CN212340638U - 一种斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于斜齿轮试验夹具技术领域，公开了一种斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置，包括基座、压板、连接件和压紧组件；基座上预加工有用于安装待测斜齿轮的倾斜面，倾斜面的倾斜角度与待测斜齿轮的基圆螺旋角相同；倾斜面上开有安装孔，压板上开有通孔，连接件依次贯穿安装孔、待测斜齿轮的轴孔和压板上的通孔后与压紧组件紧固连接；在基座的上端面上预加工有基准面，使用柔性加载头加载外力时，待测斜齿轮的齿面、基准面及柔性加载头顶部共面。结构简单，装配方便、快速，定位可靠；隔齿加载，轮齿利用率高；载荷作用位置准确、快速，可重复使用；适合于渐开线圆柱斜齿轮的弯曲疲劳强度测试；同时还具有易于加工，成本低廉等特点。

Description

一种斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置

技术领域

本实用新型属于斜齿轮试验夹具技术领域，涉及一种斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置。

背景技术

斜齿轮弯曲疲劳强度的研究对提高齿轮承载能力，发展高质量齿轮传动技术有着十分重要的意义。齿轮弯曲疲劳试验具有要求试件多、试验周期长、试验费用昂贵等特点。由于试验齿轮的材料、热处理、加工精度都具有很高的要求，耗费了巨大的财力、人力和物力，但现阶段齿轮弯曲疲劳试验多采用直齿轮，斜齿轮弯曲疲劳强度试验的研究国内几乎没有，因此，设计斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置，进行斜齿轮弯曲疲劳强度试验研究很有必要。

实用新型内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置，能够对斜齿轮单齿进行弯曲疲劳试验。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置，包括基座、压板、连接件和压紧组件；基座上预加工有用于安装待测斜齿轮的倾斜面，倾斜面的倾斜角度与待测斜齿轮的基圆螺旋角相同；

倾斜面上开有安装孔，压板上开有通孔，连接件依次贯穿安装孔、待测斜齿轮的轴孔和压板上的通孔后与压紧组件紧固连接；

在基座的上端面上预加工有基准面，使用柔性加载头加载外力时，待测斜齿轮的齿面、基准面及柔性加载头顶部共面。

进一步，在安装孔内安装有定位隔套，定位隔套套设在连接件外部。

进一步，定位隔套伸出基座外壁，且伸出端沿径向向外延伸形成环状凸台，环状凸台卡在基座外壁上。

进一步，在压板和压紧组件之间设有压紧隔套，压紧隔套的外圆面与压板上的通孔配合，且与定位隔套的端面保持间隙。

进一步，压紧隔套预加工有环状端面，环状端面与压板的上表面接触。

进一步，在压紧隔套与压紧组件之间设有垫圈。

进一步，压紧组件包括大螺母和若干个螺栓，在大螺母上开有若干个螺栓孔，螺栓安装在螺栓孔中。

进一步，连接件采用螺栓。

进一步，倾斜面预加工为三个台阶面，形成从下至上依次设置的第一台阶面、第二台阶面和第三台阶面，第二台阶面和第三台阶面倾斜角度相同；

第二台阶面用于放置压板，第三台阶面用于放置待测斜齿轮；

第一台阶面和第二台阶面连接的端面用于顶住压板的一端。

进一步，压板底部通过螺栓顶紧在第二台阶面上。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型公开了一种斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置，包括基座、压板、连接件和压紧组件；基座上预加工有用于安装待测斜齿轮的倾斜面，连接件依次贯穿倾斜面、待测斜齿轮和压板后与压紧组件紧固连接；在基座端面上部切一台阶面作为基准面，用于确定斜齿轮载荷作用位置。在进行弯曲疲劳试验时，将基座固定连接在台架上，旋转待测斜齿轮，使得斜齿轮齿面、基准面、柔性加载头顶部共面，将柔性加载头顶部顶住待测斜齿轮的某一个轮齿面，通过台架电磁激振器施加循环载荷，就可进行弯曲疲劳测试。本实用新型用于测定斜齿轮弯曲疲劳强度，单齿加载，相比于多齿啮合加载，有效提高了高质量试验齿轮轮齿利用率，降低了试验成本，加快斜齿轮弯曲疲劳强度研究进度；同时通过基准面定位加载载荷作用位置，定位准确，快速；对于不同螺旋角斜齿轮只需更换不同倾角的基座，因此可进行不同螺旋角斜齿轮疲劳强度对比试验，装置重复利用率高。

进一步，在安装孔内安装有定位隔套，用于安装定位齿轮，其加工简单，成本低廉，更换方便；如若去掉定位隔套，采用连接件外圆定位，其一外径变大，重量增加，安装十分不便；其二连接件如有损伤，其加工成本较高。

进一步，在压板和压紧组件之间设有压紧隔套，压紧隔套的外圆面与压板上的通孔配合，且与定位隔套的端面保持间隙。保证压紧隔套被压紧时其端面不会顶在定位隔套端面上，导致压紧力降低。

进一步，压紧隔套环状端面扩大了与压板的接触面积，降低了压板局部应力集中，增加了压板的使用周期。

进一步，在压紧隔套与压紧组件之间设有垫圈，避免压紧隔套直接与压紧组件的紧固螺栓直接接触导致端面损坏，使压紧隔套的端面得到保护，还可以使力均匀的传递至压紧隔套的端面。

进一步，将倾斜面设计为三个台阶面，不至于压板悬空，让压板一端顶住第一台阶面和第二台阶面连接的端面上，保证压板安装后的位置更加准确，容易实现压板的定位。

附图说明

图1为本实用新型的斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置的内部结构示意图；

图2为本实用新型的斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置的外部结构示意图。

其中：1为基座，2为连接件，3为定位隔套，4为待测斜齿轮，5为压板，6为压紧隔套，7为大螺母，8为垫圈，9为柔性加载头，10为螺栓，11为第一台阶面，12为第二台阶面，13为第三台阶面，14为基准面。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

如图1～2所示，本实用新型公开了一种斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置，包括基座1、压板5、连接件2和压紧组件；基座1上预加工有用于安装待测斜齿轮4的倾斜面，倾斜面的倾斜角度与待测斜齿轮4的基圆螺旋角相同；倾斜面上开有安装孔，压板5上开有通孔，连接件2依次贯穿安装孔、待测斜齿轮4的轴孔和压板5上的通孔后与压紧组件紧固连接；在基座1的上端面上预加工有基准面14，使用柔性加载头9加载外力时，待测斜齿轮4的齿面、基准面14及柔性加载头9顶部共面。

如图1所示，为斜齿轮试验夹具剖视图，基座1的倾斜面预加工为三个台阶，形成从下至上依次设置的第一台阶面11、第二台阶面12和第三台阶面13，第二台阶面12用于放置压板5，第三台阶面13用于放置待测斜齿轮4，待测斜齿轮4一侧端面与第三台阶面13的斜面贴合。

第二台阶面12和第三台阶面13倾斜角度相同，此角度为斜齿轮基圆螺旋角，保证了待测斜齿轮4安装后轮齿齿面保持水平位置。

第一台阶面11和第二台阶面12连接的端面用于顶住压板5的一端。保证压板5安装后的位置更加准确，容易实现压板5的定位。

第一台阶面11的倾斜角度可以相同也可以不同，倾斜角度相同时基座1外形更加美观。

更优地，在安装孔内安装有定位隔套3，定位隔套3套设在连接件2外部。定位隔套3外圆与基座1上部安装孔配合，待测斜齿轮4轴孔与定位隔套3外圆配合。

待测斜齿轮4另一侧端面与压板5贴合，压板5底部通过6个螺栓10顶紧在第二台阶面12上，压板5与基座1中部台阶有一定间隙，此间隙保证压板5被压紧时有一定的变形，被松开时待测斜齿轮4可以在定位隔套3上任意旋转，方便更换轮齿。

更优地，在压板5和压紧组件之间设有压紧隔套6，压紧隔套6外圆与压板5内孔配合，且与定位隔套3端面保持一定间隙，保证压紧隔套6被压紧时其端面不会顶在定位隔套3端面上，导致压紧力降低。压紧隔套为中空的阶梯轴结构，其环状端面一侧承受垫圈传递的压紧力，另一侧用于压紧压板，使压板与齿轮端面紧紧贴合，增大摩擦力，防止齿轮旋转。

更优地，在压紧隔套6与压紧组件之间设有垫圈8，压紧隔套6的上端面与垫圈8贴合；垫圈8加工简单，更换方便。

具体地，压紧组件包括大螺母7和若干个螺栓10，在大螺母7上开有若干个螺栓孔，螺栓10安装在螺栓孔中。连接件2采用长度较长的螺栓。

连接件2的外圆与定位隔套3和压紧隔套6的内孔配合，螺纹部分与大螺母7配合，大螺母7旋至与压紧隔套6的端面保持一定间隙，6个内六角螺栓通过大螺母7的螺纹孔顶在垫圈8上。由于垫圈8的存在一方面使压紧隔套6的端面得到保护，使其避免直接与6个内六角螺栓直接接触导致的端面损坏，另一方面垫圈8的端面可以使力均匀的传递至压紧隔套6的端面。

当拧紧6个内六角螺栓时，由于大螺母7被连接件2固定不动，因此力会使大螺母7与垫圈8之间的间隙增大，这样内力通过垫圈8传递给压紧隔套6，再传递给压板5，使其压紧待测斜齿轮4。

当试验轮齿出现失效时，松开6个内六角螺栓，旋转待测斜齿轮4，更换下一个试验轮齿，再次拧紧6个内六角螺栓，简单快速。

如图2所示的斜齿轮单齿加载试验装置侧视图，柔性加载头9上部通过螺纹与台架加载装置连接，其力的作用线与待测斜齿轮4基圆柱相切，其工字型结构使得载荷沿螺旋线方向具有柔性补偿作用，达到载荷均布的效果；在基座1端面上部切一台阶面作为基准面14，用于确定斜齿轮载荷作用位置。

在进行弯曲疲劳试验时，将基座1固定连接在台架上，旋转待测斜齿轮4，使得待测斜齿轮4的轮齿面、基准面14、柔性加载头9顶部共面，将柔性加载头9顶部顶住待测斜齿轮4的某一个轮齿面，安装完成后，开启台架，在电磁激振器的激振下寻找共振频率，找到共振频率后开始高频振动并记录频率、载荷大小、循环次数等，直到达到设定循环次数或轮齿损坏时停止，得到斜齿轮轮齿弯曲疲劳的一个试验点。

两个齿轮啮合时两到三个轮齿同时受载，其相邻轮齿在下次加载时为避免影响不再使用，因此每做一个试验数据点每个齿轮上需要使用四到五个轮齿，轮齿浪费比较大，本实用新型的单齿加载，每个齿轮每隔一齿都是一个试验数据点，相比于多齿啮合有效提高了高质量试验齿轮的轮齿利用率。

此斜齿轮单齿加载试验装置结构简单，装配方便、快速，定位可靠；隔齿加载，轮齿利用率高；载荷作用位置准确、快速，可重复使用；适合于渐开线圆柱斜齿轮的弯曲疲劳强度测试；同时还具有易于加工，成本低廉等特点。

Claims (10)

1.一种斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置，其特征在于，包括基座(1)、压板(5)、连接件(2)和压紧组件；基座(1)上预加工有用于安装待测斜齿轮(4)的倾斜面，倾斜面的倾斜角度与待测斜齿轮(4)的基圆螺旋角相同；

倾斜面上开有安装孔，压板(5)上开有通孔，连接件(2)依次贯穿安装孔、待测斜齿轮(4)的轴孔和压板(5)上的通孔后与压紧组件紧固连接；

在基座(1)的上端面上预加工有基准面(14)，使用柔性加载头(9)加载外力时，待测斜齿轮(4)的轮齿面、基准面(14)及柔性加载头(9)顶部共面。

2.根据权利要求1所述的斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置，其特征在于，在安装孔内安装有定位隔套(3)，定位隔套(3)套设在连接件(2)外部。

3.根据权利要求2所述的斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置，其特征在于，定位隔套(3)伸出基座(1)外壁，且伸出端沿径向向外延伸形成环状凸台，环状凸台卡在基座(1)外壁上。

4.根据权利要求2所述的斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置，其特征在于，在压板(5)和压紧组件之间设有压紧隔套(6)，压紧隔套(6)的外圆面与压板(5)上的通孔配合，且与定位隔套(3)的端面保持间隙。

5.根据权利要求4所述的斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置，其特征在于，压紧隔套(6)预加工有环状端面，环状端面与压板(5)的上表面接触。

6.根据权利要求4所述的斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置，其特征在于，在压紧隔套(6)与压紧组件之间设有垫圈(8)。

7.根据权利要求1所述的斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置，其特征在于，压紧组件包括大螺母(7)和若干个螺栓，在大螺母(7)上开有若干个螺栓孔，螺栓安装在螺栓孔中。

8.根据权利要求1所述的斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置，其特征在于，连接件(2)采用螺栓。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置，其特征在于，倾斜面预加工为三个台阶面，形成从下至上依次设置的第一台阶面(11)、第二台阶面(12)和第三台阶面(13)，第二台阶面(12)和第三台阶面(13)倾斜角度相同；

第二台阶面(12)用于放置压板(5)，第三台阶面(13)用于放置待测斜齿轮(4)；

第一台阶面(11)和第二台阶面(12)连接的端面用于顶住压板(5)的一端。

10.根据权利要求9所述的斜齿轮单齿弯曲疲劳试验装置，其特征在于，压板(5)底部通过螺栓(10)顶紧在第二台阶面(12)上。

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