CN116124452A - 一种传动轴抗扭曲实验装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传动轴抗扭曲实验装置及其方法，属于传动轴领域，包括底座和壳体，其特征在于：所述壳体安装在底座的左上端，所述壳体的侧表面安装有控制屏，所述壳体的内部设置有第一电机，所述第一电机安装在底座的上表面，所述第一电机的输出轴固定连接有第一齿轮，所述第一齿轮的侧表面啮合连接有第二齿轮，所述第二齿轮的内部中心位置固定连接有转动轴，所述转动轴的一端贯穿壳体并固定连接有第一固定盘，可以实现第一电机驱动传动轴运动，传动轴在运动时右端会带动第二固定盘与第一动态扭矩传感器一同转动，第一动态扭矩传感器会时时监测传动轴的扭矩变化，实现对传动轴的测试。

Description

一种传动轴抗扭曲实验装置及其方法

技术领域

本发明涉及传动轴领域，更具体地说，涉及一种传动轴抗扭曲实验装置及其方法。

背景技术

传动轴一般装在车辆上，装在变速器和后桥之间，传动轴是将变速器传来的扭矩与旋转运动传递给后桥。

扭矩是使物体发生转动的一种特殊的力矩，对于家用轿车而言，扭矩越大加速性越好；对于越野车，扭矩越大其爬坡能力越强；对于货车而言，扭矩越大，车载重能力越大。扭矩是一个非常重要的机械量，需要精确地进行扭矩测量，尤其是旋转部件，而旋转部件中的传动轴是重要的动能传输部件，传动轴能传输的扭矩有多大，影响着车辆的整体性能。

专利号为：202011361596.X的中国专利公开了传动轴扭力测试设备，公开文件中通过电动伸缩杆推动压板来夹紧传动轴本体，然后再通过电机来驱动C形板旋转并进行测试传动轴的扭力，公开文件中对传动轴的扭力测试较为的简单，检测出传动轴承受的扭力不精准，没有多方面对传动轴进行测试。

为此，提出一种传动轴抗扭曲实验装置及其方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种传动轴抗扭曲实验装置及其方法，可以实现第一电机驱动传动轴运动，传动轴在运动时右端会带动第二固定盘与第一动态扭矩传感器一同转动，第一动态扭矩传感器会时时监测传动轴的扭矩变化，实现对传动轴的测试。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种传动轴抗扭曲实验装置及其方法，包括底座和壳体，其特征在于：所述壳体安装在底座的左上端，所述壳体的侧表面安装有控制屏，所述壳体的内部设置有第一电机，所述第一电机安装在底座的上表面，所述第一电机的输出轴固定连接有第一齿轮，所述第一齿轮的侧表面啮合连接有第二齿轮，所述第二齿轮的内部中心位置固定连接有转动轴，所述转动轴的一端贯穿壳体并固定连接有第一固定盘；

所述底座的上表面靠近右端位置设置有支撑座，所述支撑座的侧表面靠近上端位置固定连接有第一动态扭矩传感器，所述第一动态扭矩传感器的右端固定连接有第二固定盘，所述第一固定盘和第二固定盘上均开设有螺纹孔；

所述支撑座的下端设置有调角机构，所述调角机构用于控制支撑座的转动。

进一步的，所述调角机构包括第二电机、第一锥齿轮、第二锥齿轮、连接轴、移动座；

所述移动座内安装有第二电机，所述第二电机的输出轴固定连接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮的侧表面啮合连接有第二锥齿轮，所述第一锥齿轮、第二锥齿轮两者的直径比为1:3，所述第二锥齿轮的上表面固定连接有连接轴，所述连接轴的上端贯穿移动座并与支撑座固定连接。

进一步的，所述移动座的右侧面固定连接有扇形块，所述扇形块的上表面印刻有刻度线，所述支撑座的右侧表面靠近下端位置固定连接有指示针，所述移动座的上表面位于支撑座的两侧均安装有限位开关，所述限位开关用于控制第二电机的行程。

进一步的，所述移动座与底座滑动连接，所述移动座的内部贯穿设置有丝杆，所述丝杆的右端与底座转动连接，所述丝杆的左端贯穿壳体并固定连接有第三电机。

进一步的，所述第二电机为双轴电机，所述第二电机的右端输出轴固定连接有第二动态扭矩传感器，所述第二动态扭矩传感器的右端与移动座固定连接。

进一步的，所述第二齿轮的侧表面设置有转速传感器，所述转速传感器、第二齿轮两者之间间距为1mm到1.5mm,所述转速传感器的一端与壳体的内壁固定连接。

进一步的，所述底座的上表面开设有滑槽，所述滑槽的内部滑动连接有滑动座，所述滑动座的内部滑动连接有移动杆，所述移动杆的侧表面抵紧设置有螺纹杆，所述螺纹杆的右端固定连接有转动盘，所述移动杆的内部滑动连接有控制杆，所述控制杆的下端固定连接有第一导电块，所述第一导电块的下表面固定连接有弹簧，所述弹簧的下端与移动杆的内底部固定连接，所述移动杆的内部位于弹簧的左右两侧均安装有第二导电块，所述移动杆的右侧表面靠近上端位置安装有蜂鸣器，所述第二导电块与蜂鸣器电性连接。

进一步的，所述控制杆的上端固定连接有弧形板，所述弧形板的内凹面固定连接有均匀分布的滑轮。

进一步的，所述移动杆的左侧面靠近端位置固定连接有支撑板，所述支撑板的上端安装有噪声传感器。

一种传动轴抗扭曲实验方法，包括如下步骤：

S1：直线监测：通过把传动轴的两端分别固定在第一固定盘与第二固定盘上然后启动第一电机，此时传动轴的右端会带动第二固定盘与第一动态扭矩传感器一同转动，第一动态扭矩传感器会时时监测传动轴的扭矩；

S2：偏转监测：通过第二电机驱动支撑座发生左右摆动，此时第一动态扭矩传感器监测的数据是传动轴不同角度下的扭矩，实现了尽可能的多方面对传动轴进行监测，从而提高传动轴检测的准确性；

S3：弯曲检测：通过第二动态扭矩传感器来监测第二电机的扭力变化，第二电机的扭力变化代表着传动轴摆动时的扭力变化，实现对传动轴进行多方位的监测，提高传动轴综合实验的准确性。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本方案通过把传动轴的两端分别固定在第一固定盘与第二固定盘上然后启动第一电机，此时传动轴的右端会带动第二固定盘与第一动态扭矩传感器一同转动，第一动态扭矩传感器会时时监测传动轴的扭矩。

(2)本方案通过第二电机驱动支撑座发生左右摆动，此时第一动态扭矩传感器监测的数据是传动轴不同角度下的扭矩，实现了尽可能的多方面对传动轴进行监测，从而提高传动轴检测的准确性。

(3)本方案通过第二动态扭矩传感器来监测第二电机的扭力变化，第二电机的扭力变化代表着传动轴摆动时的扭力变化，实现对传动轴进行多方位的监测，提高传动轴综合实验的准确性。

(4)本方案在检测的传动轴发生故障时出现抖动，传动轴在抖动时会挤压控制杆，控制杆受到挤压会向下移动并压缩弹簧，最后第一导电块与第二导电块接触，蜂鸣器发出警报，从而提醒工作人员及时的关闭机器，停止检测，避免检测时有事故发生。

附图说明

图1为本发明的整体结构立体视图；

图2为本发明壳体内部的展示图；

图3为本发明移动座的剖面视图；

图4为本发明图2中A点的放大视图；

图5为本发明图1中B点的放大视图；

图6为本发明滑动座及连接部件的剖面视图。

图中标号说明：

1、底座；2、壳体；3、第一电机；4、第一齿轮；5、第二齿轮；6、转动轴；7、第一固定盘；8、支撑座；9、第一动态扭矩传感器；10、第二固定盘；11、移动座；12、第二电机；13、第一锥齿轮；14、第二锥齿轮；15、连接轴；16、第二动态扭矩传感器；17、扇形块；18、刻度线；19、指示针；20、限位开关；21、丝杆；22、第三电机；23、转速传感器；24、滑槽；25、滑动座；26、移动杆；27、控制杆；28、第一导电块；29、弹簧；30、第二导电块；31、螺纹杆；32、转动盘；33、蜂鸣器；34、弧形板；35、滑轮；36、支撑板；37、噪声传感器；38、控制屏。

具体实施方式

下面将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清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例1：

请参阅图1至图2，一种传动轴抗扭曲实验装置及其方法，包括底座1和壳体2，其特征在于：壳体2安装在底座1的左上端，壳体2的侧表面安装有控制屏38，壳体2的内部设置有第一电机3，第一电机3安装在底座1的上表面，第一电机3的输出轴固定连接有第一齿轮4，第一齿轮4的侧表面啮合连接有第二齿轮5，第二齿轮5的内部中心位置固定连接有转动轴6，转动轴6的一端贯穿壳体2并固定连接有第一固定盘7；

底座1的上表面靠近右端位置设置有支撑座8，支撑座8的侧表面靠近上端位置固定连接有第一动态扭矩传感器9，第一动态扭矩传感器9的右端固定连接有第二固定盘10，第一固定盘7和第二固定盘10上均开设有螺纹孔；

支撑座8的下端设置有调角机构，调角机构用于控制支撑座8的转动。

通过采用上述技术方案，操作者把传动轴放在第一固定盘7与第二固定盘10之间，然后通过螺栓穿过第一固定盘7和第二固定盘10上的螺纹孔并与传动轴进行固定，启动第一电机3，第一电机3带动第一齿轮4转动，第一齿轮4带动第二齿轮5转动，第一齿轮4小于第二齿轮5，使得第一电机3在通过第一齿轮4驱动第二齿轮5时更为的省力，第二齿轮5在转动时会带动转动轴6转动，转动轴6带动第一固定盘7转动，此时传动轴的右端会带动第二固定盘10与第一动态扭矩传感器9一同转动，第一动态扭矩传感器9会时时监测传动轴的扭矩，第一动态扭矩传感器9会把数据传递给控制屏38同时并保存下来，待实验结束后，可以把第一动态扭矩传感器9时时监测的实验数据打印出来。

如图3所示，调角机构包括第二电机12、第一锥齿轮13、第二锥齿轮14、连接轴15、移动座11；

移动座11内安装有第二电机12，第二电机12的输出轴固定连接有第一锥齿轮13，第一锥齿轮13的侧表面啮合连接有第二锥齿轮14，第一锥齿轮13、第二锥齿轮14两者的直径比为1:3，第二锥齿轮14的上表面固定连接有连接轴15，连接轴15的上端贯穿移动座11并与支撑座8固定连接。

传动轴上一般都装有十字万向节，使得传动轴不仅仅能进行直线传动，还能弯曲着进行传动，为了监测传动轴在弯曲情况下时承载的扭矩变化，本发明通过第二电机12正反转来驱动第一锥齿轮13转动，第一锥齿轮13带动第二锥齿轮14转动，第二锥齿轮14带动连接轴15与支撑座8一同转动，通过支撑座8的左右转动来控制传动轴发生形变，第一动态扭矩传感器9把监测的数据传给控制屏38，实现对传动轴不同角度下承受的扭矩进行检测，尽可能的多方面对传动轴进行监测，从而提高传动轴检测的准确性。第一锥齿轮13、第二锥齿轮14两者的直径比为1:3，通过小齿轮带动大齿轮来实现省力，从而减轻第二电机12的负载。

如图4所示，移动座11的右侧面固定连接有扇形块17，扇形块17的上表面印刻有刻度线18，支撑座8的右侧表面靠近下端位置固定连接有指示针19，移动座11的上表面位于支撑座8的两侧均安装有限位开关20，限位开关20用于控制第二电机12的行程。

刻度线18上表有角度数值，在支撑座8发生左右转动时会带动指示针19在扇形块17的表面进行转动，指示针19指到刻度线18上的数值代表着移动座11偏转的角度，同时也是代表着传动轴弯曲的角度，可以精准的知道传动轴在不同角度下能承受的扭矩，在指示针19左右摆动时会触碰到限位开关20，在指示针19碰到其中一组的限位开关20后，第二电机12便发生偏转，限位开关20用于控制第二电机12的行程。

如图2所示，移动座11与底座1滑动连接，移动座11的内部贯穿设置有丝杆21，丝杆21的右端与底座1转动连接，丝杆21的左端贯穿壳体2并固定连接有第三电机22。

市面上的传动轴型号不同，其中长短也各不相同，在检测不同长短的传动轴时，可以通过第三电机22控制丝杆21转动，丝杆21在正反转时会带动移动座11左右移动，从而实现对第一固定盘7与第二固定盘10之间的间距进行调节，使得第一固定盘7与第二固定盘10之间能安装不同长短的传动轴，从而提高本装置的使用范围。

如图3所示，第二电机12为双轴电机，第二电机12的右端输出轴固定连接有第二动态扭矩传感器16，第二动态扭矩传感器16的右端与移动座11固定连接。

传动轴在转动时对其进行左右摇摆，在左右摇摆的过程中对其扭力的变化进行监测，本发明通过第二电机12的驱动来控制支撑座8的左右移动，从而实现传动轴的左右摇摆，传动轴在何种角度容易进行摆动，在何种角度不容易进行摆动，会产生不同的扭力变化，会导致第二电机12驱动的力度不同，通过第二动态扭矩传感器16来监测第二电机12的扭力变化，第二电机12的扭力变化代表着传动轴摆动时的扭力变化，实现对传动轴进行多方位的监测，提高传动轴综合实验的准确性。

如图2所示，第二齿轮5的侧表面设置有转速传感器23，转速传感器23、第二齿轮5两者之间间距为1mm到1.5mm,转速传感器23的一端与壳体2的内壁固定连接。

为了监测传动轴在不同转速下的扭矩；本发明的第二齿轮5与第一固定盘7是同轴运动，所以两者的转速相同，通过转速传感器23检测第二齿轮5的转速就等同于监测传动轴的转速，实现多方位对传动轴进行监测。

如图1、图5、图6所示，底座1的上表面开设有滑槽24，滑槽24的内部滑动连接有滑动座25，滑动座25的内部滑动连接有移动杆26，移动杆26的侧表面抵紧设置有螺纹杆31，螺纹杆31的右端固定连接有转动盘32，移动杆26的内部滑动连接有控制杆27，控制杆27的下端固定连接有第一导电块28，第一导电块28的下表面固定连接有弹簧29，弹簧29的下端与移动杆26的内底部固定连接，移动杆26的内部位于弹簧29的左右两侧均安装有第二导电块30，移动杆26的右侧表面靠近上端位置安装有蜂鸣器33，第二导电块30与蜂鸣器33电性连接。

测试的传动轴长短不同，可以通过移动滑动座25在滑槽24内移动，使得滑动座25处于传动轴中心位置的正下方；在传动轴粗细不同时，通过转动转动盘32带动螺纹杆31转动并不再抵紧移动杆26，然后调整移动杆26上下移动，调整控制杆27距离传动轴5mm的位置，然后反转转动盘32，拧紧螺纹杆31使其抵紧移动杆26，实现对移动杆26的固定。瑕疵的传动轴在正常范围值内进行检测，传动轴因为不满足要求可能会在检测时出现剧烈的抖动，传动轴在抖动时会挤压控制杆27，控制杆27受到挤压会向下移动并压缩弹簧29，最后第一导电块28与第二导电块30接触，蜂鸣器33发出警报，从而提醒工作人员及时的关闭机器，停止检测，避免检测时有事故发生。

如图5所示，控制杆27的上端固定连接有弧形板34，弧形板34的内凹面固定连接有均匀分布的滑轮35。

通过安装弧形板34，在传动轴抖动时提高与控制杆27的接触面积，从而提高报警的灵敏度，安装的滑轮35可以避免传动轴与弧形板34之间产生摩擦。

如图5所示，移动杆26的左侧面靠近端位置固定连接有支撑板36，支撑板36的上端安装有噪声传感器37。

通过噪声传感器37监测传动轴在测试时产生的噪音，可以检测出传动轴最小噪音下的工作状态。

一种传动轴抗扭曲实验方法，包括如下步骤：

S1：直线监测：通过把传动轴的两端分别固定在第一固定盘7与第二固定盘10上然后启动第一电机3，此时传动轴的右端会带动第二固定盘10与第一动态扭矩传感器9一同转动，第一动态扭矩传感器9会时时监测传动轴的扭矩；

S2：偏转监测：通过第二电机12驱动支撑座8发生左右摆动，此时第一动态扭矩传感器9监测的数据是传动轴不同角度下的扭矩，实现了尽可能的多方面对传动轴进行监测，从而提高传动轴检测的准确性；

S3：弯曲检测：通过第二动态扭矩传感器16来监测第二电机12的扭力变化，第二电机12的扭力变化代表着传动轴摆动时的扭力变化，实现对传动轴进行多方位的监测，提高传动轴综合实验的准确性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种传动轴抗扭曲实验装置，包括底座(1)和壳体(2)，其特征在于：所述壳体(2)安装在底座(1)的左上端，所述壳体(2)的侧表面安装有控制屏(38)，所述壳体(2)的内部设置有第一电机(3)，所述第一电机(3)安装在底座(1)的上表面，所述第一电机(3)的输出轴固定连接有第一齿轮(4)，所述第一齿轮(4)的侧表面啮合连接有第二齿轮(5)，所述第二齿轮(5)的内部中心位置固定连接有转动轴(6)，所述转动轴(6)的一端贯穿壳体(2)并固定连接有第一固定盘(7)；

所述底座(1)的上表面靠近右端位置设置有支撑座(8)，所述支撑座(8)的侧表面靠近上端位置固定连接有第一动态扭矩传感器(9)，所述第一动态扭矩传感器(9)的右端固定连接有第二固定盘(10)，所述第一固定盘(7)和第二固定盘(10)上均开设有螺纹孔；

所述支撑座(8)的下端设置有调角机构，所述调角机构用于控制支撑座(8)的转动。

2.根据权利要求1所述的一种传动轴抗扭曲实验装置，其特征在于：所述调角机构包括第二电机(12)、第一锥齿轮(13)、第二锥齿轮(14)、连接轴(15)、移动座(11)；

所述移动座(11)内安装有第二电机(12)，所述第二电机(12)的输出轴固定连接有第一锥齿轮(13)，所述第一锥齿轮(13)的侧表面啮合连接有第二锥齿轮(14)，所述第一锥齿轮(13)、第二锥齿轮(14)两者的直径比为1:3，所述第二锥齿轮(14)的上表面固定连接有连接轴(15)，所述连接轴(15)的上端贯穿移动座(11)并与支撑座(8)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种传动轴抗扭曲实验装置，其特征在于：所述移动座(11)的右侧面固定连接有扇形块(17)，所述扇形块(17)的上表面印刻有刻度线(18)，所述支撑座(8)的右侧表面靠近下端位置固定连接有指示针(19)，所述移动座(11)的上表面位于支撑座(8)的两侧均安装有限位开关(20)，所述限位开关(20)用于控制第二电机(12)的行程。

4.根据权利要求2所述的一种传动轴抗扭曲实验装置，其特征在于：所述移动座(11)与底座(1)滑动连接，所述移动座(11)的内部贯穿设置有丝杆(21)，所述丝杆(21)的右端与底座(1)转动连接，所述丝杆(21)的左端贯穿壳体(2)并固定连接有第三电机(22)。

5.根据权利要求2所述的一种传动轴抗扭曲实验装置，其特征在于：所述第二电机(12)为双轴电机，所述第二电机(12)的右端输出轴固定连接有第二动态扭矩传感器(16)，所述第二动态扭矩传感器(16)的右端与移动座(11)固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种传动轴抗扭曲实验装置，其特征在于：所述第二齿轮(5)的侧表面设置有转速传感器(23)，所述转速传感器(23)、第二齿轮(5)两者之间间距为1mm到1.5mm,所述转速传感器(23)的一端与壳体(2)的内壁固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种传动轴抗扭曲实验装置，其特征在于：所述底座(1)的上表面开设有滑槽(24)，所述滑槽(24)的内部滑动连接有滑动座(25)，所述滑动座(25)的内部滑动连接有移动杆(26)，所述移动杆(26)的侧表面抵紧设置有螺纹杆(31)，所述螺纹杆(31)的右端固定连接有转动盘(32)，所述移动杆(26)的内部滑动连接有控制杆(27)，所述控制杆(27)的下端固定连接有第一导电块(28)，所述第一导电块(28)的下表面固定连接有弹簧(29)，所述弹簧(29)的下端与移动杆(26)的内底部固定连接，所述移动杆(26)的内部位于弹簧(29)的左右两侧均安装有第二导电块(30)，所述移动杆(26)的右侧表面靠近上端位置安装有蜂鸣器(33)，所述第二导电块(30)与蜂鸣器(33)电性连接。

8.根据权利要求7所述的一种传动轴抗扭曲实验装置，其特征在于：所述控制杆(27)的上端固定连接有弧形板(34)，所述弧形板(34)的内凹面固定连接有均匀分布的滑轮(35)。

9.根据权利要求7所述的一种传动轴抗扭曲实验装置，其特征在于：所述移动杆(26)的左侧面靠近端位置固定连接有支撑板(36)，所述支撑板(36)的上端安装有噪声传感器(37)。

10.适用于权利要求1-9所述的一种传动轴抗扭曲实验方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：直线监测：通过把传动轴的两端分别固定在第一固定盘(7)与第二固定盘(10)上然后启动第一电机(3)，此时传动轴的右端会带动第二固定盘(10)与第一动态扭矩传感器(9)一同转动，第一动态扭矩传感器(9)会时时监测传动轴的扭矩；

S2：偏转监测：通过第二电机(12)驱动支撑座(8)发生左右摆动，此时第一动态扭矩传感器(9)监测的数据是传动轴不同角度下的扭矩，实现了尽可能的多方面对传动轴进行监测，从而提高传动轴检测的准确性；

S3：弯曲检测：通过第二动态扭矩传感器(16)来监测第二电机(12)的扭力变化，第二电机(12)的扭力变化代表着传动轴摆动时的扭力变化，实现对传动轴进行多方位的监测，提高传动轴综合实验的准确性。

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