CN114739661A - 一种行星轮啮合试验模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及齿轮箱技术领域，尤其涉及一种行星轮啮合试验模拟装置。行星轮啮合试验模拟装置包括输入齿轮、输出齿轮、第一支架、第二支架和应变传感器。第一支架包括相对设置的第一端支板和第二端支板，第一端支板与第二端支板之间平行安装有第一销轴和第二销轴，输出齿轮可转动地套设于第一销轴上，修形后的行星轮转动地套设于第二销轴上并与输出齿轮相啮合。第一端支板与第二端支板的刚度不同。输入齿轮可转动地设置于第二支架上并与行星轮相啮合。行星轮的齿根沿齿宽方向间隔分布有多个检测点，应变传感器测量多个检测点的应变量。行星轮啮合试验模拟装置能够真实模拟行星轮在行星轮系中的啮合状态，提高试验效率。
Description
技术领域
本发明涉及齿轮箱技术领域，尤其涉及一种行星轮啮合试验模拟装置。
背景技术
齿轮箱内一般具有行星轮系，行星轮系主要包括齿圈、行星轮、行星架和太阳轮，其中行星轮由行星架的销轴支撑，并套装于销轴上的轴承外圈，以允许行星轮在销轴上转动，从而使行星轮分别与太阳轮和齿圈相啮合。
当齿轮箱工作时，行星架受载后发生扭转变形，使得行星轮与太阳轮的啮合状态以及行星轮与齿圈的啮合状态沿行星轮的齿宽方向分布不均匀。为此，需要对行星轮进行螺旋线修形来纠正啮合状态。由于每次修形前后均需要反复拆装齿轮箱以验证修形后的行星轮是否满足使用要求，此过程操作繁琐，工作量较大，而且容易对齿轮箱造成损伤，影响齿轮箱的正常运行。此外，由于行星架位于齿圈内部，安装验证所需的应变片等检测模块的难度较大，耗时长，进一步降低了试验效率。
因此，需要一种行星轮啮合试验模拟装置来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种行星轮啮合试验模拟装置，以真实模拟修形后的行星轮的啮合状态，同时简化行星轮的验证过程和操作，提高试验效率。
为达此目的，本发明所采用的技术方案是：
一种行星轮啮合试验模拟装置，包括：
输入齿轮和输出齿轮；
第一支架，包括相对设置的第一端支板和第二端支板，所述第一端支板与第二端支板之间平行安装有所述第一销轴和所述第二销轴，所述输出齿轮可转动地套设于所述第一销轴上，修形后的行星轮能够转动地套设于所述第二销轴上并与所述输出齿轮相啮合；所述第一端支板与第二端支板的刚度不同，以使受载后所述第二销轴发生预设变形；
第二支架，所述输入齿轮可转动地设置于所述第二支架上并与所述行星轮相啮合；以及
应变传感器，所述行星轮的齿根沿齿宽方向间隔分布有多个检测点，所述应变传感器被配置为能够测量多个所述检测点的应变量。
作为优选方案，所述第一端支板包括：
所述第一端支板包括：
第一部，所述第一部和所述第二端支板分别开设有第一安装孔，所述第一销轴的两端分别穿设于两个所述第一安装孔内；
第二部，所述第二部和所述第二端支板分别开设有第二安装孔，所述第二销轴的两端分别穿设于两个所述第二安装孔内；
连接部，所述第一部与所述第二部之间连接形成所述连接部。
作为优选方案，所述第一端支板包括：
第一部，所述第一部和所述第二端支板分别开设有第一安装孔，所述第一销轴的两端分别穿设于两个所述第一安装孔内；
第二部，所述第二部和所述第二端支板分别开设有第二安装孔，所述第二销轴的两端分别穿设于两个所述第二安装孔内；
连接部，所述第一部与所述第二部之间连接形成所述连接部。
所述第一部与所述第二端支板的板厚相等，所述第二部的板厚小于所述第一部的板厚。
作为优选方案，所述行星轮啮合试验模拟装置还包括：
驱动机构，用于驱动所述输入齿轮转动；以及
负载，所述输出齿轮连接有所述负载。
作为优选方案，所述第二支架包括：
第二基板；
两个第三端支板，两个所述第三端支板相对设置于所述第二基板上；
第三销轴，两个所述第三端支板之间安装有所述第三销轴，所述输入齿轮可转动地套设于所述第三销轴上。
作为优选方案，所述第一支架还包括：
第一基板，所述第一端支板与所述第二端支板相对设置于所述第一基板上；所述第一基板与所述第二基板可拆卸地相连。
作为优选方案，所述行星轮啮合试验模拟装置还包括：
第一轴承，所述输出齿轮通过所述第一轴承套设于所述第一销轴上；
第二轴承，所述行星轮能够通过所述第二轴承套设于所述第二销轴上；以及
第三轴承，所述输入齿轮通过所述第三轴承套设于所述第三销轴上。
作为优选方案，所述应变传感器包括：
应变片，每个所述检测点对应贴附有所述应变片，以测量所述检测点的应变量。
作为优选方案，所述行星轮啮合试验模拟装置还包括：
温度传感器，被配置为能够测量所述第二轴承的温度值。
作为优选方案，所述行星轮啮合试验模拟装置还包括：
润滑单元，用于润滑所述行星轮分别与所述输入齿轮和所述输出齿轮的啮合位置。
本发明的有益效果为：
本发明提出的行星轮啮合试验模拟装置，根据齿轮箱内行星架受载后的变形状态状加工第一端支板，使得第一端支板与第二端支板的刚度不同，以使第二销轴发生预设变形，从而模拟行星轮系中行星架受载后的变形状态。输出齿轮可转动地套设于第一销轴上，修形后的行星轮转动地套设于第二销轴上并与输出齿轮相啮合，输入齿轮可转动地设置于第二支架上并与行星轮相啮合。输出齿轮模拟行星轮系中的齿圈转动，输出齿轮模拟行星轮系中的太阳轮转动，行星轮分别与输出齿轮和输入齿轮相啮合，使得行星轮啮合试验模拟装置能够真实模拟行星轮在行星轮系中的实际啮合状态，提高试验的准确性。通过应变传感器测量多个星轮上检测点的应变量，并根据测量的应变量评估或验证修形后的行星轮是否满足使用要求。
该行星轮啮合试验模拟装置能够快速检测修形后的行星轮的啮合状态，无需将修形后的行星轮装入齿轮箱内进行试验，减少了齿轮箱的拆装频率，简化了行星轮的验证过程和操作，提高了试验效率，降低了工作量和试验成本，同时有利于保护齿轮箱。而且使应变传感器的安装更加方便快捷。
附图说明
图1是本发明实施例提供的行星轮啮合试验模拟装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的第一支架和第二支架的组装结构示意图；
图3是本发明实施例提供的未安装第一销轴、第二销轴和第三销轴的第一支架和第二支架的组装结构示意图；
图4是本发明实施例提供的未安装输入齿轮、行星轮和输出齿轮的第一支架和第二支架的组装结构示意图。
图中部件名称和标号如下：
10、行星轮；
1、输入齿轮；2、输出齿轮；3、第一支架；31、第一销轴；32、第二销轴；33、第一端支板；331、第一部；332、第二部；333、连接部；330、凹槽；34、第二端支板；35、第一基板；4、第二支架；41、第二基板；42、第三端支板；421、第三安装孔；43、第三销轴；5、第一轴承；6、第二轴承；7、第三轴承；30、第一安装孔；20、第二安装孔。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，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。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在齿轮箱的行星轮系中，行星架受载后发生扭转变形，使得行星轮与太阳轮的啮合状态以及行星轮与齿圈的啮合状态沿行星轮的齿宽方向分布不均匀。为此，需要对行星轮进行螺旋线修形来纠正啮合状态。
目前，需要拆开齿轮箱并将行星轮拆下后进行修形，修形完毕后重新装入齿轮箱内，并在行星轮上安装检测模块以检测行星轮是否满足使用要求。若不满足，则重复上述操作直至行星轮修形到位。上述过程操作繁琐，工作量较大，而且容易对齿轮箱造成损伤，影响齿轮箱的正常运行。此外，由于行星架位于齿圈内部，检测模块的安装难度较大，耗时长，进一步降低了试验效率。
为解决上述问题，本实施例公开了一种行星轮啮合试验模拟装置，能够真实模拟行星轮在齿轮箱内的啮合状态，准确高效地检测修形后的行星轮是否满足使用要求。
如图1所示，行星轮啮合试验模拟装置包括输入齿轮1、输出齿轮2、第一支架3、第二支架4以及应变传感器(图中未显示)。第一支架3包括相对设置的第一端支板33和第二端支板34，第一端支板33与第二端支板34之间平行安装有第一销轴31和第二销轴32，输出齿轮2可转动地套设于第一销轴31上，修形后的行星轮10能够转动地套设于第二销轴32上并与输出齿轮2相啮合。第一端支板33与第二端支板34的刚度不同，以使第二销轴32在受载后发生预设变形。输入齿轮1可转动地设置于第二支架4上并与行星轮10相啮合。行星轮10的齿根沿齿宽方向间隔分布有多个检测点，应变传感器能够测量多个检测点的应变量。
在本实施例中，输出齿轮2可转动地套设于第一销轴31上，修形后的行星轮10转动地套设于第二销轴32上并与输出齿轮2相啮合，输入齿轮1可转动地设置于第二支架4上并与行星轮10相啮合。输出齿轮2模拟行星轮系中的齿圈转动，输出齿轮2模拟行星轮系中的太阳轮转动，行星轮10分别与输出齿轮2和输入齿轮1相啮合，同时，测量或者计算齿轮箱内行星架受载后的变形状态状加工第一端支板33，使得第一端支板33与第二端支板34的刚度不同，以使第二销轴32发生预设变形，从而模拟行星轮系中行星架受载后的变形状态，使得行星轮啮合试验模拟装置能够真实模拟行星轮10在行星轮系中的实际啮合状态，提高试验的准确性。通过应变传感器测量多个行星轮10上检测点的应变量，并根据测量的应变量评估修形后的行星轮10是否满足使用要求。
该行星轮啮合试验模拟装置能够快速检测修形后的行星轮10的啮合状态，无需将修形后的行星轮10装入齿轮箱内进行试验，减少了齿轮箱的拆装频率，简化了行星轮10的验证过程和操作，提高了试验效率，降低了工作量和试验成本，同时有利于保护齿轮箱。而且使应变传感器的安装更加方便快捷。
为了模拟齿轮箱内行星架的轻微变形，本实施例通过改变第一端支板33的结构，使第一端支板33与第二端支板34的结构不同，导致第一端支板33与第二端支板34的变形不同，从而模拟行星架受载后的变形情况。需要说明的是，由于每种类型的行星架的变形量不同，根据测量齿轮箱内行星架的真实变形情况适应性地调整第一端支板33的刚度，从而符合行星架真实的变形情况。
如图1和图2所示，第一端支板33包括第一部331、第二部332和连接部333。第一部331和第二部332之间连接形成连接部333。本实施方式中，第一部331通过两段圆弧状结构连接于第二部332，以使第一部331和第二部332之间形成腰状的过渡连接(即连接部333)。在其他实施方式中，第一部331也可以通过其他形状的结构连接于第二部332。
如图3所示，第一部331和第二端支板34分别开设有第一组安装孔，第二部332和第二端支板34分别开设有第二组安装孔。第一组安装孔包括两个第一安装孔30，第二组安装孔包括两个第二安装孔20，第一销轴31的两端分别安装于两个第一安装孔30，第二销轴32的两端分别安装于两个第二安装孔20，第一组安装孔的中心线与第二组安装孔的中心线平行，以使第一销轴31与第二销轴32平行安装于第一端支板33和第二端支板34之间。
本实施方式中，连接部333使第一端支板33的两侧向内凹陷形成凹槽330，以使第二部332的刚度变小，从而使得第二销轴32两端的支撑强度不同。当行星轮10分别与输入齿轮1和输出齿轮2啮合配合时，第二部332带动第二销轴32发生变形，从而模拟行星轮10在齿轮箱内真实的啮合状态。
在其他实施例中，还可以通过改变第一端支板33与第二端支板34的不同厚度来调节两者的刚度差。具体地，第一端支板33包括第一部331和第二部332。第一部331和第二端支板34分别开设有第一组安装孔，第二部332和第二端支板34分别开设有第二组安装孔。第一组安装孔包括两个第一安装孔30，第二组安装孔包括两个第二安装孔20，第一销轴31的两端分别安装于两个第一安装孔30，第二销轴32的两端分别安装于两个第二安装孔20，第一组安装孔的中心线与第二组安装孔的中心线平行，以使第一销轴31与第二销轴32平行安装于第一端支板33和第二端支板34之间。第一部331与第二端支板34的板厚相等，使得第一销轴31两端的支撑强度相同，第一销轴31与对应的输出齿轮2不会发生变形。第二部332的板厚小于第一部331的板厚，使得第二销轴32两端的支撑强度不同，第二部332带动第二销轴32发生变形，从而模拟行星轮10在齿轮箱内真实的啮合状态。
如图1和图2所示，第二支架4包括第二基板41、第三销轴43和两个第三端支板42。两个第三端支板42相对设置于第二基板41上。两个第三端支板42之间安装有第三销轴43，输入齿轮1可转动地套设于第三销轴43上。第一支架3还包括第一基板35，第一端支板33与第二端支板34相对设置于第一基板35上。第一基板35与第二基板41可拆卸地相连。
具体地，如图3所示，两个第三端支板42分别开设有第三组安装孔，第三组安装孔包括两个第三安装孔421，第三销轴43的两端分别安装于两个第三安装孔421，第三组安装孔分别与第一组安装孔的中心线和第二组安装孔的中心线平行，以使第三销轴43平行于第一销轴31与第二销轴32。
在本实施例中，输入齿轮1单独安装于第二支架4的第三销轴43上，输出齿轮2与行星轮10分别安装于第一支架3的第一销轴31和第二销轴32上。将第一基板35与第二基板41拼装到一起，使得行星轮10同时与输入齿轮1和输出齿轮2相啮合。通过第一支架3和第二支架4的分体式设计，使得输入齿轮1与行星轮10、输出齿轮2实现单独安装，避免安装时发生干涉，有利于提高安装效率。可以理解的是，第一基板35与第二基板41可以通过卡接等方式拼装到一起，从而实现第一支架3与第二支架4的可靠连接，有利于提高行星轮10与输入齿轮1稳定啮合程度。在其他实施例中，第一基板35与第二基板41还可以连接为一体。
为了真实模拟齿轮箱内行星轮10的安装环境，如图4所示，星轮啮合试验模拟装置还包括第一轴承5、第二轴承6和第三轴承7。输出齿轮2通过第一轴承5套设于第一销轴31上，行星轮10通过第二轴承6套设于第二销轴32上，输入齿轮1通过第三轴承7套设于第三销轴43上。
此外，行星轮啮合试验模拟装置还包括驱动机构和负载(图中未显示)，驱动机构用于驱动输入齿轮1转动。输出齿轮2连接有负载。驱动机构可以为电机，电机与输入齿轮1传动连接，以驱动输入齿轮1按照预定扭矩转动。
需要注意的是，行星轮啮合试验模拟装置还包括润滑单元，润滑单元用于润滑行星轮10分别与输入齿轮1和输出齿轮2的啮合位置。通过外部润滑的方式能够根据试验需求控制润滑油的流量，从而模拟齿轮箱内不同的润滑情况，提高了试验的准确性。润滑单元采用外部润滑的方式能够充分润滑行星轮10与输入齿轮1以及行星轮10与输出齿轮2的啮合位置，结构简单，易于实现。例如，润滑单元可以通过润滑油管直接向行星轮10分别与输入齿轮1和输出齿轮2的啮合位置喷射润滑油的方式实现润滑。
本实施例的应变传感器包括应变片，每个检测点对应贴附有应变片，以测量检测点的应变量。应变传感器为成熟的产品，本领域的技术人员能够通过应变片采集每个检测点的应变值，并根据采集的数值进行评估和分析，以确定修形后行星轮10是否满足使用要求。
具体地，行星轮10的齿根沿齿宽方向间隔分布有至少四个检测点。一般情况下，选取行星轮10的齿根沿齿宽方向等间隔分布的四个检测点，将四个应变片贴附于四个检测点上，当行星轮啮合试验模拟装置组装完成后启动驱动机构，应变传感器输出不同检测点的应变值，并根据检测点的应变值进行评估修形后的行星轮10是否满足使用要求。具体的评估过程和数据分析过程为本领域内的常规技术手段，在此不再进行赘述。
若修形后的行星轮10能够分别与输入齿轮1和输出齿轮2实现良好的啮合，此时第二轴承6的温度在稳定的范围内，并将该范围内可能出现的最高温度定义为温度阈值。若修形后的行星轮10不能满足使用要求，第二轴承6受到的摩擦力增大，会导致温度升高。
为了进一步验证行星轮10的修形效果，行星轮啮合试验模拟装置还包括温度传感器，温度传感器能够测量第二轴承6的温度值。通过温度传感器测量的温度值与温度阈值作比较，若测量的温度值超过温度阈值，则说明修形后的行星轮10不能满足使用要求；若测量的温度值未超过温度阈值，则说明修形后的行星轮10能够满足使用要求。
在本实施例中，通过分析应变片和温度传感器测量采集的数据对修形后的行星轮10的啮合状态进行双重判定，进一步保证了行星轮啮合试验模拟装置的准确性和可靠性。
以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种行星轮啮合试验模拟装置，其特征在于，包括：
输入齿轮(1)和输出齿轮(2)；
第一支架(3)，相对设置的第一端支板(33)和第二端支板(34)，所述第一端支板(33)与第二端支板(34)之间平行安装有第一销轴(31)和第二销轴(32)，所述输出齿轮(2)可转动地套设于所述第一销轴(31)上，修形后的行星轮(10)能够转动地套设于所述第二销轴(32)上并与所述输出齿轮(2)相啮合；所述第一端支板(33)与第二端支板(34)的刚度不同，以使所述第二销轴(32)在受载后发生预设变形；
第二支架(4)，所述输入齿轮(1)可转动地设置于所述第二支架(4)上并与所述行星轮(10)相啮合；以及
应变传感器，所述行星轮(10)的齿根沿齿宽方向间隔分布有多个检测点，所述应变传感器被配置为能够测量多个所述检测点的应变量。
2.根据权利要求1所述的行星轮啮合试验模拟装置，其特征在于，所述第一端支板(33)包括：
第一部(331)，所述第一部(331)和所述第二端支板(34)分别开设有第一安装孔(30)，所述第一销轴(31)的两端分别穿设于两个所述第一安装孔(30)内；
第二部(332)，所述第二部(332)和所述第二端支板(34)分别开设有第二安装孔(20)，所述第二销轴(32)的两端分别穿设于两个所述第二安装孔(20)内；
连接部(333)，所述第一部(331)与所述第二部(332)之间连接形成所述连接部(333)。
3.根据权利要求1所述的行星轮啮合试验模拟装置，其特征在于，所述第一端支板(33)包括：
第一部(331)，所述第一部(331)和所述第二端支板(34)上分别开设有第一安装孔(30)，所述第一销轴(31)的两端分别穿设于两个所述第一安装孔(30)内；
第二部(332)，所述第二部(332)和所述第二端支板(34)上分别开设有第二安装孔(20)，所述第二销轴(32)的两端分别穿设于两个所述第二安装孔(20)内；
所述第一部(331)与所述第二端支板(34)的板厚相等，所述第二部(332)的板厚小于所述第一部(331)的板厚。
4.根据权利要求1所述的行星轮啮合试验模拟装置，其特征在于，所述行星轮啮合试验模拟装置还包括：
驱动机构，用于驱动所述输入齿轮(1)转动；以及
负载，所述输出齿轮(2)连接有所述负载。
5.根据权利要求1所述的行星轮啮合试验模拟装置，其特征在于，所述第二支架(4)包括：
第二基板(41)；
两个第三端支板(42)，两个所述第三端支板(42)相对设置于所述第二基板(41)上；
第三销轴(43)，两个所述第三端支板(42)之间安装有所述第三销轴(43)，所述输入齿轮(1)可转动地套设于所述第三销轴(43)上。
6.根据权利要求5所述的行星轮啮合试验模拟装置，其特征在于，所述第一支架(3)还包括：
第一基板(35)，所述第一端支板(33)与所述第二端支板(34)相对设置于所述第一基板(35)上；所述第一基板(35)与所述第二基板(41)可拆卸地相连。
7.根据权利要求5所述的行星轮啮合试验模拟装置，其特征在于，所述行星轮啮合试验模拟装置还包括：
第一轴承(5)，所述输出齿轮(2)通过所述第一轴承(5)套设于所述第一销轴(31)上；
第二轴承(6)，所述行星轮(10)能够通过所述第二轴承(6)套设于所述第二销轴(32)上；以及
第三轴承(7)，所述输入齿轮(1)通过所述第三轴承(7)套设于所述第三销轴(43)上。
8.根据权利要求7所述的行星轮啮合试验模拟装置，其特征在于，所述应变传感器包括：
应变片，每个所述检测点对应贴附有所述应变片，以测量所述检测点的应变量。
9.根据权利要求7所述的行星轮啮合试验模拟装置，其特征在于，所述行星轮啮合试验模拟装置还包括：
温度传感器，被配置为能够测量所述第二轴承(6)的温度值。
10.根据权利要求8所述的行星轮啮合试验模拟装置，其特征在于，所述行星轮啮合试验模拟装置还包括：
润滑单元，用于润滑所述行星轮(10)分别与所述输入齿轮(1)和所述输出齿轮(2)的啮合位置。
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