位件可以采用限位柱，所述限位柱位于待测齿轮的两齿叶之间；也可以采用夹持件，所述夹持件夹持所述待测齿轮的上下两表面，通过压力以限位所述被测试齿轮70的转动。本发明技术方案中，所述限位件采用与所述被测试齿轮70啮合的方式，以固定其周向自由度。具体地，所述限位件包括齿套30；所述齿套30包括主体31，以及形成于所述主体31一侧的啮合缺口32；所述啮合缺口32的侧壁具有多个第一齿叶33，所述第一齿叶33供所述被测试齿轮70啮合。所述啮合缺口32的形状与所述待测齿轮的形状相适配，以在所述被测试齿轮70放入所述啮合缺口32内时，所述被测试齿轮70的齿叶能够与所述第一齿叶33相啮合。本方案中，所述主体31的形状可以是多种，圆形、椭圆形或方形。由于所述被测试齿轮70大都为圆形，因此所述啮合缺口32呈不完整的圆形。所述第一齿叶33沿所述主体31的厚度方向延伸。

由于所述齿套30与所述齿条20均通过啮合方式与所述被测试齿轮70啮合，因此为了防止在测试过程中，被测试齿轮70与所述齿套30发生啮合的齿叶发生断裂，因此优选设置，所述被测试齿轮70与所述齿套30啮合的齿叶数量大于与所述齿条20啮合的齿叶数量。具体的，有多个第一齿叶33与所述被测试齿轮70啮合，多个所述第一齿叶33与被测试齿轮70齿叶总数的1/2～3/4的齿叶相啮合。在一优选方案中，多个所述第一齿叶33连续设置，且所述齿套30包裹被测齿轮2/3齿轮所占的周向长度。

请参阅图8，为了提高所述齿轮齿叶测试装置的测试灵活性，以便于测试人员操作，本方案中的所述限位件还包括齿套滑块50，所述齿套滑块50与所述齿套30连接；所述齿套滑块50与所述齿套30可以采用卡接或螺接方式。本方案中，通过螺钉依次穿过齿套30、齿套滑块50，以将两者固定在所述基座10上。所述齿套滑块50朝向所述基座10的一侧具有第一导轨51，所述基座10对应所述第一导轨51具有第一滑槽11；在测试过程中，测试人员可以将齿套滑块50沿所述第一滑槽11移动，以调整所述齿条20与所述被测试齿轮70的位置。所述第一滑槽11和/或所述第一导轨51的长度方向与所述齿条20啮合位置的切线方向呈一夹角，且该夹角的范围为70°～110°；优选该夹角为90°。此时所述齿套30的滑动方向与所述齿条20啮合位置的切线方向垂直，此时更有利于所述齿套30固定所述被测试齿轮70。

在测试人员调整好齿套30的位置后，需要将齿套30的位置固定，本方案中，所述齿轮齿叶强度测试装置还包括固定螺丝80，所述固定螺丝80沿所述第一导轨51的延伸方向贯穿所述基座10以及所述齿套滑块50，以固定所述基座10以及所述齿套滑块50的相对位置，进而固定了所述齿套30的位置。

请参阅图5，本方案中，当测试被测试齿轮70一个齿叶的强度时，可以设置所述齿条20具有一个齿叶，当测试被测试齿轮70若干连续齿叶，或断续齿叶综合的强度时，可以对应在所述齿条20上设置对应位置的齿叶。为了提高所述齿轮齿叶测试装置的适配性，以适配测试多种规格的齿轮，因此设置所述齿条20具有多种规格的齿叶，且至少具有一个与所述被测试齿轮70的齿叶适配的齿叶。本方案中，所述齿条20呈长条状，其齿叶设置沿其厚度方向设置。

请参阅图7，所述齿轮齿叶强度测试装置还包括齿条滑块60，所述齿条滑块60与所述齿条20连接，且与所述基座10连接。所述齿条滑块60与所述齿条20可以采用卡接或螺接方式。本方案中，通过螺钉依次穿过齿条20、齿条滑块60，以将两者固定在所述基座10上。为了提高便于测试人员调整齿条20与所述被测试齿轮70啮合的位置，所述齿条滑块60朝向所述基座10的一侧具有第二导轨61，所述基座10对应所述第二导轨61具有第二滑槽12；所述第二滑槽12和/或所述第二导轨61的长度方向与所述齿条20啮合位置的切线方向的夹角范围为-10°～10°。优选地，第二滑槽12和/或所述第二导轨61的长度方向与所述齿条20啮合位置的切线方向平行，以便于所述拉力计总成40拉动所述齿条20。

请参阅图4，本方案优选所述第一导轨51和第二导轨61呈垂直设置，显然此时所述第一滑槽11和第二滑槽12呈垂直设置；以使所述齿套30对所述被测试齿轮70的作用力与所述齿条20对所述被测试齿轮70的作用力夹角180°，从而使所述齿轮能够更有效的固定所述被测试齿轮70的周向自由度。另一方面，这样设置可以提高所述基座10的有效利用面积，减小整个齿轮齿叶强度测量装置的体积。

本方案中的拉力计总成40可以采用测试人员手持拉力计41以带动齿条20滑动，也可以采用自动化设备，以带动齿条20滑动。本方案中，所述拉力计总成40包括螺杆42支架、挡板46、转盘44、支撑件43以及固定在所述支撑件43上的拉力计41，所述拉力计41与所述齿条20固定连接，且拉力计41与所述齿条20的拉力沿水平方向；所述螺杆42支架包括沿所述齿条20啮合位置的切线方向延伸的螺杆42，所述支撑件43固定在所述螺杆42上；所述螺杆42的一端与所述基座10螺纹连接，另一端穿过所述挡板46与所述转盘44固定连接，以在所述转盘44转动时，所述拉力计41相对所述齿条20具有位移。

其中，所述拉力计41的测量端有挂钩47，对应的，所述齿条20朝向所述拉力计41的端部设有挂钩47，两挂钩47直接钩接，以实现所述拉力计总成40带动所述齿条20滑动的目的。为了克服拉力计41自身重力对测量结果的影响，因此本方案设置所述支撑件43优选呈板状，以支撑所述拉力计41，以及通过支撑件43尺寸的设置，以调整所述拉力计41的高度，以保证所述拉力计41与所述齿条20的拉力沿水平方向。

于本实施例中，当测试人员转动所述转盘44时，会带动所述螺杆42相对所述基座10转动，进而螺杆42的端部(转盘44所在侧)会相对所述基座10发生位移，具体方向需要考虑基座10与螺杆42的螺接方向。因此随着螺杆42发生位移，固定在所述螺杆42上的支撑件43和拉力计41也会发生位移，进而达到带动齿条20移动的目的。

在另一实施例中，所述螺杆42支架包括沿所述齿条20啮合位置的切线方向延伸的螺杆42，以及至少两个与所述螺杆42并行设置的滑杆45；所述螺杆42的一端与所述基座10固定连接，另一端与所述转盘44固定连接；所述滑杆45贯穿所述支撑件43；所述支撑板与所述螺杆42螺纹连接，以在所述转盘44转动时，所述拉力计41相对所述齿条20具有位移。此时，所述螺杆42无法相对所述基座10移动，但是随着螺杆42的转动，可以使所述支撑件43发生位移，同样实现了带动所述拉力计41位移的目的。所述滑杆45用于支撑所述支撑件43。

本发明技术方案还提出一种轮齿叶强度测试方法，用于的齿轮齿叶强度测试装置，该齿轮齿叶强度测试装置的具体结构参照上述实施例。所述齿轮啮合强度测试方法包括如下步骤：

将被测试齿轮70放入所述定位件内；

调整所述定位件的位置，使被测试齿轮70与齿条20啮合；

调节拉力计总成40，使拉力计总成40带动所述齿条20沿所述齿条20啮合位置的切线方向滑动，使齿条20同被测试齿轮70的齿叶挤压啮合；

当被测试齿轮70的齿叶断裂时，读取拉力计总成40所测量的数值。

具体地，测试人员首先将被测试齿轮70放入齿套30内，使被测试齿轮70与齿条20啮合，并通过调整齿套滑块50沿所述第一滑槽11滑动，以及调整齿条20沿所述第二滑槽12滑动，以调整齿条20与所述被测试齿轮70啮合，待位置调整好后，通过旋转固定螺丝80，以固定所述齿套滑块50。将拉力计41的挂钩47与所述齿轮上的挂钩47连接，同时旋转转盘44，使拉力计总成40带动所述齿条20沿所述齿条20啮合位置的切线方向滑动，使齿条20同被测试齿轮70的齿叶挤压啮合；同时拉力计41即会显示数值，直至被测试齿轮70的齿条20被折断，当被测试齿轮70的齿叶断裂时，此时拉力计41显示的数值则将不会变化，该数值则为被测试齿轮70的齿叶强度，或可以间接得出被测试齿轮70的齿叶强度。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种齿轮齿叶强度测试装置，其特征在于，包括：

基座；

定位件，固定在所述基座上，所述定位件供被测试齿轮连接，以限定被测试齿轮的沿其周向转动的自由度；

齿条，供所述被测试齿轮啮合；

拉力计总成，与所述齿条连接；在检测时，所述拉力计总成沿所述齿条啮合位置的切线方向移动，直至破坏被测试齿轮的齿叶，以检测所述被测试齿轮齿叶的强度；

所述定位件包括齿套；所述齿套包括主体，以及形成于所述主体一侧的啮合缺口；所述啮合缺口的侧壁具有多个连续设置的第一齿叶，所述第一齿叶供所述被测试齿轮啮合；

所述定位件还包括齿套滑块，所述齿套滑块与所述齿套连接；所述齿套滑块朝向所述基座的一侧具有第一导轨；所述基座对应所述第一导轨具有第一滑槽；

所述第一滑槽和/或所述第一导轨的长度方向与所述齿条啮合位置的切线方向的夹角范围为70°～110°。

2.如权利要求1所述的齿轮齿叶强度测试装置，其特征在于，多个所述第一齿叶与被测试齿轮齿叶总数的1/2～3/4的齿叶相啮合。

3.如权利要求1所述的齿轮齿叶强度测试装置，其特征在于，所述齿条具有多种规格的齿叶，且至少具有一个与所述被测试齿轮的齿叶适配的齿叶。

4.如权利要求3所述的齿轮齿叶强度测试装置，其特征在于，所述齿轮齿叶强度测试装置还包括齿条滑块，所述齿条滑块与所述齿条连接，且与所述基座连接，所述齿条滑块朝向所述基座的一侧具有第二导轨，所述基座对应所述第二导轨具有第二滑槽；

所述第二滑槽和/或所述第二导轨的长度方向与所述齿条啮合位置的切线方向的夹角范围为-10°～10°。

5.如权利要求1所述的齿轮齿叶强度测试装置，其特征在于，所述齿轮齿叶强度测试装置还包括固定螺丝，所述固定螺丝沿所述第一导轨的延伸方向贯穿所述基座以及所述齿套滑块，以固定所述基座与所述齿套滑块的相对位置。

6.如权利要求1至5任意一项所述的齿轮齿叶强度测试装置，其特征在于，所述拉力计总成包括螺杆支架、转盘、支撑件以及固定在所述支撑件上的拉力计，所述拉力计与所述齿条固定连接，且拉力计与所述齿条的拉力沿水平方向；

所述螺杆支架包括沿所述齿条啮合位置的切线方向延伸的螺杆，所述支撑件固定在所述螺杆上；所述螺杆的一端与所述基座螺纹连接，另一端与所述转盘固定连接，以在所述转盘转动时，所述拉力计相对所述齿条具有位移。

7.如权利要求1至5任意一项所述的齿轮齿叶强度测试装置，其特征在于，所述拉力计总成包括螺杆支架、转盘、支撑件以及固定在所述支撑件上的拉力计，所述拉力计与所述齿条固定连接，且所述拉力计与所述齿条的拉力沿水平方向；

所述螺杆支架包括沿所述齿条啮合位置的切线方向延伸的螺杆，以及至少两个与所述螺杆并行设置的滑杆；所述螺杆的一端与所述基座固定连接，另一端与所述转盘固定连接；所述滑杆贯穿所述支撑件；

所述支撑件与所述螺杆螺纹连接，以在所述转盘转动时，所述拉力计相对所述齿条具有位移。

8.一种轮齿叶强度测试方法，其特征在于，用于如权利要求1至7任意一项所述的齿轮齿叶强度测试装置，所述齿轮啮合强度测试方法包括如下步骤：

将被测试齿轮放入所述定位件内；

调整所述定位件的位置，使被测试齿轮与齿条啮合；

调节拉力计总成，使拉力计总成带动所述齿条沿所述齿条啮合位置的切线方向滑动，使齿条同被测试齿轮的齿叶挤压啮合；

当被测试齿轮的齿叶断裂时，读取拉力计总成所测量的数值。

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