CN211696943U - 一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台，它包括：工作平台、万向传动装置系统、加载系统、检测系统、控制系统；万向传动装置系统和加载系统装设在工作平台上，加载系统中的横向平移装置垂直于万向传动装置系统中纵向平移装置的一侧；万向传动装置系统中装设有缓冲套轴，缓冲套轴的一侧端部装设有第一万向传动装置连接盘；加载系统中装设有拉扭复合传感器，拉扭复合传感器上设有第二万向传动装置连接盘；被测的万向传动装置装设在第一万向传动装置连接盘与第二万向传动装置连接盘间；检测系统装设在万向传动装置系统、加载系统和万向传动装置上；通过模拟实际运行工况，通过检测分析加载位移变化，获悉该万向传动装置的可靠性水平。

Description

一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台

技术领域

本实用新型属于精密制造技术和工业自动化控制领域，具体涉及一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台及试验方法。

背景技术

万向传动装置主要是由万向节、伸缩套和滑动花键轴组成；在许多传动机构中，动力输出轴和动力输入轴的轴线难以始终完全重合，所以采用万向传动装置可以在两根轴线不重合、并且其轴线间距离和夹角经常发生变化的轴之间传递动力；万向传动装置已广泛应用于冶金、汽车、机床、重型运输和工程机械等行业，特别是在汽车行业，万向传动装置是传动系统中最重要的组成部件之一；万向传动装置的可靠性直接影响整个传动机构的可靠性；在运动过程中万向传动装置会出现断裂、弯曲、磨损等故障；对万向传动装置进行可靠性试验并提出改进措施是提高万向传动装置可靠性的一条有效途径，对于传动机构的精度提升具有重大意义。

目前，国内对万向传动装置的可靠性试验研究较少，仅有一些扭转间隙、静扭转刚性、静扭转强度等单因素项目的静态性能台架试验，并且不具备模拟真实工况以及具有拉扭复合动态加载的能力；因此研发一种万向传动装置的拉扭复合可靠性试验台及试验方法是本领域的技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台及试验方法。

一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台，它包括：工作平台1、万向传动装置系统、加载系统、检测系统、控制系统；

所述的万向传动装置系统包括：纵向平移装置、俯仰旋转平台、俯仰旋转装置；

纵向平移装置固定在工作平台1上，纵向平移装置主要是由1号导轨21、1号丝杠23、1号丝母24组成的纵向直线平移的机械传动部件；俯仰旋转平台固定在纵向平移装置的1号导轨上，俯仰旋转装置水平轴接在俯仰旋转平台上；纵向平移装置纵向水平移动俯仰旋转平台；

俯仰旋转装置中装设有缓冲套轴322，缓冲套轴322的一侧端部装设有第一万向传动装置连接盘35，缓冲套轴322的另一侧端部装设有有导向套36；导向套36另一侧设有扭矩负载连接部；

所述的加载系统包括：横向平移装置、轴向力加载平台、轴向力加载装置、扭矩负载装置、伺服油缸5、伺服油路系统；

横向平移装置固定在工作平台1上，横向平移装置主要是由2号导轨41、2号丝杠43、2号丝母44组成的纵向直线平移的机械传动部件；横向平移装置垂直于纵向平移装置的一侧；轴向力加载平台固定在横向平移装置上，横向平移装置横向水平移动轴向力加载平台；

所述的轴向力加载平台上端设有轴向力加载旋转架48；轴向力加载旋转架48上装设有伺服油缸5、拉板49；

轴向力加载旋转架48上端中心处设有油缸杆通孔，伺服油缸5和拉板49装设在油缸杆通孔两侧；拉板49中部一侧与伺服油缸5的油缸杆连接；拉板49中部另一侧与拉扭复合传感器74锁固连接；

拉扭复合传感器74上设有第二万向传动装置连接盘75；

第一万向传动装置连接盘35与第二万向传动装置连接盘75间通过万向传动装置连接；

扭矩负载装置装设在扭矩负载连接部上；扭矩负载装置包括：砝码座371、加载杆372、砝码373、加载杆外套374、砝码转轴375；砝码座371固定在加载杆372一端，加载杆372另一端固定在加载杆外套374上；砝码373套接在砝码座371上；

所述的伺服油路系统固定在伺服油缸5尾部下方的轴向力加载旋转架48上；

所述的检测系统分别装设在万向传动装置、第二万向传动装置连接盘75、伺服油缸5和伺服油路系统中；

所述的控制系统分别与万向传动装置系统、加载系统和检测系统电气连接；

所述的俯仰旋转装置包括：俯仰旋转支架31、轴向缓冲组件、深沟球轴承33、轴承外套34、第一万向传动装置连接盘35；俯仰旋转支架31设有两个，两个俯仰旋转支架31下端固定在俯仰旋转平台上；轴承外套34下端设有俯仰水平轴341；俯仰水平轴341轴接在两个俯仰旋转支架31上端；

轴向缓冲组件主要包括：弹簧外套321、缓冲套轴322、弹簧隔套323、弹簧键324、弹簧325；弹簧外套321中心设置一个圆通孔，弹簧外套321上表面设置一个长条形键槽；缓冲套轴322中部固定有弹簧隔套323，弹簧隔套323与缓冲套轴322连接；弹簧隔套323内侧上表面设有平键槽；弹簧键324固定在平键槽与中长条形键槽中；深沟球轴承33设有两个，弹簧外套321两端分别装设在两个深沟球轴承33的内圈，两个深沟球轴承33的外圈装设在弹簧外套321的圆通孔中；

轴向力加载旋转架48为L形板类焊接构件，轴向力加载旋转架48上端中心处的油缸杆通孔两侧设有两个轴孔；两个轴孔处均设有法兰式直线轴承483；

锁固有油缸杆的拉板49中心的两侧设有拉杆491，拉杆491为阶梯光轴，拉杆491轴接在法兰式直线轴承483中；

俯仰旋转平台包括：俯仰旋转平台固定架27、俯仰旋转架28，俯仰旋转架28轴接在俯仰旋转平台固定架27上端；纵向平移装置中设有的1号滑块22，1号滑块22装设在俯仰旋转平台固定架27下端；1号丝母24固定在俯仰旋转平台固定架27下端中部；1号滑块22旁还装设有1号锁固组件271，俯仰旋转平台固定架27通过1号锁固组件271固定在1号导轨21上任意一处；俯仰旋转架28上端面还设有1号旋转弧形滑孔281，1号旋转弧形滑孔281上设有旋转定位标尺，与1号旋转弧形滑孔281对应的俯仰旋转平台固定架27上设有1号旋转定位螺栓272；

所述的轴向力加载平台包括：轴向力加载平台固定架47、轴向力加载旋转架48、拉板49，轴向力加载旋转架48轴接在轴向力加载平台固定架47中部上端；横向平移装置中设有的2号滑块42，2号滑块42装设在轴向力加载平台固定架47下端；2号丝母44固定在轴向力加载平台固定架47下端中部；2号滑块42旁还装设有2号锁固组件，1号锁固组件与2号锁固组件结构一致；轴向力加载平台固定架47通过2号锁固组件固定在2号导轨41上任意一处；轴向力加载旋转架48下方水平的端面上还设有2号旋转弧形滑孔481，2号旋转弧形滑孔481上设有旋转定位标尺，与2号旋转弧形滑孔481对应的轴向力加载平台处设有2号旋转定位螺栓471；

所述的万向传动装置主要是由：1号试件连接盘91、1号十字轴式万向节92、伸缩套93、滑动花键轴94、 2号十字轴式万向节95和2号试件连接盘96依次连接组成的机械传动部件；万向传动装置中伸缩套93和滑动花键轴94相对滑动，1号试件连接盘91通过螺钉与第一万向传动装置连接盘35固定连接；2号试件连接盘96通过螺钉第二万向传动装置连接盘75上。

所述的检测系统包括：激光位移传感器71、激光位移传感器支架72、传感器感应支架73、拉扭复合传感器74、压力传感器76、内置光栅尺77；激光位移传感器支架72通过螺钉锁固在激光位移传感器71上；激光位移传感器71固定在伸缩套93一端；传感器感应支架73固定在滑动花键轴94上；压力传感器76装设在伺服油路系统中；内置光栅尺77装设在伺服油缸5中，激光位移传感器支架72固定在万向传动装置中的伸缩套93上；传感器感应支架73固定在万向传动装置中的滑动花键轴94上；

激光位移传感器71固定在伸缩套93一端；压力传感器76装设在伺服油路系统中；内置光栅尺77装设在伺服油缸5中；

所述的控制系统包括：操作台81、控制中心、供电电源83、控制模组；控制中心、供电电源83、控制模组设在操作台81中，操作台81上设有操作面板811和交互外设812；供电电源83、操作面板811、交互外设812、数控单元847分别与控制中心通过电气线缆实现电气连接。

一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台的试验方法：其步骤如下：

1.可靠性试验准备

1）保持试验环境温度恒定为20摄氏度，将万向传动装置拉扭复合可靠性试验台在试验环境中放置大于12小时；

2）在砝码座371上加载不同重量的砝码373，模拟加载不同的静态扭矩，用来模拟真实工况；

3）在控制系统中设定伺服油缸5的轴向加载力和加载波形，加载波形主要包括直线波、梯形波、正弦波、三角波、方波与随机波等，并保证伺服油缸5的油缸杆为全部伸出的状态；

4）通过俯仰旋转装置在工作平台1上前后移动，确定试验位置，通过1号锁固组件271将俯仰旋转平台固定在工作平台1上；

5）通过轴向力加载装置在工作平台1上左右移动，确定试验位置，通过2号T型块组件472将轴向力加载平台固定在工作平台1上；

6）通过调节俯仰旋转支架31的摆动角度来间接调节俯仰旋转装置的摆动角度，确定试验位置，通过螺钉将俯仰旋转支架31固定在俯仰旋转平台上；

7）通过调节俯仰旋转装置的俯仰角度，确定试验位置，通过螺钉将其固定在俯仰旋转支架31上；

8）通过调节轴向力加载旋转架48的摆动角度来间接调节轴向力加载装置的摆动角度，确定试验位置，通过螺钉将轴向力加载旋转架48固定在轴向力加载平台上；

9）设定万向传动装置的精度失效阈值，包括扭矩阈值、拉力阈值、以及伸缩套93和滑动花键轴94的极限位移阈值；

2.可靠性试验数据的检测和记录

1）启动自动控制程序，可靠性试验开始计时；

2）将轴向力加载装置中伺服油缸5的油缸杆不断缩回，使伸缩套93和滑动花键轴94的位移不断增大，通过激光位移传感器71测量其位移并实时传输至西门子840Dsl系统82；通过拉扭复合传感器74测量万向传动装置的实际拉力和扭矩并实时传输至西门子840Dsl系统82；

3）西门子840Dsl系统82利用激光位移传感器71检测到的数据，把伸缩套93和滑动花键轴94的实际位移与控制系统设定的极限位移阈值相比较，若实际值大于设定值，则判定该万向传动装置极限位移精度失效，记为一次精度失效故障；把拉扭复合传感器74检测万向传动装置的拉力及扭矩与控制系统设定的拉力及扭矩阈值相比较，若实际值大于设定值，则判定该万向传动装置精度失效，记为一次精度失效故障；控制系统根据检测数据自动绘制拉力与位移、扭矩与位移的变化曲线；控制系统还记录其他故障，若发生故障后，则停止此次可靠性试验，并记录此次试验连续无故障工作时间；

3.可靠性试验数据的分析

1）在可靠性试验完成后,对试验采集的故障数据进行统计分析处理,利用FMECA分析及FTA分析方法分析被测万向传动装置的可靠性水平；

2）在可靠性试验完成后,对试验采集的拉力-位移曲线、扭矩-位移曲线进行分析,能够得出加载力和位移、扭矩和位移之间的变化规律；

3）在可靠性试验过程中,如果出现油压不足、液压元件损坏，漏油、控制系统报警等故障时,则应立即停止试验。

本实用新型公开了一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台，它包括：工作平台1、万向传动装置系统、加载系统、检测系统、控制系统；万向传动装置系统和加载系统装设在工作平台1上，加载系统中的横向平移装置垂直于万向传动装置系统中纵向平移装置的一侧；万向传动装置系统中装设有缓冲套轴322，缓冲套轴322的一侧端部装设有第一万向传动装置连接盘35；加载系统中装设有拉扭复合传感器74，拉扭复合传感器74上设有第二万向传动装置连接盘75；被测的万向传动装置装设在第一万向传动装置连接盘35与第二万向传动装置连接盘75间；检测系统装设在万向传动装置系统、加载系统和万向传动装置上；通过模拟实际运行工况，通过检测分析加载位移变化，获悉该万向传动装置的可靠性水平。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型所述的采用万向传动装置拉扭复合可靠性试验台可以模拟万向传动装置的实际运行工况，在受到不同负载的情况下，记录不同位置万向传动装置的力--位移曲线、振动曲线以及故障数据,从而分析加载力与位移的变化规律以及评价该万向传动装置的可靠性水平；

2.本实用新型所述的采用万向传动装置拉扭复合可靠性试验台的轴向力加载部分是利用伺服液压缸、比例压力控制阀与压力传感器构成了力的闭环控制系统，使轴向加载力具有较高的加载精度；

3.本实用新型所述的采用万向传动装置拉扭复合可靠性试验台具有自动控制系统，可以在程序控制下自动记录力--位移曲线，同时在出现故障时自动记录故障数据。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

图1为本实用新型所述的采用万向传动装置拉扭复合可靠性试验台结构组成的轴测投影视图；

图2为本实用新型所述的采用万向传动装置拉扭复合可靠性试验台中所采用的万向传动装置结构组成的轴测投影视图；

图3为本实用新型所述的采用万向传动装置拉扭复合可靠性试验台中所采用的俯仰旋转装置结构组成的剖视图；

图4为本实用新型所述的采用万向传动装置拉扭复合可靠性试验台中所采用的俯仰旋转装置结构组成的侧视图；

图5为本实用新型所述的采用万向传动装置拉扭复合可靠性试验台中所采用的俯仰旋转装置纵向平移装置结构组成的轴测投影视图；

图6为本实用新型所述的采用万向传动装置拉扭复合可靠性试验台中所采用的轴向力加载装置进给系统结构组成的轴测投影视图；

图7为本实用新型所述的采用万向传动装置拉扭复合可靠性试验台中所采用的伺服油路系统结构组成分解式轴测投影视图；

图8为本实用新型所述的采用万向传动装置拉扭复合可靠性试验台中所采用的1号锁固组件结构组成分解式轴测投影视图

图9为本实用新型所述的采用万向传动装置拉扭复合可靠性试验台中所采用的激光位移传感器支架结构组成的轴测投影视图；

图10为本实用新型所述的采用万向传动装置拉扭复合可靠性试验台中所采用的控制系统的结构组成框图；

图11为本实用新型所述的采用万向传动装置拉扭复合可靠性试验方法的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

本实用新型是模拟万向传动装置实际传动中的真实工况，在受到不同拉力和扭矩负载的情况下，得到万向传动装置的可靠性数据，而提出一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台及试验方法。

实施例1 一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台

参见图1至图10所示，一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台，其包括：工作平台1、万向传动装置系统、加载系统、检测系统、控制系统；

所述的工作平台1下方设有工作平台架11，工作平台架11设有的撑脚下方设有地脚座12，地脚座12通过螺纹锁固在工作平台架11的撑脚下方；通过调节地脚座12上锁固螺母，调节工作平台1上端台面水平；

所述的万向传动装置系统包括：纵向平移装置、俯仰旋转平台、俯仰旋转装置；

所述的纵向平移装置纵向水平移动纵向俯仰旋转平台；

所述的纵向平移装置包括：1号导轨21、1号滑块22、1号丝杠23、1号丝母24、1号伺服电机25；

所述的1号导轨21设有两条，两条1号导轨相互平行，1号导轨21通过螺钉固定在工作平台1上；

所述的1号丝杠23设在两1号导轨21中部，1号导轨21与1号丝杠23平行；

所述的1号丝杠23为阶梯轴T型螺纹丝杠，1号丝杠23长度与1号导轨21长度一致；1号丝杠23两端部设有光轴，两光轴处均设有1号轴承座231，1号轴承座231固定在工作平台1上，1号丝杠23两端部光轴分别轴接在两个1号轴承座231中，1号轴承座231中设有1号前圆锥滚子轴承2311；1号丝母24套接在1号丝杠23上；

其中一个1号轴承座231的一侧设有1号伺服电机支架26，1号伺服电机25通过1号伺服电机支架26固定在工作平台1上；1号丝杠23一侧端部通过1号联轴器232与1号伺服电机25的转子连接；

所述的1号联轴器232采用NL内齿型弹性联轴器；

所述的1号滑块22其横截面为C形或U形，1号滑块22套接在1号导轨21上；

所述的俯仰旋转平台包括：俯仰旋转平台固定架27、俯仰旋转架28，俯仰旋转架28轴接在俯仰旋转平台固定架27上端；

1号滑块22上端与俯仰旋转平台固定架27的下端锁固连接；1号滑块设有四个，四个1号滑块22通过螺栓固定在俯仰旋转平台固定架27四边角处；1号丝母24固定在俯仰旋转平台固定架27的底部中心处；

所述的1号导轨21旁设有1号副轨，1号导轨21与1号副轨平行，副轨上设有T型槽；

所述的1号滑块22旁均设有1号锁固组件271，1号锁固组件271主要由T型块和T型块锁固螺母组成；T型块下端设在副轨上的T型槽中；T型块上端穿过俯仰旋转平台固定架27通过T型块锁固螺母固定；

俯仰旋转平台固定架27通过1号锁固组件271固定在1号导轨21上任意一处；

俯仰旋转架28上端面还设有1号旋转弧形滑孔281，1号旋转弧形滑孔281上设有旋转定位标尺，与1号旋转弧形滑孔281对应的俯仰旋转平台固定架27上设有1号旋转定位螺栓272；

调整偏转俯仰旋转架28角度是通过改变1号旋转定位螺栓272在1号旋转弧形滑孔281中位置（1号旋转弧形滑孔281的弧心与1号俯仰旋转架28旋转轴心重合），并用1号旋转定位螺栓272上的螺母锁定俯仰旋转架28旋转角度；

所述的俯仰旋转装置包括：俯仰旋转支架31、轴向缓冲组件、深沟球轴承33、轴承外套34、第一万向传动装置连接盘35；

所述的俯仰旋转支架31下端固定在俯仰旋转架28上；

所述的轴承外套34下端设有俯仰水平轴341；俯仰旋转支架31为板类构件，俯仰旋转支架31设有两个，两个俯仰旋转支架31结构对称，且俯仰旋转支架31的上端均设有俯仰轴接孔311，俯仰水平轴341轴接在俯仰旋转支架31的俯仰轴接孔311中；

轴承外套34上还设有俯仰定位螺栓342，与俯仰定位螺栓342对应的俯仰旋转支架31上设有俯仰弧形滑孔312，俯仰弧形滑孔312上设有俯仰定位标尺；

调整俯仰旋转装置的俯仰角度是通过改变俯仰定位螺栓在俯仰弧形滑孔312中的位置（俯仰弧形滑孔312的弧心与俯仰轴接孔311的轴心重合），并用俯仰定位螺栓上的螺母锁定俯仰旋转装置的俯仰角度；

所述的轴向缓冲组件包括：弹簧外套321、缓冲套轴322、弹簧隔套323、弹簧键324、弹簧325、导向套法兰盘326；

弹簧外套321为五阶梯轴类零件，弹簧外套321中心设置一个圆通孔，弹簧外套321上表面设置一个长条形键槽；长条形键槽与弹簧外套321中心的圆通孔垂直；

缓冲套轴322中部固定有弹簧隔套323，弹簧隔套323与缓冲套轴322连接；弹簧隔套323为圆环形轴类零件，在内侧上表面设有平键槽，平键槽与缓冲套轴322平行；弹簧键324固定在弹簧隔套323上的平键槽中；长条形键槽与弹簧键324间隙配合；

所述的弹簧325设有两个，两个弹簧325套接在缓冲套轴322上弹簧隔套323两侧；

所述的导向套法兰盘326设有两个，两个导向套法兰盘326中心均设有通孔，两个导向套法兰盘326分别套接缓冲套轴322上，并固定在弹簧外套321两端；

所述的导向套法兰盘326为阶梯轴类零件，内部设置三阶梯内孔，其中间阶梯轴的左端面设置四个圆通孔，采用螺钉分别将其安装在弹簧外套321左右端面的四个螺纹孔上；导向套法兰盘326右阶梯轴安装在弹簧外套321的内孔中；

弹簧隔套323两侧弹簧325活动均限定在导向套法兰盘326与弹簧隔套323之间；弹簧325对缓冲套轴322的轴向的拉压力可以产生弹性缓冲作用；

所述的轴承外套34为正方箱形铸造结构件，轴承外套34上设有观察口盖板343；观察口盖板343采用有机玻璃材料，为正方形板类零件，观察口盖板343四角采用螺钉将其安装在轴承外套34的上端面；轴承外套34侧面设有通孔，轴承外套34的通孔两端均设有轴承盖344；

轴承盖344为法兰阶梯轴类零件，其中心为圆通孔，其左端面设置四个均布的圆通孔，轴承盖344与轴承外套34锁固连接，具体为轴承盖344采用螺钉分别将其安装在轴承外套34左右端面的螺纹孔上；

两侧的轴承盖344内均固定有深沟球轴承33；弹簧外套321两端通过深沟球轴承33与轴承外套34连接；即深沟球轴承33外圈与轴承外套34小间隙配合，深沟球轴承33内圈与弹簧外套321小间隙配合；

所述的缓冲套轴322一侧端部设有螺纹，第一万向传动装置连接盘35锁固在缓冲套轴322端部的螺纹上；

所述的缓冲套轴322另一侧端部固定连接有导向套36；

所述的导向套36为两阶梯轴类零件，内部同样设置两阶梯内孔，导向套36一侧内通孔为导向套法兰盘326的定位止口；导向套36另一侧设有扭矩负载连接部；导向套36另一端面设有的内通孔为扭矩负载连接部中砝码转轴375的定位止口；

所述的加载系统包括：横向平移装置、轴向力加载平台、轴向力加载装置、扭矩负载装置、伺服油缸5、伺服油路系统；

所述的轴向力加载装置固定在轴向力加载平台上，轴向力加载平台固定在横向平移装置上；横向平移装置固定在工作平台1上端面，横向平移装置与纵向平移装置相垂直；横向平移装置横向水平移动轴向力加载装置；

所述的横向平移装置包括：2号导轨41、2号滑块42、2号丝杠43、2号丝母44、2号伺服电机45；

所述的2号导轨41设有两条，两条2号导轨41相互平行，2号导轨41通过螺钉固定在工作平台1上；

所述的2号丝杠43设在两条2号导轨41中部，2号导轨41与2号丝杠43平行；

所述的2号丝杠43为阶梯轴T型螺纹丝杠，2号丝杠43长度与2号导轨41长度一致；2号丝杠43两端部设有光轴，两光轴处均设有2号轴承座431，2号轴承座431固定在工作平台1上，2号丝杠43两端部的光轴分别轴接在2号轴承座431中，2号轴承座431中设有前圆锥滚子轴承4311；2号丝母44套接在2号丝杠43上；

其中一个2号轴承座431的一侧设有2号伺服电机支架46，2号伺服电机45螺钉固定在2号伺服电机支架46上，即2号伺服电机45通过2号伺服电机支架46固定在工作平台1上；2号丝杠43一侧端部通过2号联轴器532与2号伺服电机45转子连接；

所述的2号联轴器532采用NL内齿型弹性联轴器；

2号滑块42其横截面为C形或U形，2号滑块42套接在2号导轨41上；

所述的轴向力加载平台包括：轴向力加载平台固定架47、轴向力加载旋转架48、拉板49，轴向力加载旋转架48轴接在轴向力加载平台固定架47中部上端；

所述的轴向力加载平台固定架47为矩形；2号滑块42上端与轴向力加载平台固定架47下端锁固连接；具体为2号滑块42设有四个，四个2号滑块42通过螺栓固定在轴向力加载平台固定架47四边角处；2号丝母44固定在轴向力加载平台固定架47底部中心处；

所述的2号导轨41旁设有2号副轨，2号导轨41与2号副轨平行，副轨上设有T型槽；

所述的2号滑块42旁均设有2号锁固组件472，1号锁固组件271与2号锁固组件472结构一致；2号锁固组件的T型块下端设在2号副轨上的T型槽中；2号锁固组件的T型块上端穿过轴向力加载平台固定架47并通过T型块锁固螺固定；

轴向力加载平台固定架47通过2号锁固组件固定在2号导轨41上任意一处；

所述的轴向力加载旋转架48为相互垂直的矩形金属板焊接组成的L形板类焊接构件；

轴向力加载旋转架48下方水平的端面上还设有2号旋转弧形滑孔481，2号旋转弧形滑孔481上设有旋转定位标尺，与2号旋转弧形滑孔481对应的轴向力加载平台处设有2号旋转定位螺栓471；

调整偏转轴向力加载旋转架48角度，改变2号旋转定位螺栓471在2号弧形滑孔481中位置，并用2号旋转定位螺栓471上的螺母锁定轴向力加载旋转架48旋转角度；

轴向力加载旋转架48内侧还设有肋板（加强筋）；轴向力加载旋转架48内侧垂直面上端中心处设有油缸杆通孔，伺服油缸5一端锁固在轴向力加载旋转架48的油缸杆通孔处；油缸杆通孔两侧设有两个轴孔；

所述的拉板49中心处设有拉扭复合传感器固定部，拉板49中心设有一个螺纹通孔，拉板49的螺纹通孔两侧设有拉杆491；

轴向力加载旋转架48的两个轴孔处均设有法兰式直线轴承483；

所述的拉杆491为阶梯光轴，拉杆491轴接在法兰式直线轴承483中；

所述的法兰式直线轴承483采用LMF系列LUU型法兰式直线轴承；

伺服油缸5中设有油缸杆，油缸杆从轴向力加载旋转架48垂直面直板上的油缸杆通孔中伸出后，油缸杆与拉板49中心的螺纹通孔锁固连接；

拉板49上螺纹通孔轴心线、拉杆491和油缸杆轴心线处于同一平面，且相互平行；

伺服油缸5中的缸体上设有进油口A和出油口B；伺服油缸5尾部为中空结构，伺服油缸5尾部中心处设有光栅尺安装部；

所述的伺服油路系统中装设有：高频响方向阀61、插装式电磁换向阀62、伺服油路块63、压力传感器76、管接头64；

所述的伺服油路块63固定在伺服油缸5尾部下方的轴向力加载平台固定架47上；

所述的伺服油路块63为长方体结构件，伺服油路块63上端设有高频响方向阀61；

所述的高频响方向阀61采用德国Rexroth品牌4WRTE型号的三位四通高频响方向阀；

伺服油路块63的前端面上部设有第一工作进油口A1和第一工作回油口B1；伺服油路块63前端面下部设有第二进油口P1和第二回油口T1；伺服油路块63的上端面前侧设有插装式电磁换向阀62的工作进油口A2和工作回油口B2；伺服油路块63的上端面后侧设有高频响方向阀61的进油口P2、回油口T2、工作进油口A3和工作回油口B3；伺服油路块63的后端面设有液压源的第三进油口P3和第三回油口T3；

伺服油路块63的第三进油口P3和第三回油口T3分别与进油口P2、回油口T2相连通，工作进油口A3和工作回油口B3分别与工作进油口A2和工作回油口B2相连通，同时工作进油口A2和工作回油口B2分别与第一工作进油口A1和第一工作回油口B1相连通；第一工作进油口A1和第一工作回油口B1分别与第二进油口P1和第二回油口T1相连通，第二进油口P1和第二回油口T1相连通分别与伺服油缸5中的缸体上的油缸进油口A和油缸出油口B相连接；

所述的管接头64为符合国家标准JB/T966-2005的焊接式管接头；管接头64设有四个，其中两个相同的管接头64采用安装在伺服油路块63前端面的第二进油口P1和第二回油口T1上；另两个管接头24安装在伺服油路块63后端面第三进油口P3和第三回油口T3；

扭矩负载装置包括：砝码座371、加载杆372、砝码373、加载杆外套374、砝码转轴375；砝码座371固定在加载杆372一端，加载杆372另一端固定在加载杆外套374上；砝码373套接在砝码座371上；

砝码转轴375为阶梯十字轴，其左端安装在胀紧套376的中心孔中，砝码转轴375右侧张紧锁固在导向套36一侧端部；

所述的检测系统包括：激光位移传感器71、激光位移传感器支架72、传感器感应支架73、拉扭复合传感器74、第二万向传动装置连接盘75、压力传感器76、内置光栅尺77；

所述的激光位移传感器支架72是通过相互垂直的前直板和夹紧直板焊接而成的L形板类构件；

激光位移传感器支架72上的前直板上设有两个螺钉孔，激光位移传感器71采用螺钉安装在螺钉孔上；激光位移传感器支架72上的夹紧直板设有一个夹紧通孔721；夹紧通孔721的一侧设有长条开口，长条开口处设有夹紧螺栓孔723，夹紧螺栓孔723中设有夹紧螺钉；

所述的激光位移传感器71采用日本基恩士品牌LK-G3000高速高精度CD激光位移传感器；激光位移传感器71的电气线连接在模拟驱动借口模块848的X4-2接口上；

所述的传感器感应支架73为长方形安装板，用来感应激光位移传感器71所发射的激光，其结构与激光位移传感器支架72的夹紧直板相同；传感器感应支架73是设有一个夹紧圆通孔的夹紧直板；

所述的拉扭复合传感器74一侧固定在拉板49上的拉扭复合传感器固定部上；拉扭复合传感器74另一侧固定有第二万向传动装置连接盘75；

拉扭复合传感器74采用英国AML拉扭复合传感器，用来综合测量万向传动装置所承受的拉力和扭矩力，其电气线连接在输入输出模块841的X3接口上；

所述的压力传感器76设有两个，两个压力传感器76分别固定在伺服油路块63前端面上部的第一工作进油口A1和第一工作回油口B1中；

压力传感器76采用美国百纳P200H系列耐冲击型压力传感器，压力传感器76的电气线连接在输入输出模块841的X3接口上；

所述的内置光栅尺77固定在伺服油缸5尾部光栅尺安装部中，伺服油缸内置光栅尺77采用德国巴鲁夫品牌BTLT杆型结构系列光栅尺，其电气线连接在模拟驱动接口模块848的X4-1接口上；

所述的控制系统包括：操作台81、840Dsl系统82、供电电源83、控制模组；处理中心、供电电源83、控制模组设在操作台81中，

所述的操作台81上设有操作面板811和交互外设812；交互外设812为鼠标和键盘；

所述的处理中心为840Dsl系统82；

所述的控制模组包括：输入输出模块841、1号电机内置编码器842、1号单电机驱动模块843、2号电机内置编码器844、2号单电机驱动模块845、调节型电源模块846、数控单元847、模拟驱动接口模块848；

所述的供电电源83、操作面板811、鼠标、键盘、数控单元847分别与西门子840Dsl系统82通过电气线缆实现电气连接连接；

所述的供电电源83为西门子840Dsl系统82提供DC24V电源，供电电源电气连接线连接在西门子840Dsl系统82的X1接口处；

所述的操作面板811采用西门子OP 015操作面板，操作面板811固定在操作台81上端部的前面板上，其电气线连接在西门子840Dsl系统82的DPI接口处；

所述的鼠标和键盘设在操作台81的前面伸出部分的上端面，鼠标和键盘电气线连分别接在西门子840Dsl系统82的USB接口处；

所述的数控单元847采用西门子NCU720数控单元，是西门子840Dsl系统82的中央处理器,主要用于处理所有CNC、PLC通讯任务；通过网线将其X120接口与西门子840Dsl系统82的X2接口相连接；数控单元847的X126接口通过网线与输入输出模块841的X2接口相连接；数控单元847的X101接口通过网线与1号单电机驱动模块843的X200接口相连接；数控单元847的X100接口通过网线与调节型电源模块846的X200接口相连接；

所述的输入输出模块841采用西门子72/48D 2/2A PN输入输出模块；用网线将其X2接口端和数控单元847的X126接口相连接；输入输出模块841的X3接口通过电气连接线与压力传感器76和拉扭复合传感器74相连接；输入输出模块841的X111接口通过电气连接线与插装式电磁换向阀62相连接；

所述的模拟驱动接口模块848采用西门子ADI4模拟驱动模块，通过网线将其X2接口端与数控单元847的X126接口相连接；模拟驱动接口模块848的X3接口通过电气连接线与高频响方向阀61相连接；模拟驱动接口模块848的X4-1接口通过电气连接线与伺服油缸内置光栅尺77相连接；模拟驱动接口模块848的X4-2接口通过电气连接线与激光位移传感器71相连接；

所述的调节型电源模块846采用西门子ALM调节型电源模块，调节型电源模块846为电机模块提供动力；用网线将调节型电源模块846的X200接口和数控单元847的X100接口相连接；

所述的1号单电机驱动模块843采用西门子SMM单电机模块，主要用于控制伺服电机的运行和调速；通过网线将其X200接口与数控单元847的X101接口相连接；1号单电机驱动模块843的X203接口通过网线与2号单电机驱动模块845的X200接口相连接；1号单电机驱动模块843的X1接口通过电机电缆与1号伺服电机25相连接；1号单电机驱动模块843的X202接口通过信号电缆与1号伺服电机25中的1号电机内置编码器842相连接；

所述的2号单电机驱动模块845同样采用西门子SMM单电机模块；通过网线将其X200接口与1号单电机驱动模块843的X203接口相连接； 2号单电机驱动模块845的X1接口通过电机电缆与2号伺服电机45相连接；2号单电机驱动模块845的X202接口通过信号电缆与2号伺服电机45中的2号电机内置编码器844相连接；

所述的万向传动装置为被测试部件，万向传动装置在万向传动装置拉扭复合可靠性试验台上进行测试；

所述的万向传动器包括：1号试件连接盘91、1号十字轴式万向节92、伸缩套93、滑动花键轴94、 2号十字轴式万向节95、2号试件连接盘96；万向传动装置为本试验台的试验对象，其中伸缩套93和滑动花键轴94可以相对滑动；

所述的万向传动器依次为：1号试件连接盘91、1号十字轴式万向节92、伸缩套93、滑动花键轴94、 2号十字轴式万向节95、2号试件连接盘96，上述零件依次连接；万向传动装置为本试验台的试验对象，其中伸缩套93和滑动花键轴94可以相对滑动；

所述的1号试件连接盘91通过螺钉与第一万向传动装置连接盘35固定连接；2号试件连接盘96通过螺钉第二万向传动装置连接盘75上；

激光位移传感器支架72固定在万向传动装置中的伸缩套93上；传感器感应支架73固定在万向传动装置中的滑动花键轴94上；

传感器感应支架73用来感应激光位移传感器71所发射的激光；通过激光位移传感器71检测万向传动装置中伸缩套93和滑动花键轴94滑动的实际位移。

实施例2 万向传动装置拉扭复合可靠性试验台的试验方法

本实用新型所述的万向传动装置拉扭复合可靠性试验方法是在采用前面（实施例1）所述的万向传动装置拉扭复合可靠性试验台基础上进行的方法，针对被测试件万向传动器提出了一套可靠性试验方法；

参阅图11，万向传动装置拉扭复合可靠性试验方法的步骤如下：

1.可靠性试验准备

1）保持试验环境温度恒定为20摄氏度，将万向传动装置拉扭复合可靠性试验台在试验环境中放置大于12小时；

2）在砝码座371上加载不同重量的砝码373，可以模拟加载不同的静态扭矩，用来模拟真实工况；

3）在控制系统中设定伺服油缸5的轴向加载力和加载波形，加载波形主要包括直线波、梯形波、正弦波、三角波、方波与随机波等，并保证伺服油缸5的油缸杆为全部伸出的状态；

4）通过俯仰旋转装置在工作平台1上前后移动，确定试验位置，通过四个1号锁固组件271将俯仰旋转平台固定在工作平台1上；

5）通过轴向力加载装置在工作平台1上左右移动，确定试验位置，通过四个2号T型块组件472将轴向力加载平台固定在工作平台1上；

6）通过调节俯仰旋转支架31的摆动角度来间接调节俯仰旋转装置的摆动角度，确定试验位置，通过螺钉将俯仰旋转支架31固定在俯仰旋转平台上；

7）通过调节俯仰旋转装置的俯仰角度，确定试验位置，通过螺钉将其固定在俯仰旋转支架31上；

8）通过调节轴向力加载旋转架48的摆动角度来间接调节轴向力加载装置的摆动角度，确定试验位置，通过螺钉将轴向力加载旋转架48固定在轴向力加载平台上；

9）设定万向传动装置的精度失效阈值，包括扭矩阈值、拉力阈值、以及伸缩套93和滑动花键轴94的极限位移阈值。

2.可靠性试验数据的检测和记录

1）启动自动控制程序，可靠性试验开始计时；

2）将轴向力加载装置中伺服油缸5的油缸杆不断缩回，使伸缩套93和滑动花键轴94的位移不断增大，通过激光位移传感器71测量其位移并实时传输至西门子840Dsl系统82；通过拉扭复合传感器74测量万向传动装置的实际拉力和扭矩并实时传输至西门子840Dsl系统82；

3）系统82利用激光位移传感器71检测到的数据，把伸缩套93和滑动花键轴94的实际位移与控制系统设定的极限位移阈值相比较，若实际值大于设定值，则判定该万向传动装置极限位移精度失效，记为一次精度失效故障；把拉扭复合传感器74检测万向传动装置的拉力及扭矩与控制系统设定的拉力及扭矩阈值相比较，若实际值大于设定值，则判定该万向传动装置精度失效，记为一次精度失效故障；控制系统根据检测数据自动绘制拉力与位移、扭矩与位移的变化曲线；控制系统还记录其他故障，例如：油压不足、液压元件损坏，漏油，控制系统报警等故障；若发生故障后，则停止此次可靠性试验，并记录此次试验连续无故障工作时间。

3.可靠性试验数据的分析

1）在可靠性试验完成后,对试验采集的故障数据进行统计分析处理,利用FMECA分析及FTA分析方法分析被测万向传动装置的可靠性水平；

2）在可靠性试验完成后,对试验采集的拉力-位移曲线、扭矩-位移曲线进行分析,能够得出加载力和位移、扭矩和位移之间的变化规律；

3）在可靠性试验过程中,如果出现油压不足、液压元件损坏，漏油、控制系统报警等故障时,则应立即停止试验,分析故障产生的原因,并对万向传动装置拉扭复合可靠性试验台进行改进。

本实用新型中所述的实施例是为了便于该领域技术人员能够理解和应用本实用新型，本实用新型只是一种优化的实例，或者说是一种较佳的具体技术方案。如果相关的技术人员在坚持本实用新型基本技术方案的情况下，做出不需要经过创造性劳动的等效结构变化或各种修改都在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台，其特征是，它包括：工作平台（1）、万向传动装置系统、加载系统、检测系统、控制系统；

所述的万向传动装置系统包括：纵向平移装置、俯仰旋转平台、俯仰旋转装置；

纵向平移装置固定在工作平台（1）上，纵向平移装置主要是由1号导轨（21）、1号丝杠（23）、1号丝母（24）组成的纵向直线平移的机械传动部件；俯仰旋转平台固定在纵向平移装置的1号导轨（21）上，俯仰旋转装置水平轴接在俯仰旋转平台上；纵向平移装置纵向水平移动俯仰旋转平台；

俯仰旋转装置中装设有缓冲套轴（322），缓冲套轴（322）的一侧端部装设有第一万向传动装置连接盘（35），缓冲套轴（322）的另一侧端部装设有有导向套（36）；导向套（36）另一侧设有扭矩负载连接部；

所述的加载系统包括：横向平移装置、轴向力加载平台、轴向力加载装置、扭矩负载装置、伺服油缸（5）、伺服油路系统；

横向平移装置固定在工作平台（1）上，横向平移装置主要是由2号导轨（41）、2号丝杠（43）、2号丝母（44）组成的纵向直线平移的机械传动部件；横向平移装置垂直于纵向平移装置的一侧；轴向力加载平台固定在横向平移装置上，横向平移装置横向水平移动轴向力加载平台；

所述的轴向力加载平台上端设有轴向力加载旋转架（48）；轴向力加载旋转架（48）上装设有伺服油缸（5）、拉板（49）；

轴向力加载旋转架（48）上端中心处设有油缸杆通孔，伺服油缸（5）和拉板（49）装设在油缸杆通孔两侧；拉板（49）中部一侧与伺服油缸（5）的油缸杆连接；拉板（49）中部另一侧与拉扭复合传感器（74）锁固连接；

拉扭复合传感器（74）上设有第二万向传动装置连接盘（75）；

第一万向传动装置连接盘（35）与第二万向传动装置连接盘（75）间通过万向传动装置连接；

扭矩负载装置装设在扭矩负载连接部上；扭矩负载装置包括：砝码座（371）、加载杆（372）、砝码（373）、加载杆外套（374）、砝码转轴（375）；砝码座（371）固定在加载杆（372）一端，加载杆（372）另一端固定在加载杆外套（374）上；砝码（373）套接在砝码座（371）上；

所述的伺服油路系统固定在伺服油缸（5）尾部下方的轴向力加载旋转架（48）上；

所述的检测系统分别装设在万向传动装置、第二万向传动装置连接盘（75）、伺服油缸（5）和伺服油路系统中；

所述的控制系统分别与万向传动装置系统、加载系统和检测系统电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台，其特征是，所述的俯仰旋转装置包括：俯仰旋转支架（31）、轴向缓冲组件、深沟球轴承（33）、轴承外套（34）、第一万向传动装置连接盘（35）；俯仰旋转支架（31）设有两个，两个俯仰旋转支架（31）下端固定在俯仰旋转平台上；轴承外套（34）下端设有俯仰水平轴（341）；俯仰水平轴（341）轴接在两个俯仰旋转支架（31）上端；

轴向缓冲组件主要包括：弹簧外套（321）、缓冲套轴（322）、弹簧隔套（323）、弹簧键（324）、弹簧325；弹簧外套（321）中心设置一个圆通孔，弹簧外套（321）上表面设置一个长条形键槽；缓冲套轴（322）中部固定有弹簧隔套（323），弹簧隔套（323）与缓冲套轴（322）连接；弹簧隔套（323）内侧上表面设有平键槽；弹簧键（324）固定在平键槽与中长条形键槽中；深沟球轴承（33）设有两个，弹簧外套（321）两端分别装设在两个深沟球轴承（33）的内圈，两个深沟球轴承（33）的外圈装设在弹簧外套（321）的圆通孔中。

3.根据权利要求1所述的一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台，其特征是：轴向力加载旋转架（48）为L形板类焊接构件，轴向力加载旋转架（48）上端中心处的油缸杆通孔两侧设有两个轴孔；两个轴孔处均设有法兰式直线轴承（483）；锁固有油缸杆的拉板（49）中心的两侧设有拉杆（491），拉杆（491）为阶梯光轴，拉杆（491）轴接在法兰式直线轴承（483）中。

4.根据权利要求2所述的一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台，其特征是，俯仰旋转平台包括：俯仰旋转平台固定架（27）、俯仰旋转架（28），俯仰旋转架（28）轴接在俯仰旋转平台固定架（27）上端；纵向平移装置中设有的1号滑块（22），1号滑块（22）装设在俯仰旋转平台固定架（27）下端；1号丝母（24）固定在俯仰旋转平台固定架（27）下端中部；1号滑块（22）旁还装设有1号锁固组件（271），俯仰旋转平台固定架（27）通过1号锁固组件（271）固定在1号导轨（21）上任意一处；俯仰旋转架（28）上端面还设有1号旋转弧形滑孔（281），1号旋转弧形滑孔（281）上设有旋转定位标尺，与1号旋转弧形滑孔（281）对应的俯仰旋转平台固定架（27）上设有1号旋转定位螺栓272。

5.根据权利要求3所述的一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台，其特征是，所述的轴向力加载平台包括：轴向力加载平台固定架（47）、轴向力加载旋转架（48）、拉板（49），轴向力加载旋转架（48）轴接在轴向力加载平台固定架（47）中部上端；横向平移装置中设有的2号滑块（42），2号滑块（42）装设在轴向力加载平台固定架（47）下端；2号丝母（44）固定在轴向力加载平台固定架（47）下端中部；2号滑块（42）旁还装设有2号锁固组件，1号锁固组件与2号锁固组件结构一致；轴向力加载平台固定架（47）通过2号锁固组件固定在2号导轨（41）上任意一处；轴向力加载旋转架（48）下方水平的端面上还设有2号旋转弧形滑孔（481），2号旋转弧形滑孔（481）上设有旋转定位标尺，与2号旋转弧形滑孔（481）对应的轴向力加载平台处设有2号旋转定位螺栓471。

6. 根据权利要求1所述的一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台，其特征是，所述的万向传动装置主要是由：1号试件连接盘（91）、1号十字轴式万向节（92）、伸缩套（93）、滑动花键轴（94）、 2号十字轴式万向节（95）和2号试件连接盘（96）依次连接组成的机械传动部件；万向传动装置中伸缩套（93）和滑动花键轴（94）相对滑动，1号试件连接盘（91）通过螺钉与第一万向传动装置连接盘（35）固定连接；2号试件连接盘（96）通过螺钉第二万向传动装置连接盘（75）上。

7.根据权利要求4、5或6所述的一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台，其特征是，所述的检测系统包括：激光位移传感器（71）、激光位移传感器支架（72）、传感器感应支架（73）、拉扭复合传感器（74）、压力传感器（76）、内置光栅尺（77）；激光位移传感器支架（72）通过螺钉锁固在激光位移传感器（71）上；激光位移传感器（71）固定在伸缩套（93）一端；传感器感应支架（73）固定在滑动花键轴（94）上；压力传感器（76）装设在伺服油路系统中；内置光栅尺（77）装设在伺服油缸（5）中，激光位移传感器支架（72）固定在万向传动装置中的伸缩套（93）上；传感器感应支架（73）固定在万向传动装置中的滑动花键轴（94）上。

8.根据权利要求7所述的一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台，其特征是，所述的控制系统包括：操作台（81）、控制中心、供电电源（83）、控制模组；控制中心、供电电源（83）、控制模组设在操作台（81）中，操作台（81）上设有操作面板（811）和交互外设（812）；供电电源（83）、操作面板（811）、交互外设（812）、数控单元847分别与控制中心通过电气线缆实现电气连接连接。

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