CN110160766B - 一种可调式板簧疲劳试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调式板簧疲劳试验装置，在需要改变疲劳试验机的振动幅值时，该装置提供了一种可以无需停机、无需更换连杆零件、在线调节振动幅值的试验方案。由一组定轴轮系和周转轮系构成的减速箱1与双曲柄滑块机构2联接，双曲柄滑块机构2中的滑块210与试验平台3联接共同构成一种疲劳试验装置。通过控制两根输出轴(第一输出轴15和第二输出轴117)的转速比和转动时间，调节第一曲柄26与第二曲柄27之间的初始相位差来改变滑块的行程，从而在线调节疲劳试验机的振动幅值，改善了传统机械式曲柄滑块板簧疲劳试验机的性能。

Description

一种可调式板簧疲劳试验装置

技术领域

本发明属于板簧疲劳试验检测装置，特别是指一种板簧上下振动且振幅可调节试验装置。

背景技术

钢板弹簧简称板簧，通常由多片长度不等和曲率不同的钢板构成。它作为一种弹性元件，在实际路面工况下板簧吸收路面对车轮的冲击力而变形，有缓冲和减震的作用，板簧在汽车纵向布置时还具有导向功能。板簧因其结构简单，成本低廉，拆装便捷等优点，目前被广泛应用于汽车的悬架中，尤其是大中型货车以及客车中。疲劳试验是板簧最重要的试验之一，板簧常见的失效形式有断裂和塑性变形两种，利用板簧疲劳试验机对板簧进行疲劳试验，通过模拟零件工况结合理论计算分析对板簧寿命进行评估。

目前机械式板簧疲劳试验机使用曲柄滑块结构输出振动幅值，结构简单、可靠性好。但是传统的曲柄滑块机构板簧疲劳试验机在调节滑块振幅时需要停机更换部件来变换振幅大小，可操作性不好，无法做到在线不停机调节。

因此，目前迫切需要设计一种振动频率高，无需停机、无需更换连杆零件、在线调节振动幅值的试验方案。它将有助于汽车板簧更高效的进行疲劳试验，显著的降低试验的时间成本。

发明内容

本发明提出了一种用于板簧疲劳试验装置，解决了传统机械式曲柄滑块疲劳试验机无法在线调节板簧振动幅值的问题，可调式板簧疲劳试验装置通过在线改变两曲柄初始相位差来调节板簧振动幅值，并且振幅平稳性好，试验效率得到了提高。

本发明通过以下技术方案实施：

一种可调式板簧疲劳试验装置，包括减速箱，双曲柄滑块机构以及试验平台；所述减速箱中第一输出轴和第二输出轴与双曲柄滑块机构联接，输出转速与转矩；所述双曲柄滑块机构与所述试验平台相连，输出一定频率的振幅。

通过采用上述方案，所述减速箱由一组定轴轮系和周转轮系构成，包括箱体，箱盖，第一输入轴，一号齿轮，第一输出轴，二号齿轮，第三齿轮轴，三号齿轮，太阳轮，第四齿轮轴，行星轮，六号齿轮，行星架，七号内齿轮，八号齿轮，系杆，第二输出轴，蜗轮，蜗杆轴，箱体轴槽，箱盖轴槽，轴承，第一支架，第二支架，第一轴承端盖，第二轴承端盖，第三轴承端盖，轴承盖。

所述第一输入轴通过所述轴承转动连接所述箱体上的所述箱体轴槽内，轴承安装于第一输入轴后，在箱体安装所述第一轴承端盖，并用螺栓将第一轴承端盖与箱体进行固定；所述一号齿轮固定在第一输入轴上，一号齿轮与所述二号齿轮和所述三号齿轮相啮合；二号齿轮固定于所述第一输出轴上，第一输出轴通过轴承转动连接箱体上的箱体轴槽内；二号齿轮固定于第一输出轴上，输出端用螺栓将所述第二轴承端盖与箱体进行固定，第一输出轴另一端用螺栓将所述轴承盖与箱体进行固定。

所述三号齿轮固定于所述第三齿轮轴上，第三齿轮轴通过轴承转动连接箱体上的箱体轴槽内；第三齿轮轴一端用螺栓将轴承盖与箱体进行固定；所述太阳轮置于所述行星架内并固定于第三齿轮轴上，太阳轮与行星轮啮合；所述第四齿轮轴设置在行星架通孔内部，且与通孔过盈配合；行星轮内孔设置轴承，并固定于第四齿轮轴上；所述七号内齿轮一体化设置于所述行星架的内孔壁上，七号内齿轮与所述八号齿轮啮合，八号齿轮一体化设置于所述第二输出轴上；第二输出轴通过轴承转动安装在所述系杆内孔上；所述六号齿轮固定于系杆内壁上，行星轮与六号齿轮相啮合；系杆通过轴承转动固定在箱体轴槽上；蜗轮设置在系杆端面上，蜗轮与蜗杆轴啮合；蜗杆轴两端设置在第一支架与第二支架上，箱盖通过螺栓与箱体固定。

所述双曲柄滑块机构包括第三支架，第四支架，第一曲柄轴，第二曲柄轴，第一曲柄，第二曲柄，第一连杆，第二连杆，第三连杆，滑块，连杆轴。

所述第一曲柄轴通过所述联轴器与所述第一输出轴连接，第一曲柄轴转动固定在所述第三支架上，所述第一曲柄与第一曲柄轴转动连接；所述第二曲柄轴通过联轴器与所述第二输出轴连接，第二曲柄轴转动固定在所述第四支架上，所述第二曲柄与第二曲柄轴转动连接，驱动曲柄做周转运动；所述第一连杆小头端设置于第一曲柄凸圆柱上，所述第二连杆小头端设置于第二曲柄凸圆柱上，第一连杆大头端与第二连杆大头端通过所述连杆轴转动固定；所述第三连杆小头端通过连杆轴与第一连杆和第二连杆转动连接，第三连杆大头端通过轴瓦与所述滑块转动连接。

所述试验平台包括导轨，第一导轨支柱，第二导轨支柱，第一托辊小车，第二托辊小车，板簧卡位，试验板簧。

所述第一导轨支柱和所述第二导轨支柱固定于地面上，所述导轨设置于第一导轨支柱和第二导轨支柱上；所述第一托辊小车和所述第二托辊小车设置于所述导轨的凹槽上，且第一托辊小车和第二托辊小车为对称设置；滑块设置于导轨的空心槽内，做上下移动；所述板簧卡位与滑块固定连接，将所述试验板簧中间安装于板簧卡位，板簧两端卷耳固定于第一托辊小车和第二托辊小车上。

板簧疲劳试验机不同工况：

工况一，在不需要调整第一曲柄轴和第二曲柄轴的初始相位差时，蜗杆轴制动装置卡紧，六号齿轮固定，此时减速箱周转轮系变为行星轮系；第一输出轴与第二输出轴输出转速相同，驱动第一曲柄轴和第二曲柄轴；

工况二，当需要调整第一曲柄轴和第二曲柄轴的初始相位差时，制动装置松开，蜗杆有外接的伺服电机驱动；此时减速为箱周转轮系，n₁₉为太阳轮转速，n₁₁₂为六号齿轮转速，设涡轮齿数为z，蜗杆为单头且转速为n_d；两个曲柄在一秒钟之内调整的角度差为：

根据板簧振幅大小与两曲柄初始相位差之间相对应的关系，当需要改变板簧振动幅值，只需要设置相对应的蜗杆转速n_d即可。

附图说明

图1是本发明总体结构的示意图

图2是本发明所述减速箱结构的示意图

图3是图1减速箱A处的局部放大图

图4是本发明所述减速箱的传动系统简图

图5是图1的X向的主视图

图6是双曲柄滑块机构的简图

主要元件符号说明：

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“联接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种可调式板簧疲劳试验装置，如图1所示，包括减速箱1，双曲柄滑块机构2以及试验平台3；

如图2、图3和图4所示，所述减速箱1由一组定轴轮系和周转轮系构成，包括箱体11，箱盖12，第一输入轴13，一号齿轮14，第一输出轴15，二号齿轮16，第三齿轮轴17，三号齿轮18，太阳轮19，第四齿轮轴110，行星轮111，六号齿轮112，行星架113，七号内齿轮114，八号齿轮115，系杆116，第二输出轴117，蜗轮118，蜗杆轴119，箱体轴槽120，箱盖轴槽121，轴承122，第一支架123，第二支架124，第一轴承端盖125，第二轴承端盖126，第三轴承端盖127，轴承盖128。

箱体11与箱盖12相接触的一侧的端面上开设有三个中心轴线平行的箱体轴槽120，箱盖12与箱体11接触的一侧端面上设有与箱体轴槽120配合的箱盖轴槽121，当箱体11与箱盖12装配后，箱体轴槽120与箱盖轴槽121形成一个圆孔。

第一输入轴13为阶梯轴结构，为悬臂梁结构，所述第一输入轴13通过轴承122转动连接箱体11上的箱体轴槽120内，所述轴承122安装于所述第一输入轴13后，在箱体11安装第一轴承端盖125，并用螺栓将第一轴承端盖125与箱体11进行固定；一号齿轮14固定在第一输入轴13上，一号齿轮14与二号齿轮16和三号齿轮18相啮合。

二号齿轮16固定于第一输出轴15上，第一输出轴15通过轴承122转动连接箱体11上的箱体轴槽120内；二号齿轮16固定于第一输出轴15上，输出端用螺栓将第二轴承端盖126与箱体11进行固定，第一输出轴15另一端用螺栓将轴承盖128与箱体11进行固定。

三号齿轮18固定于第三齿轮轴17上，第三齿轮轴17通过轴承122转动连接箱体11上的箱体轴槽120内；第三齿轮轴17一端用螺栓将轴承盖128与箱体11进行固定；太阳轮19置于行星架111内并固定于第三齿轮轴17上，太阳轮19与行星轮111啮合；第四齿轮轴110设置在行星架通孔内部，且与通孔过盈配合；行星轮111内孔设置轴承122，并固定于第四齿轮轴110上；七号内齿轮114一体化设置于行星架113的内孔壁上，七号内齿轮114与八号齿轮115啮合，八号齿轮115一体化设置于第二输出轴117上；第二输出轴117通过轴承122转动安装在系杆116内孔上。

六号齿轮112固定于系杆116内壁上，行星轮111与六号齿轮112相啮合；系杆116通过轴承122转动固定在箱体轴槽120上；蜗轮118设置在系杆116端面上，蜗轮118与蜗杆轴119啮合；蜗杆轴119两端设置在第一支架123与第二支架124上，箱盖12通过螺栓与箱体11固定，至此整个减速箱安装完毕。

在正常疲劳试验工况Ⅰ下，蜗杆轴119由制动装置固定不动，工况Ⅰ下减速箱1实际上是由一组定轴轮系和行星轮系构成；

在调节板簧振幅工况Ⅱ下，蜗杆轴119可以转动，由一端联接的伺服电机控制转速；工况Ⅱ下减速箱1有两根输入轴，即：第一输入轴13和蜗杆轴119。

如图4和图5所示，双曲柄滑块机构2包括第三支架22，第四支架23，第一曲柄轴24，第二曲柄轴25，第一曲柄26，第二曲柄27，第一连杆28，第二连杆29，第三连杆210，滑块211，连杆轴212；第一曲柄轴24通过联轴器21与第一输出轴15连接，第一曲柄轴24转动固定在第三支架22上，第一曲柄26与第一曲柄轴24转动连接；第二曲柄轴25通过联轴器21与第二输出轴117连接，第二曲柄轴25转动固定在第四支架23上，第二曲柄27与第二曲柄轴25转动连接，驱动曲柄做周转运动，第一曲柄26和第二曲柄27初始位置平行。

第一连杆28小头端设置于第一曲柄26凸圆柱上，第二连杆29小头端设置于第二曲柄27凸圆柱上，第一连杆28大头端与第二连杆29大头端通过连杆轴212转动固定；第三连杆210小头端通过连杆轴212与第一连杆28和第二连杆29转动连接，第三连杆210大头端通过轴瓦与滑块211转动连接。

如图1所示，试验平台3包括导轨31，第一导轨支柱321，第二导轨支柱322，第一托辊小车331，第二托辊小车332，板簧卡位34，试验板簧35；所述第一导轨支柱321和所述第二导轨支柱322固定于地面上，所述导轨31设置于第一导轨支柱321和第二导轨支柱322上；第一托辊小车331和第二托辊小车332设置于导轨31的凹槽上，且第一托辊小车331和第二托辊小车332为对称设置；滑块211设置于导轨31的空心槽内，做上下移动；板簧卡位34与滑块211固定连接，将板簧35中间安装于板簧卡位34，板簧35两端卷耳固定于第一托辊小车331和第二托辊小车332上，完成了本发明的安装，整体结构图如图1所示；当对输入轴施加转速与转矩时，可以实现板簧的上下运动，进行疲劳试验。

地基平面尺寸应大于试验机支撑面积的外廓尺寸，并考虑安装、调整和维修所需的尺寸机床旁应留有足够的工件运输和存放空间。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种可调式板簧疲劳试验装置，其特征在于，包括减速箱，双曲柄滑块机构以及试验平台；所述减速箱中第一输出轴和第二输出轴与双曲柄滑块机构联接，输出转速与转矩；所述双曲柄滑块机构与所述试验平台相连，输出一定频率的振幅；

所述减速箱由一组定轴轮系和周转轮系构成，包括箱体，箱盖，第一输入轴，一号齿轮，第一输出轴，二号齿轮，第三齿轮轴，三号齿轮，太阳轮，第四齿轮轴，行星轮，六号齿轮，行星架，七号内齿轮，八号齿轮，系杆，第二输出轴，蜗轮，蜗杆轴，箱体轴槽，箱盖轴槽，轴承，第一支架，第二支架，第一轴承端盖，第二轴承端盖，第三轴承端盖，轴承盖；

所述第一输入轴通过所述轴承转动连接所述箱体上的所述箱体轴槽内，轴承安装于第一输入轴后，在箱体安装所述第一轴承端盖，并用螺栓将第一轴承端盖与箱体进行固定；所述一号齿轮固定在第一输入轴上，一号齿轮与所述二号齿轮和所述三号齿轮相啮合；二号齿轮固定于所述第一输出轴上，第一输出轴通过轴承转动连接箱体上的箱体轴槽内；二号齿轮固定于第一输出轴上，输出端用螺栓将所述第二轴承端盖与箱体进行固定，第一输出轴另一端用螺栓将所述轴承盖与箱体进行固定；

所述三号齿轮固定于所述第三齿轮轴上，第三齿轮轴通过轴承转动连接箱体上的箱体轴槽内；第三齿轮轴一端用螺栓将轴承盖与箱体进行固定；所述太阳轮置于所述行星架内并固定于第三齿轮轴上，太阳轮与行星轮啮合；所述第四齿轮轴设置在行星架通孔内部，且与通孔过盈配合；行星轮内孔设置轴承，并固定于第四齿轮轴上；所述七号内齿轮一体化设置于所述行星架的内孔壁上，七号内齿轮与所述八号齿轮啮合，八号齿轮一体化设置于所述第二输出轴上；第二输出轴通过轴承转动安装在所述系杆内孔上；所述六号齿轮固定于系杆内壁上，行星轮与六号齿轮相啮合；系杆通过轴承转动固定在箱体轴槽上；蜗轮设置在系杆端面上，蜗轮与蜗杆轴啮合；蜗杆轴两端设置在第一支架与第二支架上，箱盖通过螺栓与箱体固定。