CN111707468B - 一种高速空间齿轮啮合试验台及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种高速空间齿轮啮合试验台及方法，属于齿轮实验技术领域，本试验台包括设置在底板上并沿其长度方向依次布置的高速电动机、双层移动平台、测试齿轮箱、带旋转平台的升降平台以及加载器，测试齿轮箱包括箱体以及设于箱体内并由相互啮合的第一测试齿轮和第二测试齿轮组成的齿轮副，双层移动平台上设有相互耦合传递的第一传动轴和转速扭矩传感器，旋转平台上设有相互耦合传递的第二传动轴和加速度传感器，第一传动轴和第二传动轴分别将第一测试齿轮、第二测试齿轮悬挑于箱体内，高速电动机与转速扭矩传感器之间、加载器与加速度传感器之间分别设有伸缩万向联轴节。本试验台可对各类高速齿轮的接触斑点、传动误差、传动效率等进行试验。

Description

一种高速空间齿轮啮合试验台及方法

技术领域

本发明属于齿轮实验技术领域，具体涉及一种高速空间齿轮啮合试验台及方法。

背景技术

齿轮传动包括多种传动形式，如普通的圆柱齿轮、锥齿轮、变厚齿轮等等。在实际工程中，各类齿轮的啮合状态较为复杂，不同齿轮可采用平行、相交、交错三种方式啮合传动，且在加工过程及安装过程中会出现一定的误差会对齿轮副的啮合性能及传动效率产生很大的影响。目前，现有的齿轮试验平台大多为功能单一的试验台，在测试各类齿轮副的三种啮合状态时需要使用不同的试验台，还没有一种行之有效的可测试三种不同啮合状态的试验台。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种固定输入及输出装置的高速空间齿轮试验台，能够满足各类齿轮的三种啮合状态的要求，同时可根据转速及转矩要求更换相应的高速电机或加载器，并可模拟安装误差及轴交角误差，以解决现有技术的缺陷。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种高速空间齿轮试验台，包括设置在底板上并沿其长度方向依次布置的高速电动机、双层移动平台、测试齿轮箱、带旋转平台的升降平台以及加载器，所述测试齿轮箱包括箱体以及设于箱体内并由相互啮合的第一测试齿轮和第二测试齿轮组成的齿轮副，所述双层移动平台上设有相互耦合传递的第一传动轴和转速扭矩传感器，所述旋转平台上设有相互耦合传递的第二传动轴和加速度传感器，所述第一传动轴和第二传动轴分别将第一测试齿轮、第二测试齿轮悬挑于箱体内，所述高速电动机与转速扭矩传感器之间、加载器与加速度传感器之间分别设有耦合传递的伸缩万向联轴节。

进一步，所述转速扭矩传感器、加速度传感器、第一传动轴、第二传动轴、高速电动机的输入轴、加载器的输出轴均由轴承座支承安装，且第一传动轴和第二传动轴设置为双轴承座。

进一步，所述第一传动轴、转速扭矩传感器、伸缩万向联轴节和高速电动机的输入轴两两之间的耦合传递采用联轴器；同理，第二传动轴、加速度传感器、伸缩万向联轴节和加载器的输出轴两两之间也采用所述的联轴器。

进一步，所述底板上设有相互配合的安装槽和可拆卸夹紧装置，用于分别固定安装高速电动机、高速电动机输入轴的轴承座、双层移动平台、测试齿轮箱、升降平台、加载器输出轴的轴承座及加载器的支座。

进一步，所述伸缩万向联轴节包括套杆、芯杆和球笼接头；所述箱体两侧的侧面上分别设有用于第一传动轴和第二传动轴移动及旋转的开槽。

进一步，所述双层移动平台包括自上而下依次设置的上层滑板、下层滑板和基板，所述上层滑板与下层滑板之间、下层滑板与基板之间分别通过一组滚动丝杠和滑轨滑动配合，且两组滑轨呈空间十字叠放结构，两组滚动丝杠上均设有带刻度盘的摇柄，所述滑轨上设有第一楔形块锁紧装置，所述基板通过支座安装于底板上。

进一步，所述旋转平台包括旋转本体、轴承盖、第一交叉滚子轴承、法兰盘、第一蜗轮、第一蜗箱座、第一蜗杆、弧形导轨和滑块，所述旋转本体与法兰盘固定连接，所述第一交叉滚子轴承的内圈与设置在第一蜗轮上的法兰盘固定连接，其外圈与第一蜗箱座的内壁紧配合并通过轴承盖与之固定，所述第一蜗杆穿设于第一蜗箱座内并与第一蜗轮传动连接，所述弧形导轨设于第一蜗箱座上，其上设有与之滑动配合并用于承载旋转本体的滑块，所述弧形导轨上设有第二楔形块锁紧装置。

进一步，所述升降平台包括蜗轮箱、第二蜗轮、法兰、第二交叉滚子轴承、第二蜗箱座、第二蜗杆、平板、圆导杆、方导杆、台板和梯形螺纹杆，所述第一蜗箱座设于台板上，所述第二蜗杆穿设于第二蜗箱座内并与第二蜗轮传动连接，所述第二交叉滚子轴承的内圈与设置在第二蜗轮上的法兰固定连接，其外圈与第二蜗箱座的内壁紧配合并通过蜗轮箱与之固定，所述梯形螺纹杆与第二蜗轮固定连接，其上与台板旋转连接，所述平板通过支座安装于底板上，其上设置圆导杆、方导杆和第二蜗箱座，所述圆导杆、方导杆的自由端贯穿台板。

本发明还基于上述的高速空间齿轮啮合试验台的试验方法，包括如下步骤。

准备：通过双层移动平台和旋转平台安装测试齿轮箱的齿轮副。

调整：转动双层移动平台在X和Y方向调节第一测试齿轮的水平位置，转动升降平台在Z方向调节第二测试齿轮的高低位置，转动旋转平台在XY平面上调节第二测试齿轮相对于第一测试齿轮的角度，以确保齿轮副在箱体中正确啮合。

检查：确认高速电动机和加载器正常运行，确认转速扭矩传感器、加速度传感器有信号输出，确认齿轮副正确润滑，确认可拆卸夹紧装置、第一楔形块锁紧装置、第二楔形块锁紧装置、联轴器及伸缩万向联轴节正常连接。

运行：先空载启动高速电机将输入转速缓慢提高至试验所需转速，并观察齿轮副能否正确啮合、转动及润滑；再启动加载器缓慢加载至预定工况。

采集：通过计算机及测控软件记录转速扭矩传感器、加速度传感器的输出参数。

中止：停机并转动双层移动平台使齿轮副分离，再分别取下第一测试齿轮及第二测试齿轮，以检查齿轮副磨损情况。

优选的，在调整步骤中有如下分步。

当齿轮副进行平行轴啮合试验时，先转动双层移动平台在X和Y方向调节第一测试齿轮的水平位置，再转动升降平台在Z方向调节第二测试齿轮的高低位置使第二测试齿轮的第二传动轴与第一测试齿轮的第一传动轴平行，再次转动双层移动平台在X和Y方向调节第一测试齿轮的X、Y向位置使齿轮副正确啮合。

当齿轮副进行相交轴啮合试验时，先转动双层移动平台在X和Y方向调节第一测试齿轮的水平位置，再转动升降平台在Z方向调节第二测试齿轮的高低位置使第二测试齿轮的第二传动轴与第一测试齿轮的第一传动轴平行，再转动旋转平台在XY平面上调节第二测试齿轮的角度使第二测试齿轮的第二传动轴与第一测试齿轮的第一传动轴成一固定夹角，让双层移动平台在X方向使齿轮副啮合中心点位置不变、且在Y方向转动调节第一测试齿轮的Y向位置使齿轮副正确啮合。

当齿轮副进行交错轴啮合试验时，先转动双层移动平台在X和Y方向调节第一测试齿轮的水平位置，再转动升降平台在Z方向调节第二测试齿轮的高低位置使第二测试齿轮的第二传动轴高于预定位置，再次转动双层移动平台在Y方向调节第一测试齿轮的Y向位置使第一测试齿轮的第一传动轴与第二测试齿轮的第二传动轴在一个XZ平面，再转动旋转平台上在XY平面上调节第二测试齿轮的角度使第二测试齿轮的第二传动轴与第一测试齿轮的第一传动轴成一固定夹角，让双层移动平台在X和Y方向使齿轮副啮合中心点位置不变，再次转动升降平台在Z方向调节第二测试齿轮的Z向位置使齿轮副正确啮合。

本发明的优点在于：

1、本发明所公开的高速空间齿轮试验台，该试验台通过两个叠加设置的双层移动平台实现了第一测试齿轮在X与Y两个自由度方向上的移动，通过升降平台实现了第二测试齿轮在Z这个自由度方向上的移动，通过旋转平台实现第二测试齿轮在XY平面上的旋转自由度，通过以上四个自由度的调整配合，可以满足各类齿轮的平行轴安装、相交轴安装以及交错轴安装，同时可根据转速及转矩要求更换相应的高速电动机或加载器，并可模拟安装误差及轴交角误差。

2、该试验台可以对采用不同啮合方式的齿轮副的接触斑点、传动误差、传动效率等进行试验。同时也可以用于研究平行、相交或交错状态下轴交角误差和安装距误差对各类齿轮的啮合性能影响。

3、该试验台在试验齿轮的转速范围可根据试验要求更换高速电动机来达到要求，整个传动系统的加载扭矩也可根据试验要求更换加载器来达到要求，其结构设计合理可靠，有效地解决了技术背景中存在的问题。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的高速空间齿轮结构示意图及平行轴啮合状态图；其中附图标记：高速电动机1、双层移动平台2、测试齿轮箱3、带旋转平台4的升降平台5、加载器6、底板7、伸缩万向联轴节8、轴承座9、联轴器10、转速扭矩传感器11、加速度传感器12、第一传动轴13、第二传动轴14；支座15；第一测试齿轮301、第二测试齿轮302、箱体303；安装槽701、可拆卸夹紧装置702。

图2为相交轴啮合状态图。

图3为交错轴啮合状态图；其中附图标记：开槽304。

图4为双层移动平台的结构示意图；其中附图标记：上层滑板201、滚动丝杠202、第一楔形块锁紧装置203、基板204、摇柄205、滑轨206、下层滑板207、刻度盘208。

图5为旋转平台的结构示意图；其中附图标记：旋转本体401、轴承盖402、第一交叉滚子轴承403、法兰盘404、第一蜗轮405、第一蜗箱座406、第一蜗杆407、弧形导轨408、滑块409、第二楔形块锁紧装置410。

图6为升降平台的结构示意图；其中附图标记：蜗轮箱501、第二蜗轮502、法兰503、第二交叉滚子轴承504、第二蜗箱座505、第二蜗杆506、平板507、圆导杆508、方导杆509、台板510、梯形螺纹杆511。

图7为伸缩万向联轴节的结构示意图；其中附图标记：套杆801、芯杆802和球笼接头803。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

由图1-3可见，本实施例中的高速空间齿轮啮合试验台，包括设置在底板7上并沿其长度方向依次布置的高速电动机1、双层移动平台2、测试齿轮箱3、带旋转平台4的升降平台5以及加载器6，其中，测试齿轮箱3包括箱体303以及设于箱体内并由相互啮合的第一测试齿轮301和第二测试齿轮302组成的齿轮副，双层移动平台2上设有相互耦合传递的第一传动轴13和转速扭矩传感器11，旋转平台4上设有相互耦合传递的第二传动轴14和加速度传感器12，第一传动轴13和第二传动轴14分别将第一测试齿轮301、第二测试齿轮302悬挑于箱体303内，高速电动机1与转速扭矩传感器11之间、加载器6与加速度传感器12之间分别设有耦合传递的伸缩万向联轴节8。

具体的，转速扭矩传感器11、加速度传感器12、第一传动轴13、第二传动轴14、高速电动机1的输入轴、加载器6的输出轴均由轴承座9支承安装，且第一传动轴13和第二传动轴14设置为双轴承座；第一传动轴13、转速扭矩传感器11、伸缩万向联轴节8和高速电动机1的输入轴两两之间的耦合传递采用联轴器10；同理，第二传动轴14、加速度传感器12、伸缩万向联轴节8和加载器6的输出轴两两之间也采用所述的联轴器10；底板7上设有相互配合的安装槽701和可拆卸夹紧装置702，用于分别固定安装高速电动机1、高速电动机1输入轴的轴承座9、双层移动平台2、测试齿轮箱3、升降平台5、加载器6输出轴的轴承座9及加载器6的支座15；测试齿轮箱3的箱体303的侧壁上开设有用于穿过第一测试齿轮301的第一传动轴13以及第二测试齿轮302的第二传动轴14的开槽304，第一测试齿轮301与第二测试齿轮302采用悬臂方式左右设置在箱体303中，这两处开槽具有一定的宽度，从而分别满足第一传动轴和第二传动轴的移动及旋转要求。支座可更换调节高度，可拆卸夹紧装置安装方便与底板上的安装槽相配合，从而实现各部分间距的调节，如安装槽采用T型槽结构，可拆卸夹紧装置采用T型头螺杆螺母组件。

如图4所示，双层移动平台2为十字结构，主要包括上层滑板201、滚动丝杠202、第一楔形块锁紧装置203、基板204、摇柄205、滑轨206、下层滑板207、刻度盘208。其中，上层滑板201和下层滑板207的下方均设置有滚动丝杠202与滑轨206，各滚珠丝杠202的一端均连接有手动式摇柄205，其中上层滑板201叠加设置在下层滑板207的上方，通过旋转下层的滚动丝杠202端头处的摇柄205，使下层滑板207在下层的滚动丝杠202的驱动下沿下层的滑轨206移动。同理，通过旋转上层的滚动丝杠202端头处的摇柄205，使上层滑板201在上层的滚动丝杠202的驱动下沿上层的滑轨206移动。第一测试齿轮301的第一传动轴13的双轴承座9设置在上层滑板201上，并通过上层滑板201与下层滑板207的移动实现第一测试齿轮301在X与Y两个自由度方向上的移动。两个摇柄205一端均设置有刻度盘208，用于读出移动距离，即刻度盘与固设的指针配合读数。滑轨206上均设置有第一楔形块锁紧装置203，以使齿轮副正常啮合后通过转动第一楔形块锁紧装置对第一测试齿轮的位置锁定。整个双层移动平台2通过基板204设置在其底部的支座15上，又由支座15通过安装槽701和可拆卸夹紧装置702再固定在底板7上。

如图5所示，旋转平台4主要包括旋转本体401、轴承盖402、第一交叉滚子轴承403、法兰盘404、第一蜗轮405、第一蜗箱座406、第一蜗杆407、弧形导轨408、滑块409、第二楔形块锁紧装置410。其中，第一蜗杆407穿插设置在第一蜗箱座406中且一端伸出并连接有手动式摇轮(未标记)和刻度盘(未标记)，这样，转动摇轮带动第一蜗杆407转动，通过第一蜗杆407与第一蜗轮405的配合使第一蜗轮405转动；而第一蜗轮405则通过法兰盘404与第一交叉滚子轴承403内圈连接带动旋转本体401转动；第一交叉滚子轴承403外圈与第一蜗箱座406内壁紧密配合并通过轴承盖402固定在第一蜗箱座406中；第一蜗箱座406上安装有弧形导轨408并设有相应的轨道刻度尺(未画出)，轨道刻度尺读数与摇柄上的刻度盘读数一起配合读出旋转本体的精确旋转角度；滑块409安装在弧形导轨408上方用于承载旋转本体401；弧形导轨407上设有用于锁紧旋转本体401的第二楔形块锁紧装置410，以使齿轮副正常啮合后通过转动第二楔形块锁紧装置对第二测试齿轮的位置锁定。

如图6所示，升降平台5主要包括蜗轮箱501、第二蜗轮502、法兰503、第二交叉滚子轴承504、第二蜗箱座505、第二蜗杆506、平板507、圆导杆508、方导杆509、台板510、梯形螺纹杆511；其中，旋转平台4的第一蜗箱座406设置在升降平台5的台板510上，台板510上设有与梯形螺纹杆511相配合的螺纹套筒，随台板510一起升降来实现第二测试齿轮302的高度调节；第二蜗杆506穿插设置在第二蜗箱座505中且两端均伸出第二蜗箱座505由两个轴承底座(未标记)支撑；并在第二蜗杆506伸出平板507的一端设置有摇柄(未标记)和刻度盘(未标记)；第二蜗轮502下方通过法兰503与第二交叉滚子轴承504内圈连接；第二交叉滚子轴承504外圈固连在第二蜗箱座505中；第二蜗箱座505与蜗轮箱501一起配合密封。梯形螺纹杆511与第二蜗轮502连接，梯形螺纹杆511上方支撑着台板510；圆导杆508与方导杆509设置在平板507上的安装座(未标记)中，且其中任意一个上设置有刻度尺(未标记)，如圆导杆上设置的刻度尺与摇柄上的刻度盘读数一起配合读出升降平台的精确升降高度。

如图7所示，伸缩万向联轴节包括有套杆801、芯杆802和球笼接头803，其呈外六角的芯杆套设于呈内六角的套杆内，其两者的相反端均设置有球笼接头，这样，可通过调节伸缩万向联轴节来满足双层移动平台、升级平台及旋转平台在调节之后的伸缩连接，以及测试的齿轮副在不同轴交角的情况下，可满足角度的调节和传动比始终为1的条件。

另外，测试齿轮箱的箱体上设置有透明密封罩以及在开槽上设有风琴罩，可以满足测试的齿轮副在任意啮合方式的润滑，同时便于观察试验情况。

此外，本实施例中描述的第一测试齿轮与第一传动轴连接以及第二测试齿轮与第二传动轴连接并不起限定作用，也可以是第一测试齿轮与第二传动轴连接、第二测试齿轮与第一传动轴连接。

采用上述方案，该试验台通过两个叠加设置的双层移动平台来实现一个测试齿轮在X与Y两个自由度上方向上的移动；通过搭载在升降平台上的旋转平台来共同实现另一个测试齿轮的Z方向上的移动和XY平面角度旋转。通过以上四个自由度之间的配合能够实现不同大小各类高速齿轮的平行轴安装啮合、一定角度范围内的相交轴安装啮合以及交错轴啮合，并可以模拟各类高速齿轮的安装距误差和轴交角误差。本试验台还通过固定的高速电动机提供稳定的高转速，通过固定的加载器模拟实际工况中的负载。本试验台可以对各类高速齿轮的接触斑点、传动误差、传动效率等进行试验。同时也可以用于研究平行、相交或交错状态下轴交角误差和安装距误差对各类高速齿轮啮合性能的影响。

实施例一

参见图1，在本实施例中，当测试的齿轮副需要实现平行轴啮合时，包括如下步骤。

步骤一、准备：准备试验设备，松开第一楔形块锁紧装置和第二楔形块锁紧装置，通过双层移动平台和旋转平台安装测试齿轮箱的齿轮副。

步骤二、调整：调整整个试验设备，先转动双层移动平台在X和Y方向调节第一测试齿轮的水平位置，再转动升降平台在Z方向调节第二测试齿轮的高低位置使第二测试齿轮的第二传动轴与第一测试齿轮的第一传动轴平行，再次转动双层移动平台在X和Y方向调节第一测试齿轮的X、Y向位置使齿轮副正确啮合。

步骤三、检查：确认高速电动机和加载器正常运行，确认转速扭矩传感器、加速度传感器有信号输出，确认齿轮副正确润滑，确认可拆卸夹紧装置、第一楔形块锁紧装置、第二楔形块锁紧装置、联轴器及伸缩万向联轴节正常连接。

步骤四、运行：空载启动高速电机将输入转速缓慢提高至试验所需转速，同时观察测试齿轮箱中的齿轮副能否正确啮合，能否正常转动，能否正确润滑；再启动加载器缓慢加载至预定工况。

步骤五、采集：通过计算机及测控软件记录转速扭矩传感器、加速度传感器的输出参数。

步骤六、中止：按试验设备操作规程停机，并转动双层移动平台使齿轮副分离，期间可调节第一、二楔形块锁紧装置使位置变化及锁定，再分别取下第一测试齿轮及第二测试齿轮，以检查齿轮副磨损情况。

实施例二

参见图2，在本实施例中，当测试的齿轮副需要实现相交轴啮合时，包括如下步骤。

步骤一、准备：准备试验设备，松开第一楔形块锁紧装置和第二楔形块锁紧装置，通过双层移动平台和旋转平台安装测试齿轮箱的齿轮副。

步骤二、调整：调整整个试验设备，先转动双层移动平台在X和Y方向调节第一测试齿轮的水平位置，再转动升降平台在Z方向调节第二测试齿轮的高低位置使第二测试齿轮的第二传动轴与第一测试齿轮的第一传动轴平行，再转动旋转平台在XY平面上调节第二测试齿轮的角度使第二测试齿轮的第二传动轴与第一测试齿轮的第一传动轴成一固定夹角，让双层移动平台在X方向使齿轮副啮合中心点位置不变、且在Y方向转动调节第一测试齿轮的Y向位置使齿轮副正确啮合。

步骤三、检查：确认高速电动机和加载器正常运行，确认转速扭矩传感器、加速度传感器有信号输出，确认齿轮副正确润滑，确认可拆卸夹紧装置、第一楔形块锁紧装置、第二楔形块锁紧装置、联轴器及伸缩万向联轴节正常连接。

步骤四、运行：空载启动高速电机将输入转速缓慢提高至试验所需转速，同时观察测试齿轮箱中的齿轮副能否正确啮合，能否正常转动，能否正确润滑；再启动加载器缓慢加载至预定工况。

步骤五、采集：通过计算机及测控软件记录转速扭矩传感器、加速度传感器的输出参数。

步骤六、中止：按试验设备操作规程停机，并转动双层移动平台使齿轮副分离，期间可调节第一、二楔形块锁紧装置使位置变化及锁定，再分别取下第一测试齿轮及第二测试齿轮，以检查齿轮副磨损情况。

实施例三

参见图3，在本实施例中，当测试的齿轮副需要实现交错轴啮合时，包括如下步骤。

步骤一、准备：准备试验设备，松开第一楔形块锁紧装置和第二楔形块锁紧装置，通过双层移动平台和旋转平台安装测试齿轮箱的齿轮副。

步骤二、调整：调整整个试验设备，先转动双层移动平台在X和Y方向调节第一测试齿轮的水平位置，再转动升降平台在Z方向调节第二测试齿轮的高低位置使第二测试齿轮的第二传动轴高于预定位置，再次转动双层移动平台在Y方向调节第一测试齿轮的Y向位置使第一测试齿轮的第一传动轴与第二测试齿轮的第二传动轴在一个XZ平面，再转动旋转平台上在XY平面上调节第二测试齿轮的角度使第二测试齿轮的第二传动轴与第一测试齿轮的第一传动轴成一固定夹角，让双层移动平台在X和Y方向使齿轮副啮合中心点位置不变，再次转动升降平台在Z方向调节第二测试齿轮的Z向位置使齿轮副正确啮合。

步骤三、检查：确认高速电动机和加载器正常运行，确认转速扭矩传感器、加速度传感器有信号输出，确认齿轮副正确润滑，确认可拆卸夹紧装置、第一楔形块锁紧装置、第二楔形块锁紧装置、联轴器及伸缩万向联轴节正常连接。

步骤四、运行：空载启动高速电机将输入转速缓慢提高至试验所需转速，同时观察测试齿轮箱中的齿轮副能否正确啮合，能否正常转动，能否正确润滑；再启动加载器缓慢加载至预定工况。

步骤五、采集：通过计算机及测控软件记录转速扭矩传感器、加速度传感器的输出参数。

步骤六、中止：按试验设备操作规程停机，并转动双层移动平台使齿轮副分离，期间可调节第一、二楔形块锁紧装置使位置变化及锁定，再分别取下第一测试齿轮及第二测试齿轮，以检查齿轮副磨损情况。

上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种高速空间齿轮啮合试验台，其特征在于，包括设置在底板(7)上并沿其长度方向依次布置的高速电动机(1)、双层移动平台(2)、测试齿轮箱(3)、带旋转平台(4)的升降平台(5)以及加载器(6)，所述测试齿轮箱包括箱体(303)以及设于箱体内并由相互啮合的第一测试齿轮(301)和第二测试齿轮(302)组成的齿轮副，所述双层移动平台上设有相互耦合传递的第一传动轴(13)和转速扭矩传感器(11)，所述旋转平台上设有相互耦合传递的第二传动轴(14)和加速度传感器(12)，所述第一传动轴和第二传动轴分别将第一测试齿轮、第二测试齿轮悬挑于箱体内，所述高速电动机与转速扭矩传感器之间、加载器与加速度传感器之间分别设有耦合传递的伸缩万向联轴节(8)；

所述旋转平台包括旋转本体(401)、轴承盖(402)、第一交叉滚子轴承(403)、法兰盘(404)、第一蜗轮(405)、第一蜗箱座(406)、第一蜗杆(407)、弧形导轨(408)和滑块(409)，所述旋转本体与法兰盘固定连接，所述第一交叉滚子轴承的内圈与设置在第一蜗轮上的法兰盘固定连接，其外圈与第一蜗箱座的内壁紧配合并通过轴承盖与之固定，所述第一蜗杆穿设于第一蜗箱座内并与第一蜗轮传动连接，所述弧形导轨设于第一蜗箱座上，其上设有与之滑动配合并用于承载旋转本体的滑块，所述弧形导轨上设有第二楔形块锁紧装置(410)；

所述升降平台包括蜗轮箱(501)、第二蜗轮(502)、法兰(503)、第二交叉滚子轴承(504)、第二蜗箱座(505)、第二蜗杆(506)、平板(507)、圆导杆(508)、方导杆(509)、台板(510)和梯形螺纹杆(511)，所述第一蜗箱座设于台板上，所述第二蜗杆穿设于第二蜗箱座内并与第二蜗轮传动连接，所述第二交叉滚子轴承的内圈与设置在第二蜗轮上的法兰固定连接，其外圈与第二蜗箱座的内壁紧配合并通过蜗轮箱与之固定，所述梯形螺纹杆与第二蜗轮固定连接，其上与台板旋转连接，所述平板安装于底板上，其上设置圆导杆、方导杆和第二蜗箱座，所述圆导杆、方导杆的自由端贯穿台板。

2.根据权利要求1所述的高速空间齿轮啮合试验台，其特征在于，所述转速扭矩传感器、加速度传感器、第一传动轴、第二传动轴、高速电动机的输入轴、加载器的输出轴均由轴承座(9)支承安装，且第一传动轴和第二传动轴设置为双轴承座。

3.根据权利要求2所述的高速空间齿轮啮合试验台，其特征在于，所述第一传动轴、转速扭矩传感器、伸缩万向联轴节和高速电动机的输入轴两两之间的耦合传递采用联轴器(10)；同理，第二传动轴、加速度传感器、伸缩万向联轴节和加载器的输出轴两两之间也采用所述的联轴器。

4.根据权利要求3所述的高速空间齿轮啮合试验台，其特征在于，所述底板上设有相互配合的安装槽(701)和可拆卸夹紧装置(702)，用于分别固定安装高速电动机、高速电动机输入轴的轴承座、双层移动平台、测试齿轮箱、升降平台、加载器输出轴的轴承座及加载器的支座(15)。

5.根据权利要求4所述的高速空间齿轮啮合试验台，其特征在于，所述伸缩万向联轴节包括套杆(801)、芯杆(802)和球笼接头(803)；所述箱体两侧的侧面上分别设有用于第一传动轴和第二传动轴移动及旋转的开槽(304)。

6.根据权利要求4所述的高速空间齿轮啮合试验台，其特征在于，所述双层移动平台包括自上而下依次设置的上层滑板(201)、下层滑板(207)和基板(204)，所述上层滑板与下层滑板之间、下层滑板与基板之间分别通过一组滚动丝杠(202)和滑轨(206)滑动配合，且两组滑轨呈空间十字叠放结构；两组滚动丝杠上均设有带刻度盘(208)的摇柄(205)，所述滑轨上设有第一楔形块锁紧装置(203)，所述基板通过支座安装于底板上。

7.基于权利要求1-6任一项所述高速空间齿轮啮合试验台的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

准备：通过双层移动平台和旋转平台安装测试齿轮箱的齿轮副；

调整：转动双层移动平台在X和Y方向调节第一测试齿轮的水平位置，转动升降平台在Z方向调节第二测试齿轮的高低位置，转动旋转平台在XY平面上调节第二测试齿轮相对于第一测试齿轮的角度，以确保齿轮副在箱体中正确啮合；

检查：确认高速电动机和加载器正常运行，确认转速扭矩传感器、加速度传感器有信号输出，确认齿轮副正确润滑，确认可拆卸夹紧装置、第一楔形块锁紧装置、第二楔形块锁紧装置、联轴器及伸缩万向联轴节正常连接；

运行：先空载启动高速电机将输入转速缓慢提高至试验所需转速，并观察齿轮副能否正确啮合、转动及润滑；再启动加载器缓慢加载至预定工况；

采集：通过计算机及测控软件记录转速扭矩传感器、加速度传感器的输出参数；

中止：停机并转动双层移动平台使齿轮副分离，再分别取下第一测试齿轮及第二测试齿轮，以检查齿轮副磨损情况。

8.根据权利要求7所述的试验方法，其特征在于，在调整步骤中有如下分步：

当齿轮副进行平行轴啮合试验时，先转动双层移动平台在X和Y方向调节第一测试齿轮的水平位置，再转动升降平台在Z方向调节第二测试齿轮的高低位置使第二测试齿轮的第二传动轴与第一测试齿轮的第一传动轴平行，再次转动双层移动平台在X和Y方向调节第一测试齿轮的X、Y向位置使齿轮副正确啮合；

当齿轮副进行相交轴啮合试验时，先转动双层移动平台在X和Y方向调节第一测试齿轮的水平位置，再转动升降平台在Z方向调节第二测试齿轮的高低位置使第二测试齿轮的第二传动轴与第一测试齿轮的第一传动轴平行，再转动旋转平台在XY平面上调节第二测试齿轮的角度使第二测试齿轮的第二传动轴与第一测试齿轮的第一传动轴成一固定夹角，让双层移动平台在X方向使齿轮副啮合中心点位置不变、且在Y方向转动调节第一测试齿轮的Y向位置使齿轮副正确啮合；

当齿轮副进行交错轴啮合试验时，先转动双层移动平台在X和Y方向调节第一测试齿轮的水平位置，再转动升降平台在Z方向调节第二测试齿轮的高低位置使第二测试齿轮的第二传动轴高于预定位置，再次转动双层移动平台在Y方向调节第一测试齿轮的Y向位置使第一测试齿轮的第一传动轴与第二测试齿轮的第二传动轴在一个XZ平面，再转动旋转平台上在XY平面上调节第二测试齿轮的角度使第二测试齿轮的第二传动轴与第一测试齿轮的第一传动轴成一固定夹角，让双层移动平台在X和Y方向使齿轮副啮合中心点位置不变，再次转动升降平台在Z方向调节第二测试齿轮的Z向位置使齿轮副正确啮合。

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