CN108007620B - 一种测量齿轮啮合传动功率损耗装置及减速器效率测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测量齿轮啮合传动功率损耗装置及减速器效率测量方法，属于齿轮领域，包括电机、测功电机、转速转矩传感器和两个齿轮，齿轮包括轮盘和多个轮齿，轮盘上设置有中心孔和多个楔形槽，多个楔形槽沿中心孔的周向呈环形，且多个楔形槽间隔设置，楔形槽朝向中心孔的一端的宽度较大，轮齿卡接于楔形槽；两个齿轮啮合，电机的输出端通过转速转矩传感器与其中一个齿轮连接，另一个齿轮通过转速转矩传感器与测功电机连接。本发明提供的测量齿轮啮合传动功率损耗装置利用轮盘的大小来确定齿轮的直径，测量前，分别在轴上安装多个直径不同的轮盘，在检测完后可以直接将轮齿安装到另一个轮盘上，这样可以不用反复在轴上安装轮盘，操作起来更加方便。

Description

一种测量齿轮啮合传动功率损耗装置及减速器效率测量方法

技术领域

本发明涉及齿轮领域，具体而言，涉及一种测量齿轮啮合传动功率损耗装置及减速器效率测量方法。

背景技术

齿轮是指轮缘上有齿轮连续啮合传递运动和动力的机械元件，齿轮在传动中的应用很早就出现了。齿轮传动具有精度高，效率高的优点，在机械结构中，精度越高的机械对齿轮的要求也就越高，需要齿轮自身的精度非常高，且其传递效率精确可靠。

发明内容

本发明的目的在于提供一种齿轮传递效率检测装置，以检测各种齿轮能在传动过程中的效率。

本发明的目的在于提供一种减速器效率测量方法，以检测各种齿轮能在传动过程中的效率。

本发明是这样实现的：

基于上述的第一目的，本发明提供了一种测量齿轮啮合传动功率损耗装置，包括电机、测功电机、转速转矩传感器和两个齿轮，所述齿轮包括轮盘和多个轮齿，所述轮盘上设置有中心孔和多个楔形槽，多个所述楔形槽沿所述中心孔的周向呈环形，且多个所述楔形槽间隔设置，所述楔形槽朝向所述中心孔的一端的宽度较大，所述轮齿与所述轮盘可拆卸连接，所述轮齿卡接于所述楔形槽；两个所述齿轮啮合，所述电机的输出端通过所述转速转矩传感器与其中一个所述齿轮连接，另一个所述齿轮通过所述转速转矩传感器与所述测功电机连接。

本发明提供的测量齿轮啮合传动功率损耗装置利用轮盘的大小来确定齿轮的直径，测量前，分别在轴上安装多个直径不同的轮盘，在检测完后可以直接将轮齿安装到另一个轮盘上，这样可以不用反复在轴上安装轮盘，操作起来更加方便。

在本实施例的一种实施方式中：所述楔形槽的延伸方向与所述中心孔的轴心线平行，所述楔形槽沿所述轮盘的径向凹陷，所述楔形槽的槽口朝向所述轮盘的外缘面。

楔形槽可以对轮齿进行固定，同时还可以防止轮齿在轮盘上滑动。

在本实施例的一种实施方式中：所述轮盘还包括多个第一螺纹孔，所述第一螺纹孔与所述楔形槽连通，所述轮齿通过螺栓与所述轮盘连接，所述螺栓贯穿所述第一螺纹孔，所述螺栓伸出所述第一螺纹孔的一端与所述轮齿螺接。

轮齿通过螺栓与轮盘连接，安装和拆卸都十分方便，同时螺栓还可以避免轮齿沿轮盘的轴心线方向相对于轮盘滑动。

在本实施例的一种实施方式中：所述第一螺纹孔的轴心线与所述中心孔的轴心线平行，所述轮齿设置有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔沿所述轮齿的厚度方向延伸，所述第二螺纹孔的凹陷深度小于所述轮齿的厚度，所述第二螺纹孔的一端延伸至所述轮齿的端面，所述螺栓依次螺接于所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔。

第二螺纹孔可以与第一螺纹孔配合，同时，这种螺纹孔让螺栓只是位于轮齿的内部，避免螺栓对齿轮的工作造成影响。

在本实施例的一种实施方式中：所述测量齿轮啮合传动功率损耗装置还包括反锁结构，所述反锁结构包括两个反锁环，所述反锁环上设置有多个卡接部，多个所述卡接部沿所述反锁环的周向依次设置，所述卡接部的高度大于所述螺栓的螺距，所述卡接部之间形成卡接槽，两个所述反锁环设置有所述卡接部的一端相对设置，所述卡接部位于所述卡接槽内，所述反锁结构位于所述轮盘和所述螺栓之间，一个所述反锁环套与所述螺栓固定连接，另一个所述反锁环与所述轮盘固定连接。

在将轮齿安装到轮盘上时，两个反锁环上的卡接部之间相互卡接到对应的卡接槽内，由于螺栓在反向转动角度与卡接部宽度对应时，螺栓能上升的高度小于卡接块的高度，因此螺栓无法反向转动，这样可以让轮齿与轮盘连接的更加牢固，从而提高测量精度。

在本实施例的一种实施方式中：所述卡接部包括抵接面和滑动面，所述抵接面与所述反锁环的端面垂直设置，所述滑动面与所述抵接面倾斜设置，所述滑动面的一端与所述抵接面远离所述反锁环的一端连接，所述滑动面的另一端与相邻的所述卡接部的所述抵接面与所述反锁环的连接处连接。

采用这种结构反锁环的工作效果最佳。

在本实施例的一种实施方式中：所述轮盘上设置有安装槽，所述安装槽与所述第一螺纹孔连通，与所述轮盘固定连接的所述反锁环位于所述安装槽内，所述安装槽的深度大于所述反锁环的高度。

将反锁环安装到安装槽内，可以避免反锁环上的卡接部造成误伤。

在本实施例的一种实施方式中：所述齿轮还包括磁铁，所述磁铁的横截面呈梯形，所述磁铁安装于所述楔形槽，所述磁铁位于所述楔形槽的槽底，所述轮齿抵接于所述磁铁。

利用磁铁对轮齿提供吸力，从而将轮齿固定在轮盘上。

在本实施例的一种实施方式中：所述楔形槽沿所述中心孔的轴心线方向贯穿所述轮盘。

这样在安装和拆卸时更加的方便。

基于上述的第二目的，本发明还提供了一种减速器效率测量方法，包括如下步骤：

步骤S1：电机与测功电机的输出端分别通过转速转矩传感器连接一根齿轮轴，然后在两根齿轮轴上分别安装多个直径不同的轮盘，根据需要在对应直径的轮盘上安装轮齿，让安装了轮齿的两个轮盘相互啮合；

步骤S2：启动电机，电机的转速为N，测量电机的输入转矩和测功电机的输出转矩；

步骤S3：测量完成后，重新启动电机，令电机逆向转动，然后测量电机的输入转矩，以及测功电机的输出转矩。

本发明提供的减速器效率测量方法避免拆卸更换齿轮的麻烦，方便快捷。

与现有技术相比，本发明实现的有益效果是：

本发明提供的测量齿轮啮合传动功率损耗装置利用轮盘的大小来确定齿轮的直径，测量前，分别在轴上安装多个直径不同的轮盘，在检测完后可以直接将轮齿安装到另一个轮盘上，这样可以不用反复在轴上安装轮盘，操作起来更加方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要实用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图是本发明的一些实施方式，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示出了本发明实施例1提供的齿轮的示意图；

图2示出了本发明实施例1提供的轮盘的示意图；

图3示出了本发明实施例1提供的轮齿的示意图；

图4示出了本发明实施例1提供的齿轮的剖视图；

图5示出了本发明实施例1提供的轮盘的剖视图；

图6示出了本发明实施例1提供的轮齿的剖视图；

图7示出了本发明实施例1提供的测量齿轮啮合传动功率损耗装置的示意图；

图8示出了本发明实施例2提供的齿轮的剖视图；

图9示出了本发明实施例2提供的轮盘的剖视图；

图10示出了本发明实施例2提供的反锁结构的示意图；

图11示出了本发明实施例2提供的反锁环的示意图；

图12示出了本发明实施例3提供的齿轮的示意图；

图13示出了本发明实施例3提供的磁铁的示意图；

图14示出了本发明实施例3提供的轮盘的示意图。

图中：101-轮盘；102-轮齿；103-中心孔；104-楔形槽；105-螺栓；106-第一螺纹孔；107-第二螺纹孔；108-反锁结构；109-安装槽；110-反锁环；111-卡接部；112-卡接槽；113-抵接面；114-滑动面；115-磁铁；116-电机；117-转速转矩传感器；118-测功电机；119-轴。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面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了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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。

实施例1

参照图1至图7，本实施例提供了一种测量齿轮啮合传动功率损耗装置，包括电机116、测功电机118、转速转矩传感器117和两个齿轮，齿轮包括轮盘101和多个轮齿102，轮盘101上设置有中心孔103和多个楔形槽104，多个楔形槽104沿中心孔103的周向呈环形，且多个楔形槽104间隔设置，楔形槽104朝向中心孔103的一端的宽度较大，轮齿102与轮盘101可拆卸连接，轮齿102卡接于楔形槽104；两个齿轮啮合，电机116的输出端通过转速转矩传感器117与其中一个齿轮连接，另一个齿轮通过转速转矩传感器117与测功电机118连接。

本实施例提供的测量齿轮啮合传动功率损耗装置利用轮盘101的大小来确定齿轮的直径，测量前，分别在轴119上安装多个直径不同的轮盘101，在检测完后可以直接将轮齿102安装到另一个轮盘101上，这样可以不用反复在轴119上安装轮盘101，操作起来更加方便。

在本实施例的一种实施方式中：楔形槽104的延伸方向与中心孔103的轴心线平行，楔形槽104沿轮盘101的径向凹陷，楔形槽104的槽口朝向轮盘101的外缘面。

楔形槽104可以对轮齿102进行固定，同时还可以防止轮齿102在轮盘101上滑动。

在本实施例的一种实施方式中：轮盘101还包括多个第一螺纹孔106，第一螺纹孔106与楔形槽104连通，轮齿102通过螺栓105与轮盘101连接，螺栓105贯穿第一螺纹孔106，螺栓105伸出第一螺纹孔106的一端与轮齿102螺接。

轮齿102通过螺栓105与轮盘101连接，安装和拆卸都十分方便，同时螺栓105还可以避免轮齿102沿轮盘101的轴心线方向相对于轮盘101滑动。

在本实施例的一种实施方式中：第一螺纹孔106的轴心线与中心孔103的轴心线平行，轮齿102设置有第二螺纹孔107，第二螺纹孔107沿轮齿102的厚度方向延伸，第二螺纹孔107的凹陷深度小于轮齿102的厚度，第二螺纹孔107的一端延伸至轮齿102的端面，螺栓105依次螺接于第一螺纹孔106和第二螺纹孔107。

第二螺纹孔107可以与第一螺纹孔106配合，同时，这种螺纹孔让螺栓105只是位于轮齿102的内部，避免螺栓105对齿轮的工作造成影响。

实施例2

参照图8至图11，本实施例也提供了一种测量齿轮啮合传动功率损耗装置，本实施例是在实施例1的技术方案的基础上的进一步改进，实施例1描述的技术方案同样适用于本实施例，实施例1已公开的技术方案不再重复描述。

具体的，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例提供的测量齿轮啮合传动功率损耗装置还包括反锁结构108，反锁结构108包括两个反锁环110，反锁环110上设置有多个卡接部111，多个卡接部111沿反锁环110的周向依次设置，卡接部111的高度大于螺栓105的螺距，卡接部111之间形成卡接槽112，两个反锁环110设置有卡接部111的一端相对设置，卡接部111位于卡接槽112内，反锁结构108位于轮盘101和螺栓105之间，一个反锁环110套与螺栓105固定连接，另一个反锁环110与轮盘101固定连接。

在将轮齿102安装到轮盘101上时，两个反锁环110上的卡接部111之间相互卡接到对应的卡接槽112内，由于螺栓105在反向转动角度与卡接部111宽度对应时，螺栓105能上升的高度小于卡接块的高度，因此螺栓105无法反向转动，这样可以让轮齿102与轮盘101连接的更加牢固，从而提高测量精度。

其中，螺距是沿螺旋线方向量得的，相邻两螺纹之间的距离。一般指在螺纹螺距中螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。

在本实施例的一种实施方式中：卡接部111包括抵接面113和滑动面114，抵接面113与反锁环110的端面垂直设置，滑动面114与抵接面113倾斜设置，滑动面114的一端与抵接面113远离反锁环110的一端连接，滑动面114的另一端与相邻的卡接部111的抵接面113与反锁环110的连接处连接。

采用这种结构反锁环110的工作效果最佳。

轮盘101上设置有安装槽109，安装槽109与第一螺纹孔106连通，与轮盘101固定连接的反锁环110位于安装槽109内，安装槽109的深度大于反锁环110的高度。将反锁环110安装到安装槽109内，可以避免反锁环110上的卡接部111造成误伤。

实施例3

参照图12至图14，本实施例也提供了一种测量齿轮啮合传动功率损耗装置，本实施例是在实施例1的技术方案的基础上的进一步改进，实施例1描述的技术方案同样适用于本实施例，实施例1已公开的技术方案不再重复描述。

具体的，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例提供的测量齿轮啮合传动功率损耗装置的齿轮还包括磁铁115，磁铁115的横截面呈梯形，磁铁115安装于楔形槽104，磁铁115位于楔形槽104的槽底，轮齿102抵接于磁铁115。磁铁115依靠自身的磁性吸附在轮盘101上，安装轮齿102时，从侧面将轮齿102插入楔形槽104，依靠磁铁115的磁力和楔形槽104的摩擦力作用下固定。

楔形槽104沿中心孔103的轴心线方向贯穿轮盘101。这样在安装和拆卸时更加的方便。

实施例4

本实施例还提供了一种减速器效率测量方法，包括如下步骤：

步骤S1：电机116与测功电机118的输出端分别通过转速转矩传感器117连接一根齿轮轴119，在电机116的输出端设置有减速器，然后在两根齿轮轴119上分别安装多个直径不同的轮盘101，每个轮盘101上有不同数量的楔形槽104，楔形槽104的数量即齿轮的齿数，当测量不同齿数齿轮组的传动功率损耗，可将轮齿102安装在相应的轮盘101内使之完全啮合即可开始测量，根据需要在对应直径的轮盘101上安装轮齿102，让安装了轮齿102的两个轮盘101相互啮合；

步骤S2：启动电机，电机的转速为N，测量电机的输入转矩Tin和测功电机的输出转矩Tout；

步骤S3：测量完成后，卸下轮齿102，将轮齿102安装在另一组要测量的齿轮组的轮盘101上即可，避免拆卸更换齿轮的麻烦，方便快捷，为保证每个齿轮组在安装轮齿102后都能完全啮合，每组齿轮的中心距应该完全相同，重新启动电机，令电机逆向转动，然后测量电机的输入转矩Tin，以及测功电机的输出转矩Tout。

所求齿轮啮合传动的功率损耗为P＝(Tin-Tout)·N÷9550。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (7)

1.一种测量齿轮啮合传动功率损耗装置，其特征在于，包括电机、测功电机、转速转矩传感器和两个齿轮，所述齿轮包括轮盘和多个轮齿，所述轮盘上设置有中心孔和多个楔形槽，多个所述楔形槽沿所述中心孔的周向呈环形，且多个所述楔形槽间隔设置，所述楔形槽朝向所述中心孔的一端的宽度较大，所述轮齿与所述轮盘可拆卸连接，所述轮齿卡接于所述楔形槽；两个所述齿轮啮合，所述电机的输出端通过所述转速转矩传感器与其中一个所述齿轮连接，另一个所述齿轮通过所述转速转矩传感器与所述测功电机连接；

所述轮盘还包括多个第一螺纹孔，所述第一螺纹孔与所述楔形槽连通，所述轮齿通过螺栓与所述轮盘连接，所述螺栓贯穿所述第一螺纹孔，所述螺栓伸出所述第一螺纹孔的一端与所述轮齿螺接；

所述第一螺纹孔的轴心线与所述中心孔的轴心线平行，所述轮齿设置有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔沿所述轮齿的厚度方向延伸，所述第二螺纹孔的凹陷深度小于所述轮齿的厚度，所述第二螺纹孔的一端延伸至所述轮齿的端面，所述螺栓依次螺接于所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔；

所述测量齿轮啮合传动功率损耗装置还包括反锁结构，所述反锁结构包括两个反锁环，所述反锁环上设置有多个卡接部，多个所述卡接部沿所述反锁环的周向依次设置，所述卡接部的高度大于所述螺栓的螺距，所述卡接部之间形成卡接槽，两个所述反锁环设置有所述卡接部的一端相对设置，所述卡接部位于所述卡接槽内，所述反锁结构位于所述轮盘和所述螺栓之间，一个所述反锁环套与所述螺栓固定连接，另一个所述反锁环与所述轮盘固定连接。

2.根据权利要求1所述的测量齿轮啮合传动功率损耗装置，其特征在于，所述楔形槽的延伸方向与所述中心孔的轴心线平行，所述楔形槽沿所述轮盘的径向凹陷，所述楔形槽的槽口朝向所述轮盘的外缘面。

3.根据权利要求1所述的测量齿轮啮合传动功率损耗装置，其特征在于，所述卡接部包括抵接面和滑动面，所述抵接面与所述反锁环的端面垂直设置，所述滑动面与所述抵接面倾斜设置，所述滑动面的一端与所述抵接面远离所述反锁环的一端连接，所述滑动面的另一端与相邻的所述卡接部的所述抵接面与所述反锁环的连接处连接。

4.根据权利要求1所述的测量齿轮啮合传动功率损耗装置，其特征在于，所述轮盘上设置有安装槽，所述安装槽与所述第一螺纹孔连通，与所述轮盘固定连接的所述反锁环位于所述安装槽内，所述安装槽的深度大于所述反锁环的高度。

5.根据权利要求1所述的测量齿轮啮合传动功率损耗装置，其特征在于，所述齿轮还包括磁铁，所述磁铁的横截面呈梯形，所述磁铁安装于所述楔形槽，所述磁铁位于所述楔形槽的槽底，所述轮齿抵接于所述磁铁。

6.根据权利要求5所述的测量齿轮啮合传动功率损耗装置，其特征在于，所述楔形槽沿所述中心孔的轴心线方向贯穿所述轮盘。

7.一种减速器效率测量方法，其特征在于，基于权利要求1-6任意项所述测量齿轮啮合传动功率损耗装置，包括如下步骤：

步骤S1：电机与测功电机的输出端分别通过转速转矩传感器连接一根齿轮轴，然后在两根齿轮轴上分别安装多个直径不同的轮盘，根据需要在对应直径的轮盘上安装轮齿，让安装了轮齿的两个轮盘相互啮合；

步骤S2：启动电机，电机的转速为N，测量电机的输入转矩和测功电机的输出转矩；

步骤S3：测量完成后，重新启动电机，令电机逆向转动，然后测量电机的输入转矩Tin，以及测功电机的输出转矩Tout，求出齿轮啮合传动的功率损耗为P＝(Tin-Tout)·N÷9550。

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