CN109520730A - 功率封闭型小夹角相交轴齿轮试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率封闭型小夹角相交轴齿轮试验台，包括电动机、辅助齿轮箱、移动平台、旋转平台以及相互啮合的测试齿轮Ⅰ与测试齿轮Ⅱ。该试验台各部分构成一个功率封闭的系统，从而对损失功率进行弥补。通过移动平台实现了一个测试齿轮在X与Y两个自由度方向上的移动，通过旋转平台实现了另一个测试齿轮的角度旋转，能够满足变厚齿轮的平行轴安装以及一定角度范围内的相交轴安装，并模拟变厚齿轮的轴交角误差与安装距误差。可以对高速变厚齿轮的接触斑点、传动误差、传动效率、振动等进行试验。同时也可以用于研究轴交角误差、安装距误差对变厚齿轮的啮合性能的影响。

Description

功率封闭型小夹角相交轴齿轮试验台

技术领域

本发明属于齿轮试验台领域，具体涉及一种功率封闭型小夹角相交轴齿轮试验台。

背景技术

相交轴变厚齿轮传动是一种新型齿轮传动，其可通过调节轴向位置改变齿轮侧隙调节回差，具有精度高、回差小、强度大、刚性好等多种优点。但在实际工程中，由于加工及安装误差的存在，会对变厚齿轮副的接触状态产生较大影响，影响其啮合性能，尤其是安装距误差和轴交角误差。

目前，现有变厚齿轮试验台多为固定轴交角，整机功率为开放形式，主要进行整机振动和效率试验，还没有一种适合测定可调节相交轴变厚齿轮副啮合特性的试验台。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种功率封闭型小夹角相交轴齿轮试验台，以解决现有技术所存在的缺陷。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种功率封闭型小夹角相交轴齿轮试验台，包括电动机、辅助齿轮箱、移动平台、旋转平台以及相互啮合的测试齿轮Ⅰ与测试齿轮Ⅱ；其中辅助齿轮箱主要由箱体Ⅰ以及相互啮合的辅助齿轮Ⅰ、辅助齿轮Ⅱ组成，辅助齿轮Ⅰ与辅助齿轮Ⅱ均为斜齿圆柱齿轮且两齿轮对称设置在箱体Ⅰ中；旋转平台主要由箱体Ⅱ、蜗轮、蜗杆以及旋转平台本体组成；蜗杆穿插设置在箱体Ⅱ中且两端伸出箱体Ⅱ，通过交叉滚子轴承设置在箱体Ⅱ内的蜗轮与蜗杆相配合并由蜗杆带动转动，蜗杆一端设有手动摇柄，另一端设有刻度盘，刻度盘与固设在箱体Ⅱ上蜗杆出口端侧的指针盘相配合；箱体Ⅱ上设有弧形轨道，旋转平台本体与蜗轮相连接且其下端面处的轨道槽卡嵌在弧形轨道上，轨道槽处设有锁紧装置；电动机通过联轴器与辅助齿轮箱中的辅助齿轮Ⅰ一端相连，辅助齿轮Ⅰ另一端与第一伸缩型球笼式万向节的一端相连接，测试齿轮Ⅰ的传动轴安装在位于移动平台上的轴承座中，第一伸缩型球笼式万向节的另一端与测试齿轮Ⅰ的传动轴之间接有转速扭矩传感器Ⅰ；辅助齿轮Ⅱ的输出端连有扭矩加载器，扭矩加载器的另一端与第二伸缩型球笼式万向节的一端相连接，测试齿轮Ⅱ的传动轴安装在位于旋转平台本体上的轴承座中，第二伸缩型球笼式万向节的另一端与测试齿轮Ⅱ的传动轴之间接有转速扭矩传感器Ⅱ；移动平台为十字滑台；旋转平台本体上还设有加速度传感器。

进一步，测试齿轮Ⅰ与测试齿轮Ⅱ设置在箱体Ⅲ中；箱体Ⅲ的侧壁上开设有用于穿过测试齿轮Ⅰ传动轴以及测试齿轮Ⅱ传动轴的开口，开口处有对应设有密闭轴承和橡胶密封罩。

进一步，移动平台包括两个移动平板，两移动平板的上方均设置有滚动丝杠与导轨，各滚珠丝杠的一端头均连接有手动摇柄，其中一个移动平板设置在另一个移动平板的滚动丝杠与导轨上方，测试齿轮Ⅰ的传动轴轴承座设置在上层滚动丝杠上。

进一步，第一伸缩型球笼式万向节与第二伸缩型球笼式万向节均由球笼式万向联轴器接头和可伸缩传动轴组成，两个球笼式万向联轴器接头对应设置在可伸缩传动轴两端。

进一步，还包括底板，底板上设有安装槽；电动机、箱体Ⅰ、扭矩加载器、移动平台、旋转平台以及箱体Ⅲ分别通过支撑底座可拆卸设置在底板上。

本发明的有益效果在于：该试验台各部分构成一个功率封闭的系统，从而对损失功率进行弥补。通过移动平台实现了一个测试齿轮在X与Y两个自由度方向上的移动，通过旋转平台实现了另一个测试齿轮的角度旋转，满足了±0.05°的轴交角误差范围，能够满足变厚齿轮的平行轴安装以及一定角度范围内的相交轴安装(夹角范围在0-10°)，并模拟变厚齿轮的轴交角误差与安装距误差。可以对高速变厚齿轮的接触斑点、传动误差、传动效率、振动等进行试验。同时也可以用于研究轴交角误差、安装距误差对变厚齿轮的啮合性能的影响。测试齿轮箱上设置有密封罩机构，可以满足测试齿轮在任意轴交角的润滑。结构设计合理可靠，有效地解决了背景技术中存在的问题。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为伸缩型球笼式万向节的结构示意图；

图3为旋转平台的结构示意图；

图4为测试齿轮箱的结构示意图；

图5为移动平台的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图所示，一种功率封闭型小夹角相交轴齿轮试验台，包括电动机1、辅助齿轮箱2、移动平台3、旋转平台4以及测试齿轮箱5。

具体的，辅助齿轮箱2主要由箱体Ⅰ21以及相互啮合的斜齿圆柱齿轮组成，两斜齿圆柱齿轮分别作为辅助齿轮Ⅰ22与辅助齿轮Ⅱ23，辅助齿轮Ⅰ22与辅助齿轮Ⅱ23左右对称设置在箱体Ⅰ21中。测试齿轮箱5包括箱体Ⅲ51以及设置在箱体Ⅲ51内并相互啮合的测试齿轮Ⅰ52与测试齿轮Ⅱ53。

移动平台3为十字滑台，包括两个移动平板31，两移动平板31的上方均设置有滚动丝杠32与导轨33，各滚珠丝杠32的一端头均连接有手动摇柄34，其中一个移动平板31设置在另一个移动平板的滚动丝杠与导轨上方，通过旋转下层滚动丝杠32端头处的手动摇柄34，使上层移动平板31在下层滚动丝杠32的驱动下沿导轨33移动。测试齿轮Ⅰ52的传动轴轴承座6a设置在上层滚动丝杠上，同理，通过旋转上层滚动丝杠32端头处的手动摇柄34，使传动轴轴承座6a在上层滚动丝杠32的驱动下沿导轨33移动。以实现测试齿轮Ⅰ在X与Y两个自由度方向上的移动。

旋转平台4主要由箱体Ⅱ41、蜗轮42、蜗杆43以及旋转平台本体44组成；蜗杆43穿插设置在箱体Ⅱ41中且两端伸出箱体Ⅱ41，通过交叉滚子轴承45设置在箱体Ⅱ41内的蜗轮42与蜗杆43相配合并由蜗杆43带动转动，蜗杆43一端设有手动摇柄46，另一端设有刻度盘47，刻度盘47与固设在箱体Ⅱ41上蜗杆43出口端侧的指针盘48相配合；箱体Ⅱ41上设有弧形轨道49，旋转平台本体44与蜗轮42相连接且其下端面处的轨道槽卡嵌在弧形轨道49上，轨道槽处设有锁紧装置410。测试齿轮Ⅱ53的传动轴轴承座6b设置在旋转平台本体44上，以实现测试齿轮Ⅱ53的偏转角度调节。

该装置中，电动机1通过联轴器7与辅助齿轮箱中的辅助齿轮Ⅰ22相连，辅助齿轮Ⅰ22另一端与第一伸缩型球笼式万向节8a的一端相连接，测试齿轮Ⅰ52的传动轴轴承座6a设置在移动平台3中的上层滚动丝杠上，第一伸缩型球笼式万向节8a的另一端与测试齿轮Ⅰ52的传动轴之间设有转速扭矩传感器Ⅰ9，转速扭矩传感器Ⅰ9对应通过联轴器与第一伸缩型球笼式万向节8a以及测试齿轮Ⅰ传动轴相连；即辅助齿轮Ⅰ22通过第一伸缩型球笼式万向节8a与移动平台3连接。

与辅助齿轮Ⅰ22相啮合的辅助齿轮Ⅱ23的输出端一侧通过联轴器连有扭矩加载器10，扭矩加载器10的另一端通过联轴器与第二伸缩型球笼式万向节8b的一端相连接，测试齿轮Ⅱ53的传动轴轴承座6b设置在旋转平台本体44上，第二伸缩型球笼式万向节8b的另一端与测试齿轮Ⅱ53的传动轴之间设有转速扭矩传感器Ⅱ12，转速扭矩传感器Ⅱ12两端对应通过联轴器与第二伸缩型球笼式万向节8b以及测试齿轮Ⅱ传动轴相连；即辅助齿轮Ⅱ23通过第二伸缩型球笼式万向节8b与旋转平台4连接。旋转平台4的旋转平台本体44上还设有加速度传感器11

该装置中，电动机1通过辅助齿轮箱2输出，辅助齿轮Ⅰ22通过第一伸缩型球笼式万向节8a与移动平台3连接，扭矩加载器10通过第二伸缩型球笼式万向节8b与旋转平台4连接，移动平台3和旋转平台4的左侧连接有测试齿轮箱5，测试齿轮箱5中设置有相互啮合的测试齿轮Ⅰ52与测试齿轮Ⅱ53。移动平台3上方设置有转速扭矩传感器Ⅰ9，旋转平台4上方设置有转速扭矩传感器Ⅱ12与加速度传感器11；通过各部分构成一个功率封闭的系统，从而对损失功率进行弥补。

具体的，旋转平台本体44的偏转由的箱体Ⅱ41内部的蜗轮42、蜗杆43实现，摇动蜗杆43端头的手动摇柄46时，蜗杆43转动驱动蜗轮42转动，转动的蜗轮带动与之相连的旋转平台本体44，使得旋转平台本体44沿着箱体Ⅱ41上端面处的弧形轨道49偏转，旋转平台本体44偏转时，通过轴承座安装在旋转平台本体上方的测试齿轮Ⅱ53传动轴也旋转相应角度，与测试齿轮Ⅱ传动轴连接的第二伸缩型球笼式万向节8b通过调节可伸缩传动轴来满足调节之后轴的连接。蜗杆43另一端头处设有刻度盘47，而箱体Ⅱ41的外壁面上固设有指针盘48，安装后刻度盘47位于指针盘48外侧，转动蜗杆43时，刻度盘47相对于指针盘48转动，便于准确判断蜗杆43的转动角度。蜗轮42通过交叉滚子轴承45安装在箱体Ⅱ41上，交叉滚子轴承45可增强旋转平台的承重能力。此处旋转平台对测试齿轮Ⅱ角度的调节可使得测试齿轮Ⅱ实现特定轴交角安装并且模拟一定范围的轴交角误差。

当测试齿轮Ⅱ53形成一定的角度之后，再对应调节移动平台3中两滚动丝杠32端头处的处手动摇柄34，使安装在移动平台3上方的测试齿轮Ⅰ传动轴移动到相应的位置以满足两测试齿轮在轴交角调节之后能够啮合。

该装置能够满足变厚齿轮的平行轴安装以及一定角度范围内的相交轴安装(夹角范围在0-10°)，并模拟变厚齿轮的轴交角误差与安装距误差。可以对高速变厚齿轮的传动误差、振动进行试验。同时也可以用于研究轴交角误差、安装距误差对变厚齿轮的啮合性能的影响。该试验台中，试验齿轮的转速范围在500-3000r/min，整个传动系统加载的扭矩为50-3000Nm。

作为上述方案的进一步改进，箱体Ⅲ51的侧壁上开设有用于穿过测试齿轮Ⅰ传动轴以及测试齿轮Ⅱ传动轴的开口，开口处有对应设有密闭轴承54和橡胶密封罩55。这两处开口具有一定的宽度，同时在开口处有设置密闭轴承54和具有阶梯状结构的可动橡胶密封罩55，既满足传动轴的移动要求，又能实现封闭要求，从而保证其润滑性。

上述的第一伸缩型球笼式万向节8a与第二伸缩型球笼式万向节8b均由球笼式万向联轴器接头81和可伸缩传动轴82组成，两个球笼式万向联轴器接头81对应设置在可伸缩传动轴82两端。在测试齿轮Ⅰ52、测试齿轮Ⅱ53不同轴交角的情况下，满足角度的调节和传动比始终为1的条件。

作为上述方案的进一步改进，还包括底板13，底板上设有安装槽131；电动机1、箱体Ⅰ21、扭矩加载器10、移动平台3、旋转平台4以及箱体Ⅲ51分别通过支撑底座14可拆卸设置在底板13上。支撑底座14可调节高度，可拆卸式安装方便与底板上的安装槽相配合，从而实现对各部分间距离的调节。

上述的锁紧装置410用以实现轨道槽与弧形轨道49间的锁定，其可采用常规的锁紧机构，如通过设置在轨道槽上的旋钮螺杆顶压在弧形轨道49上，利用摩擦力进行锁定，或是在轨道槽中设置夹钳机构，通过夹钳机构的卡爪对弧形轨道49进行夹持锁定。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种功率封闭型小夹角相交轴齿轮试验台，其特征在于：包括电动机、辅助齿轮箱、移动平台、旋转平台以及相互啮合的测试齿轮Ⅰ与测试齿轮Ⅱ；

其中辅助齿轮箱主要由箱体Ⅰ以及相互啮合的辅助齿轮Ⅰ、辅助齿轮Ⅱ组成，辅助齿轮Ⅰ与辅助齿轮Ⅱ均为斜齿圆柱齿轮且两齿轮对称设置在箱体Ⅰ中；

旋转平台主要由箱体Ⅱ、蜗轮、蜗杆以及旋转平台本体组成；蜗杆穿插设置在箱体Ⅱ中且两端伸出箱体Ⅱ，通过交叉滚子轴承设置在箱体Ⅱ内的蜗轮与蜗杆相配合并由蜗杆带动转动，蜗杆一端设有手动摇柄，另一端设有刻度盘，刻度盘与固设在箱体Ⅱ上蜗杆出口端侧的指针盘相配合；箱体Ⅱ上设有弧形轨道，旋转平台本体与蜗轮相连接且其下端面处的轨道槽卡嵌在弧形轨道上；

电动机通过联轴器与辅助齿轮箱中的辅助齿轮Ⅰ一端相连，辅助齿轮Ⅰ另一端与第一伸缩型球笼式万向节的一端相连接，测试齿轮Ⅰ的传动轴安装在位于移动平台上的轴承座中，第一伸缩型球笼式万向节的另一端与测试齿轮Ⅰ的传动轴之间接有转速扭矩传感器Ⅰ；

辅助齿轮Ⅱ的输出端连有扭矩加载器，扭矩加载器的另一端与第二伸缩型球笼式万向节的一端相连接，测试齿轮Ⅱ的传动轴安装在位于旋转平台本体上的轴承座中，第二伸缩型球笼式万向节的另一端与测试齿轮Ⅱ的传动轴之间接有转速扭矩传感器Ⅱ；移动平台为十字滑台；旋转平台本体上还设有加速度传感器。

2.根据权利要求1所述的功率封闭型小夹角相交轴齿轮试验台，其特征在于：测试齿轮Ⅰ与测试齿轮Ⅱ设置在箱体Ⅲ中；箱体Ⅲ的侧壁上开设有用于穿过测试齿轮Ⅰ传动轴以及测试齿轮Ⅱ传动轴的开口，开口处有对应设有密闭轴承和橡胶密封罩。

3.根据权利要求1所述的功率封闭型小夹角相交轴齿轮试验台，其特征在于：移动平台包括两个移动平板，两移动平板的上方均设置有滚动丝杠与导轨，各滚珠丝杠的一端头均连接有手动摇柄，其中一个移动平板设置在另一个移动平板的滚动丝杠与导轨上方，测试齿轮Ⅰ的传动轴轴承座设置在上层滚动丝杠上。

4.根据权利要求1所述的功率封闭型小夹角相交轴齿轮试验台，其特征在于：第一伸缩型球笼式万向节与第二伸缩型球笼式万向节均由球笼式万向联轴器接头和可伸缩传动轴组成，两个球笼式万向联轴器接头对应设置在可伸缩传动轴两端。

5.根据权利要求2所述的功率封闭型小夹角相交轴齿轮试验台，其特征在于：还包括底板，底板上设有安装槽；电动机、箱体Ⅰ、扭矩加载器、移动平台、旋转平台以及箱体Ⅲ分别通过支撑底座可拆卸设置在底板上。

6.根据权利要求1所述的功率封闭型小夹角相交轴齿轮试验台，其特征在于：轨道槽处设有锁紧装置。