CN210400850U - 一种齿轮疲劳试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种齿轮疲劳试验台，包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一扭转轴、第二扭转轴，第一传动轴、第一驱动组件和加载组件，加载组件具有第一输出端和第二输出端，第一扭转轴的一端与第一输出端相连，另一端与第一齿轮相连，第二扭转轴的一端与第二输出端相连，另一端与第二齿轮相连，加载组件用于为第一扭转轴和第二扭转轴提供方向相反的扭矩，第一齿轮与第三齿轮啮合，第二齿轮与第四齿轮啮合，第三齿轮与第四齿轮连接，第一驱动组件设置在第一扭转轴、第二扭转轴或第一传动轴上，第一驱动组件用于补偿齿轮疲劳试验台试验过程中的机械效率损失。该疲劳试验台减少了能源损耗，缩短了试验周期，提高了试验效率。

Description

一种齿轮疲劳试验台

技术领域

本实用新型涉及齿轮接触疲劳试验技术领域，尤其涉及一种齿轮疲劳试验台。

背景技术

齿轮是汽车传动系统的基础零部件，对传动系统齿轮的接触疲劳校核需要知道齿轮材料和工艺的基础接触疲劳性能。齿轮接触疲劳性能是考核齿轮传动系统接触疲劳性能的基础性能。

现有技术中，齿轮疲劳试验台大多采用开放式的机械结构，开放式的齿轮试验台在系统运转时加载器和系统摩擦会消耗掉驱动电机的输入功率，导致功率不能循环利用，需要驱动电机源源不断为齿轮转动提供动力，并且试验过程中驱动电机还需要补偿机械摩擦损失，使得齿轮接触疲劳性能试验时间长、能源耗损大、成本投入高。

因此，亟需提供一种能源耗损低的齿轮疲劳试验台来解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种齿轮疲劳试验台，该试验台能源损耗低，节省了成本；并且该试验台可以同时对多个齿轮进行试验，缩短了试验周期，提高了试验效率。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种齿轮疲劳试验台，包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一扭转轴、第二扭转轴，第一传动轴、第一驱动组件和加载组件，所述加载组件具有第一输出端和第二输出端，所述第一扭转轴的一端与所述第一输出端相连，另一端与所述第一齿轮相连，所述第二扭转轴的一端与所述第二输出端相连，另一端与所述第二齿轮相连，所述加载组件用于为所述第一扭转轴和所述第二扭转轴提供方向相反的扭矩，所述第一齿轮与所述第三齿轮啮合，所述第二齿轮与所述第四齿轮啮合，所述第三齿轮与所述第四齿轮通过所述第一传动轴连接，所述第一驱动组件设置在所述第一扭转轴、所述第二扭转轴或所述第一传动轴上，所述第一驱动组件用于补偿所述齿轮疲劳试验台试验过程中的机械效率损失。

其中，所述加载组件包括依次连接的加载器、伺服电机和控制器，所述加载器具有所述第一输出端和所述第二输出端，所述加载器用于加载扭矩。

其中，所述加载器为电驱动扭矩加载器。

其中，所述齿轮疲劳试验台还包括设置在所述第一扭转轴上和/或所述第二扭转轴上的扭矩传感器。

其中，所述齿轮疲劳试验台还包括转速测量组件，所述转速测量组件设置所述第一扭转轴、所述第二扭转轴和所述第一传动轴的一个或多个上。

其中，所述齿轮疲劳试验台还包括润滑组件和油箱，所述润滑组件包括供油总管路、第一供油支路和第二供油支路，所述供油总管路的一端与所述油箱连接，另一端分别与所述第一供油支路和所述第二供油支路连接，所述第一供油支路延伸连接于所述第一齿轮和所述第三齿轮的啮合处，所述第二供油支路延伸连接于所述第二齿轮和所述第四齿轮的啮合处。

其中，所述润滑组件还包括设置在所述第一供油支路上的第一流量计和设置在所述第二供油支路上的第二流量计，所述第一流量计用于实时监测所述第一供油支路上的流量大小，所述第二流量计用于实时监测所述第二供油支路上的流量大小。

其中，所述润滑组件还包括流量调节阀和溢流阀，所述流量调节阀设置在所述供油总管路上，所述溢流阀的一端与所述流量调节阀连接，另一端与所述油箱连接。

其中，所述润滑组件还包括温度调节组件，所述温度调节组件包括冷却器和加热器，所述第一供油支路和所述第二供油支路上分别设置有一个所述冷却器和一个所述加热器，所述冷却器用于降低所述第一供油支路和所述第二供油支路中的油温，所述加热器用于提高所述第一供油支路和所述第二供油支路中的油温。

其中，所述第一扭转轴、所述第二扭转轴和所述第一传动轴中均设置有高压油道，所述高压油道与高压油泵连接，所述高压油道用于通入高压油以扩大齿轮的安装内孔。

本实用新型公开了一种齿轮疲劳试验台，包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一扭转轴、第二扭转轴，第一传动轴、第一驱动组件和加载组件，加载组件具有第一输出端和第二输出端，第一扭转轴的一端与第一输出端相连，另一端与第一齿轮相连，第二扭转轴的一端与第二输出端相连，另一端与第二齿轮相连，加载组件用于为第一扭转轴和第二扭转轴提供方向相反的扭矩，第一齿轮与第三齿轮啮合，第二齿轮与第四齿轮啮合，第三齿轮与第四齿轮通过第一传动轴连接，第一驱动组件设置在第一扭转轴、第二扭转轴或第一传动轴上，第一驱动组件用于补偿齿轮疲劳试验台试验过程中的机械效率损失。该疲劳试验台为功率封闭式结构，减少了能源损耗；可以同时对多个齿轮进行试验，缩短了试验周期，提高了试验效率。

附图说明

图1是本实用新型具体实施例提供的齿轮疲劳试验台的结构示意图；

图2是本实用新型具体实施例提供的轴中高压油道的结构示意图。

1、第一齿轮；2、第二齿轮；3、第三齿轮；4、第四齿轮；5、第一扭转轴；6、第二扭转轴；7、第一传动轴；8、第一驱动组件；9、加载组件；91、加载器；911、第一输出端；912、第二输出端；92、伺服电机；93、控制器；10、扭矩传感器；11、转速测量组件；12、润滑组件；121、供油总管路；122、第一供油支路；123、第二供油支路；124、第一流量计；125、第二流量计；126、流量调节阀；127、溢流阀；128、温度调节组件；1281、冷却器；1282、加热器；129、油泵驱动电机；130、油泵；13、油箱；14、高压油道。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、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实用新型的技术方案。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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实用新型的限制。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。

如图1所示，本实用新型提供了一种齿轮疲劳试验台，该齿轮疲劳试验台包括第一齿轮1、第二齿轮2、第三齿轮3、第四齿轮4、第一扭转轴5、第二扭转轴6，第一传动轴7、第一驱动组件8和加载组件9。其中，加载组件9包括第一输出端911和第二输出端912，第一扭转轴5的一端与第一输出端911相连，另一端与第一齿轮1相连，第二扭转轴6的一端与第二输出端912相连，另一端与第二齿轮2相连，加载组件9用于为第一扭转轴5和第二扭转轴6提供方向相反的扭矩。第一齿轮1与第三齿轮3啮合，第二齿轮2与第四齿轮4啮合，第三齿轮3与第四齿轮4通过第一传动轴7连接，第一驱动组件8可以设置在第一扭转轴5、第二扭转轴6和第一传动轴7中的任意一根轴上，第一驱动组件8用于补偿齿轮疲劳试验台的机械效率损失。第一扭转轴5和第二扭转轴6产生的扭矩与第一扭转轴5和第二扭转轴6的转速以及转动方向相互独立。需要说明的是，为了保证整个试验台的力矩平衡，实现齿轮疲劳试验台的封闭性，第一扭转轴5上的扭矩与第二扭转轴6上的扭矩必须大小相等且方向相反。

当进行齿轮疲劳试验时，加载组件9对第一扭转轴5和第二扭转轴6各加载一个扭矩，与此同时第一驱动组件8传动连接于第一传动轴7并能驱动第一传动轴7转动，从而带动第三齿轮3和第四齿轮4同步转动，第三齿轮3与第一齿轮1啮合传动，第四齿轮4与第二齿轮2啮合传动。齿轮传动过程中，第一驱动组件8无需再为齿轮传动提供动力，而只需补偿因摩擦或震动产生的机械效率损耗即可。其中，根据试验需求，第一齿轮1、第二齿轮2、第三齿轮3和第四齿轮4均可作为被试齿轮。优选地，第一驱动组件8为驱动电机，由于驱动电机的输出轴垂直于第一传动轴7，为了将驱动电机的输出转矩传递给第一传动轴7，本实施例通过一对相互垂直的锥形齿轮将驱动电机的输出转矩传递给第一传动轴7。

当齿轮的转动方向与驱动扭矩的方向相同时，齿轮作正功；当齿轮的转动方向与驱动扭矩的方向相反时，齿轮作负功，又因为作正功的齿轮的功率与作负功的齿轮的功率的大小相等，所以使得整个试验台的功率封闭，试验台的输出总功率为零。如图1所示，第一齿轮1和第四齿轮4的转动方向均与各自的扭矩方向相同，因此第一齿轮1与第四齿轮4作正功；第二齿轮2和第三齿轮3的转动方向均与各自的扭矩方向相反，因此第二齿轮2与第三齿轮3作负功，由此保证了整个试验台的功率封闭，无需驱动电机继续提供齿轮传动的动力。由于轴传动和齿轮传动的过程中均会有摩擦损耗，所以第一驱动组件8仅用于补偿摩擦损耗导致的效率损失，从而使得该齿轮疲劳试验台减少了能源消耗，节约了成本。由于第一齿轮1、第二齿轮2、第三齿轮3和第四齿轮4中可以有多个被试齿轮，所以该齿轮疲劳试验台可以同时对多个齿轮进行试验，缩短了试验周期，提高了试验效率。

优选地，考虑到轴的强度，如果仅用第一扭转轴5、第二扭转轴6和第一传动轴7进行传动，可能会导致整个疲劳试验台的传动不稳定，所以一般会通过将一根轴分为多根短轴且短轴之间通过联轴器进行连接传动的方式提高疲劳试验台的传动稳定性，但是需要保证与第一输出端911和第二输出端912连接的轴均为扭转轴，其它轴可以选择刚性轴或者扭转轴。在本实施例中，第一传动轴7选用刚性轴，在保证疲劳试验台正常传动的情况下，降低了成本。

具体而言，加载组件9包括依次连接的加载器91、伺服电机92和控制器93，其中，控制器93与计算机连接，伺服电机92与控制器93连接，控制器93用于接受计算机发出的指令并将电信号发送至伺服电机92，伺服电机92的输出端驱动连接加载器91，伺服电机92用于驱动加载器91加载扭矩，加载器91具有第一输出端911和第二输出端912，加载器91通过第一输出端911为第一扭转轴5加载扭矩，加载器91通过第二输出端912为第二扭转轴6加载驱动扭矩。当进行齿轮疲劳试验时，计算机向控制器93发出指令，控制器93控制伺服电机92驱动加载器91给第一扭转轴5和第二扭转轴6加载扭矩，能够更加方便准确的控制加载扭矩的大小。

优选地，传统的机械封闭式扭矩加载系统调节扭矩需要拆卸扭转轴，并需要砝码标定，导致调节扭矩极为不便。在本实施例中，加载器91选用液压式的电驱动扭矩加载器，电驱动扭矩加载器具有寿命长、免维修、无滞后等优点，液压式的加载器91使得调节扭矩更加方便，节省工时和人力。通过调节加载器91的旋转方向，可双向转动和加载扭矩，因此在齿轮驱动研究分析中，齿轮的两侧齿面均可进行测试。

进一步优选地，在第一扭转轴5和/或第二扭转轴6上设置扭矩传感器10，扭矩传感器10与计算机连接并将测得的扭矩传输给计算机。扭矩传感器10、加载器91和计算机形成一个闭环的控制回路，实现了与转速无关的、随时连续可调的扭矩控制系统。

试验过程中，需要对疲劳试验台的转速进行测量，所以会在第一扭转轴5、第二扭转轴6和第一传动轴7中的一个或多个上设置转速测量组件11，转速测量组件11和计算机连接，转速测量组件11将测量的转速数据传输给计算机。优选地，因为疲劳试验台的传动是封闭式的，所以只需要测量其中一根轴上的转速即可计算出其他各轴和齿轮的转速。在本实施例中，在第二扭转轴6上设置一个转速测量组件11，其他轴均不设置转速测量组件11，简化了疲劳试验台的结构，节约了成本。在本实施例中，转速测量组件11优选为转速传感器。

如图1所示，疲劳试验台还包括润滑组件12和油箱13，润滑组件12包括供油总管路121、第一供油支路122和第二供油支路123。供油总管路121的一端与油箱13连接，另一端分别与第一供油支路122和第二供油支路123连接，第一供油支路122延伸连接于第一齿轮1和第三齿轮3的啮合处，第二供油支路123延伸连接于第二齿轮2和第四齿轮4的啮合处。供油总管路121上设置有油泵130，油泵130与油泵驱动电机129连接，通过油泵驱动电机129驱动油泵130将油箱13中的润滑油通过供油总管路121、第一供油支路122和第二供油支路123泵送至齿轮啮合处，对齿轮进行润滑，减少齿轮传动过程中的机械摩擦。

优选地，润滑组件12还包括设置在第一供油支路122上的第一流量计124和设置在第二供油支路123上的第二流量计125，第一流量计124用于实时监测第一供油支路122中的流量大小，第二流量计125用于实时监测第二供油支路123中的流量大小。第一流量计124和第二流量计125均与计算机连接，根据各齿轮转速的不同，通过监测第一供油支路122和第二供油支路123上的流量大小，更加灵活的调节供油量。

进一步优选地，润滑组件12还包括流量调节阀126和溢流阀127，流量调节阀126设置在供油总管路121上，溢流阀127的一端与流量调节阀126连接，另一端与油箱13连接。流量调节阀126、溢流阀127和油箱13形成一个闭合的回路，当供油总管路121中的油压超过预定值时，溢流阀127打开，供油总管路121中多余的润滑油回流到油箱13中，直到供油总管路121中的油压低于预定值，保证了供油系统的安全性。

更进一步地，润滑组件12还包括温度调节组件128，温度调节组件128包括冷却器1281和加热器1282，第一供油支路122和第二供油支路123上分别设置有一个冷却器1281和一个加热器1282，冷却器1281可以降低第一供油支路122和第二供油支路123中的油温，加热器1282可以提高第一供油支路122和第二供油支路123中的油温。温度调节组件128与计算机连接，通过集成加热器1282和冷却器1281可实现高精度的温度控制；润滑油温度可根据试验要求进行调控，以保证第一供油支路122和第二供油支路123中的油温维持在恒定的温度。

传统的轴和齿轮通过键进行传动连接，在传动过程中，轴和齿轮无法实现高精度定心，并且安装、拆卸不方便；或者轴和齿轮采用过盈配合的方式进行传动连接，但是暴力安装和拆卸齿轮，会造成齿轮和轴的磨损。为解决这一技术问题，如图2所示，本实施例中疲劳试验台中轴和齿轮的安装方式为锥孔和锥轴的配合，并且轴中均设置有高压油道14，高压油道14从轴端面延伸至轴的环向安装面，高压油道14与高压油泵连接，高压油道14用于通入高压油以扩大齿轮的安装内孔，便于齿轮的装拆。具体地，当安装和拆卸齿轮时，高压油泵与轴端面一侧的高压油道14入口进行连接注入高压油，高压油通过高压油道14从轴的环向安装面上的高压油道14出口喷出，喷出的高压油会对齿轮的安装内孔施加压力，从而扩大齿轮的安装内孔，实现齿轮的快速安装和拆卸，保证齿轮和轴均无磨损或微震磨损。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种齿轮疲劳试验台，其特征在于，包括第一齿轮(1)、第二齿轮(2)、第三齿轮(3)、第四齿轮(4)、第一扭转轴(5)、第二扭转轴(6)、第一传动轴(7)、第一驱动组件(8)和加载组件(9)，所述加载组件(9)具有第一输出端(911)和第二输出端(912)，所述第一扭转轴(5)的一端与所述第一输出端(911)相连，另一端与所述第一齿轮(1)相连，所述第二扭转轴(6)的一端与所述第二输出端(912)相连，另一端与所述第二齿轮(2)相连，所述加载组件(9)用于为所述第一扭转轴(5)和所述第二扭转轴(6)提供方向相反的扭矩，所述第一齿轮(1)与所述第三齿轮(3)啮合，所述第二齿轮(2)与所述第四齿轮(4)啮合，所述第三齿轮(3)与所述第四齿轮(4)通过所述第一传动轴(7)连接，所述第一驱动组件(8)设置在所述第一扭转轴(5)、所述第二扭转轴(6)或所述第一传动轴(7)上，所述第一驱动组件(8)用于补偿所述齿轮疲劳试验台试验过程中的机械效率损失。

2.如权利要求1所述的齿轮疲劳试验台，其特征在于，所述加载组件(9)包括伺服电机(92)和与所述伺服电机(92)驱动连接的加载器(91)，所述加载器(91)具有所述第一输出端(911)和所述第二输出端(912)，所述加载器(91)用于加载所述扭矩。

3.如权利要求2所述的齿轮疲劳试验台，其特征在于，所述加载器(91)为电驱动扭矩加载器。

4.如权利要求1～3任一项所述的齿轮疲劳试验台，其特征在于，所述齿轮疲劳试验台还包括设置在所述第一扭转轴(5)上和/或所述第二扭转轴(6)上的扭矩传感器(10)。

5.如权利要求4所述的齿轮疲劳试验台，其特征在于，所述齿轮疲劳试验台还包括转速测量组件(11)，所述转速测量组件(11)设置所述第一扭转轴(5)、所述第二扭转轴(6)和所述第一传动轴(7)的一个或多个上。

6.如权利要求1所述的齿轮疲劳试验台，其特征在于，所述齿轮疲劳试验台还包括润滑组件(12)和油箱(13)，所述润滑组件(12)包括供油总管路(121)、第一供油支路(122)和第二供油支路(123)，所述供油总管路(121)的一端与所述油箱(13)连接，另一端分别与所述第一供油支路(122)和所述第二供油支路(123)连接，所述第一供油支路(122)延伸连接于所述第一齿轮(1)和所述第三齿轮(3)的啮合处，所述第二供油支路(123)延伸连接于所述第二齿轮(2)和所述第四齿轮(4)的啮合处。

7.如权利要求6所述的齿轮疲劳试验台，其特征在于，所述润滑组件(12)还包括设置在所述第一供油支路(122)上的第一流量计(124)和设置在所述第二供油支路(123)上的第二流量计(125)，所述第一流量计(124)用于实时监测所述第一供油支路(122)中的流量大小，所述第二流量计(125)用于实时监测所述第二供油支路(123)中的流量大小。

8.如权利要求6或7所述的齿轮疲劳试验台，其特征在于，所述润滑组件(12)还包括流量调节阀(126)和溢流阀(127)，所述流量调节阀(126)设置在所述供油总管路(121)上，所述溢流阀(127)的一端与所述流量调节阀(126)连接，另一端与所述油箱(13)连接。

9.如权利要求6所述的齿轮疲劳试验台，其特征在于，所述润滑组件(12)还包括温度调节组件(128)，所述温度调节组件(128)包括冷却器(1281)和加热器(1282)，所述第一供油支路(122)和所述第二供油支路(123)上分别设置有一个所述冷却器(1281)和一个所述加热器(1282)，所述冷却器(1281)用于降低所述第一供油支路(122)和所述第二供油支路(123)中的油温，所述加热器(1282)用于提高所述第一供油支路(122)和所述第二供油支路(123)中的油温。

10.如权利要求1所述的齿轮疲劳试验台，其特征在于，所述第一扭转轴(5)、所述第二扭转轴(6)和所述第一传动轴(7)中均设置有高压油道(14)，所述高压油道(14)与高压油泵连接，所述高压油道(14)用于通入高压油以扩大齿轮的安装内孔。

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