CN219455807U - 一种齿轮的弯曲疲劳测试设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种齿轮的弯曲疲劳测试设备，包括：工作台；两个支撑板，相对设置在工作台的两端，齿轮通过固定轴安装于两个支撑板与工作台形成的开口内；下压头一端设于工作台上，另一端与齿轮的轮齿抵接；上压头位于下压头的正上方，上压头的一端与脉冲头相连，在脉冲头的驱动下，上压头的另一端朝靠近或者远离下压头的方向移动；周向定位装置，包括定位压头、固定块和紧固件，固定块设于工作台上，并具有滑槽，定位压头滑动设于滑槽内，定位压头的一端与紧固件相连，在紧固件被旋紧的情况下，定位压头的另一端插入齿轮的齿槽内并与轮齿抵接。本申请提供的测试设备，能够周向定位齿轮的轮齿，更准确的调整上压头、下压头与轮齿的接触位置。

Description

一种齿轮的弯曲疲劳测试设备

技术领域

本申请属于齿轮测试技术领域，特别涉及一种齿轮的弯曲疲劳测试设备。

背景技术

齿轮传动具有工作平稳、传动比恒定、成本低等优点，被广泛应用于工业的各个领域。工作人员提前了解齿轮的弯曲疲劳寿命，能够避免使齿轮的弯曲疲劳强度达到极限，从而能够降低机械设备由于齿轮失效而造成的损失。

目前的齿轮的弯曲疲劳测试设备主要针对金属齿轮。在测试时，首先通过相对设置于工作台两端的两个支撑板对齿轮进行支撑装夹。在装夹后，无需定位齿轮即可准确调整上压头、下压头与轮齿的接触位置。然而，塑料齿轮的模数一般比金属齿轮的模数小，即塑料齿轮的全齿高较低。在调节时，如果轮齿在齿轮的周向上一直处于活动状态，会使上压头与轮齿的接触位置、下压头与轮齿的接触位置靠近齿根或者齿顶，从而造成较大的测试误差。

实用新型内容

本申请提供了一种齿轮的弯曲疲劳测试设备，能够周向定位齿轮的轮齿，从而更方便准确的调整上压头、下压头与轮齿的接触位置，降低测试误差。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种齿轮的弯曲疲劳测试设备，该测试设备包括：工作台；两个支撑板，相对设置在所述工作台的两端，齿轮通过固定轴安装于两个所述支撑板与所述工作台形成的开口内；下压头，一端设于所述工作台上，另一端与所述齿轮的轮齿抵接；上压头，位于所述下压头的正上方，所述上压头的一端与脉冲头相连，在所述脉冲头的驱动下，所述上压头的另一端朝靠近或者远离所述下压头的方向移动；周向定位装置，包括定位压头、固定块和紧固件，所述固定块设于所述工作台上，并具有滑槽，所述定位压头滑动设于所述滑槽内，所述定位压头的一端与所述紧固件相连，在所述紧固件被旋紧的情况下，所述定位压头的另一端插入所述齿轮的齿槽内并与所述轮齿抵接，以周向定位所述齿轮。

在一种可能的设计中，所述定位压头的所述另一端呈锥形结构，倾斜角与所述齿轮的压力角相同，所述倾斜角为所述锥形结构的斜面与所述工作台的台面之间的夹角。

在一种可能的设计中，所述定位压头的所述另一端呈球形结构，所述球形结构的直径等于所述齿轮的槽宽。

在一种可能的设计中，所述紧固件包括螺钉，所述固定块上设有螺纹孔，所述螺钉穿过所述螺纹孔与所述定位压头的所述一端相连。

在一种可能的设计中，所述下压头与所述工作台之间设有高度调整块，所述高度调整块用于调节所述下压头与所述工作台的台面之间的高度差，使所述下压头的所述另一端与所述轮齿抵接。

在一种可能的设计中，所述测试设备还包括支撑座，所述支撑座设于所述工作台上并具有第一贯通孔，所述上压头的所述一端从所述第一贯通孔伸出，并与所述脉冲头相连。

在一种可能的设计中，所述上压头的所述一端设有连接头，所述脉冲头上设有供所述连接头插入的T形槽，使所述上压头的所述一端与所述脉冲头相连。

在一种可能的设计中，两个所述支撑板上均设有第二贯通孔，所述齿轮上设有中心孔，所述固定轴依次穿设一个所述支撑板的所述第二贯通孔、所述中心孔和另一个所述支撑板的所述第二贯通孔，将所述齿轮安装于所述开口内。

在一种可能的设计中，所述上压头的所述另一端和所述下压头的所述另一端均设有避让槽，所述避让槽用于避让所述轮齿，所述避让槽在所述上压头和所述下压头上形成突出部，所述下压头的所述突出部插入所述齿槽中并与所述轮齿抵接，所述上压头的所述突出部在向靠近所述下压头的方向移动后，插入所述齿槽中并与所述轮齿抵接。

在一种可能的设计中，所述测试设备还包括设于所述工作台上的压力传感器，所述压力传感器位于所述下压头的下方，用于检测所述上压头施加在所述轮齿上的压力值。

本申请实施例提供的测试设备具有结构简单、操作方便等优点。通过设置周向定位装置，能够周向定位齿轮的轮齿，避免轮齿在齿轮的周向上活动，进而能够更方便准确的调整上压头与轮齿的接触位置、以及下压头与轮齿的接触位置，降低测试误差，提高测试结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的齿轮的弯曲疲劳测试设备的整体结构示意图。

图2是本申请一实施例提供的测试设备的剖视图。

图3是本申请一实施例提供的测试设备的结构分解示意图。

图4是本申请一实施例提供的测试设备的正视图。

图5是图4中A处的局部放大图。

图6是本申请另一实施例提供的测试设备的正视图。

图7是图6中B处的局部放大图。

附图标记：

10、工作台；20、支撑板；21、第二贯通孔；30、齿轮；31、固定轴；32、轮齿；33、齿槽；34、中心孔；40、下压头；41、避让槽；411、突出部；50、上压头；60、脉冲头；61、T形槽；70、周向定位装置；71、定位压头；72、固定块；721、滑槽；722、螺纹孔；73、紧固件；80、高度调整块；90、支撑座；91、第一贯通孔；100、压力传感器；110、连接头；120、销钉。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“底”、“前”、“后”等指示的方位或者位置关系(若有的话)为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者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申请的限制。

塑料齿轮与金属材料相比，具有质量轻、耐腐蚀、振动小等优点，在家电、汽车、医疗等领域得到广泛应用。工作人员提前了解塑料齿轮的弯曲疲劳寿命，能够避免使塑料齿轮的弯曲疲劳强度达到极限，从而能够降低机械设备由于齿轮失效而造成的损失。

齿轮的弯曲疲劳测试设备一般包括与齿轮的轮齿抵接的下压头、位于下压头正上方且与试验机的脉冲头相连的上压头、以及对齿轮进行支撑装夹的两个支撑板。测试时，首先通过两个支撑板对齿轮进行支撑装夹，然后手工调整上压头与轮齿的接触位置，以及下压头与轮齿的接触位置。在调整好上压头、下压头与轮齿的接触位置之后，在脉冲头的驱动下，上压头循环向齿轮的轮齿施加脉冲载荷，确定轮齿失效(轮齿的齿根断裂或者轮齿的齿面塑性变形)时脉冲载荷的循环次数(即齿轮的弯曲疲劳寿命)。

上述测试设备主要针对金属齿轮。在装夹后，无需定位齿轮即可准确调整上压头与轮齿的接触位置、以及下压头与轮齿的接触位置。然而，塑料齿轮的模数一般比金属齿轮的模数小，即塑料齿轮的全齿高较低。在调节塑料齿轮的上压头与轮齿的接触位置、以及下压头与轮齿的接触位置时，如果轮齿在齿轮的周向上一直处于活动状态，容易导致上压头与轮齿的接触位置、下压头与轮齿的接触位置靠近齿根或者齿顶，造成较大的测试误差，从而影响测试结果的准确性。

具体地，若上压头与轮齿的接触位置靠近齿顶，会导致轮齿更快的发生弯曲，达不到测试效果，造成较大的测试误差。若上压头与轮齿的接触位置靠近齿根，会导致齿轮主体承载过多的脉冲载荷，而轮齿本身没有承载到全部荷载，也达不到测试效果，造成较大的测试误差。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种齿轮的弯曲疲劳测试装置，通过设置周向定位装置，能够周向定位齿轮的轮齿，避免轮齿在齿轮的周向上活动，进而能够准确调整上压头与轮齿的接触位置、以及下压头与轮齿的接触位置，降低测试误差，提高测试结果的准确性。

本申请实施例提供的齿轮的弯曲疲劳测试设备可以应用于模数较小的齿轮。例如，塑料齿轮等。图1是本申请一实施例提供的齿轮的弯曲疲劳测试设备的整体结构示意图。图2是本申请一实施例提供的测试设备的剖视图。图3是本申请一实施例提供的测试设备的结构分解示意图。如图1至图3所示，本申请实施例提供的测试设备包括工作台10、两个支撑板20、下压头40、上压头50以及周向定位装置70。

其中，两个支撑板20相对设置在工作台10的两端，齿轮30通过固定轴31安装于两个支撑板20与工作台10形成的开口内。示例性的，如图1至图3所示，两个支撑板20可以通过螺钉固定在工作台10上。两个支撑板20上可以均设置第二贯通孔21，齿轮30上设有中心孔34，固定轴31依次穿设一个支撑板20的第二贯通孔21、中心孔34和另一个支撑板20的第二贯通孔21，将齿轮30安装于开口内。

下压头40一端可以通过螺钉设于工作台10上，另一端与齿轮30的轮齿32抵接。上压头50位于下压头40的正上方，上压头50的一端与试验机的脉冲头60相连。在脉冲头60的驱动下，上压头50的另一端朝靠近或者远离下压头40的方向移动，循环向齿轮30的轮齿32施加脉冲载荷。

示例性的，如图1至图3所示，上压头50朝向下压头40的一端以及下压头40远离工作台10的一端均设有避让槽41。避让槽41用于避让轮齿32，避让槽41在上压头50和下压头40上形成突出部411。下压头40的突出部411插入齿槽33中并与轮齿32的齿面抵接。上压头50的突出部411在向靠近下压头40的方向移动后，插入齿槽33中并与轮齿32的齿面抵接。

周向定位装置70包括定位压头71、固定块72和紧固件73。固定块72可以通过螺钉设于工作台10上，固定块72具有滑槽721，定位压头71滑动设于滑槽721内，定位压头71的一端与紧固件73相连。在紧固件73被旋紧的情况下，定位压头71的另一端插入齿轮30的齿槽33内并与轮齿32的齿面抵接，对齿轮30进行周向定位。

如图2所示，紧固件73可以为螺钉，固定块72上设有螺纹孔722，螺钉穿过螺纹孔722与定位压头71的一端相连。通过转动螺钉，可以带动滑槽721内的定位压头71向靠近或者远离轮齿32的方向滑动。

在根据本申请实施例提供的测试设备确定齿轮30的弯曲疲劳寿命时，首先，通过固定轴31将齿轮30安装于两个支撑板20与工作台10形成的开口内。其次，转动紧固件73，使滑动设于滑槽721内的定位压头71向靠近轮齿32的方向滑动。在紧固件73被旋紧的情况下，定位压头71插入齿轮30的齿槽33内并与轮齿32的齿面抵接，限制轮齿32在齿轮30周向上活动，从而更准确方便的调整上压头50与轮齿32的接触位置、以及下压头40与轮齿32的接触位置。在调整好上压头50与轮齿32的接触位置、以及下压头40与轮齿32的接触位置之后，再次转动紧固件73，使滑动设于滑槽721内的定位压头71向远离轮齿32的方向滑动。在紧固件73被旋松的情况下，定位压头71脱离齿轮30的齿槽33。最后，在脉冲头60的驱动下，上压头50的另一端朝靠近或者远离下压头40的方向移动，循环向齿轮30的轮齿32施加脉冲载荷。在轮齿32失效(齿根断裂或者齿面塑性变形)时，停止向齿轮30的轮齿32施加脉冲载荷，确定轮齿32失效时脉冲载荷的循环次数(即齿轮30的弯曲疲劳寿命)。

本申请实施例提供的测试设备具有结构简单、操作方便等优点。通过设置周向定位装置70，能够周向定位齿轮30的轮齿32，避免轮齿32在齿轮30的周向上活动，进而能够更方便准确的调整上压头50与轮齿32的接触位置、以及下压头40与轮齿32的接触位置，降低测试误差，提高测试结果的准确性。

本申请实施例对定位压头71的具体形状不做任何限定，只要在紧固件73被旋紧的情况下，定位压头71能够插入齿轮30的齿槽33内并与轮齿32的齿面抵接即可。

图4是本申请一实施例提供的测试设备的正视图。图5是图4中A处的局部放大图。示例性的，如图4和图5所示，定位压头71靠近轮齿32的一端呈锥形结构，倾斜角θ与齿轮30的压力角相同。如图5所示，倾斜角θ为锥形结构的斜面与工作台10的台面(即水平面)的夹角。通过以上设置，在紧固件73被旋紧的情况下，能够保证定位压头71插入轮齿32的齿槽33并与齿轮30上相邻的两个轮齿32的齿面抵接，避免定位压头71与齿轮30发生干涉。

图6是本申请另一实施例提供的测试设备的正视图。图7是图6中B处的局部放大图。示例性的，如图6和图7所示，定位压头71靠近轮齿32的一端呈球形结构，球形结构的直径等于齿轮30的槽宽。通过以上设置，在紧固件73被旋紧的情况下，能够保证定位压头71插入轮齿32的齿槽33并与齿轮30上相邻的两个轮齿32的齿面抵接，避免定位压头71与齿轮30发生干涉。

进一步地，如图2和图3所示，在对齿轮30的轮齿32进行周向定位之后，为了保证下压头40的突出部411能够插入齿槽33中并与轮齿32的齿面抵接，在下压头40和工作台10之间设置高度调整块80。高度调整块80用于调节下压头40与工作台10的台面之间的高度。在两个支撑板20支撑装夹齿轮30之后，可以根据齿轮30的尺寸确定高度调整块80的高度，使下压头40的突出部411能够插入齿槽33中并与轮齿32的齿面抵接。

如图1至图3所示，在一些实施例中，测试设备还包括支撑座90。支撑座90设于工作台10上并具有第一贯通孔91，上压头50可升降的设于第一贯通孔91内，上压头50远离下压头40的一端从第一贯通孔91伸出，并与脉冲头60相连。通过将上压头50设于第一贯通孔91内，能够进一步限定上压头50的活动方位，避免在测试过程中轮齿32发生变形后上压头50向齿顶方向偏移造成的测试误差，提高测试结果的准确性。

进一步地，在一些实施例中，上压头50远离下压头40的一端与连接头110相连，脉冲头60上设有供连接头110插入的T形槽61，使上压头50远离下压头40的一端与脉冲头60相连。通过连接头110与T形槽61的相互配合连接上压头50和脉冲头60，可以使上压头50相对于脉冲头60转动，方便将上压头50安装于支撑座90的第一贯通孔91内。

示例性的，上压头50远离下压头40的一端通过销钉120与连接头110相连。具体地，上压头50和连接头110上均设有安装孔，连接头110上还设有避让孔，在上压头50伸入避让孔之后，销钉120穿设上压头50和连接头110上的安装孔，使上压头50远离下压头40的一端与连接头110相连。

如图1至图3所示，测试设备还包括设于工作台10上的压力传感器100，压力传感器100位于下压头40的下方，用于检测上压头50施加在轮齿32上的压力值(即脉冲载荷)。上压头50向轮齿32施加脉冲载荷时，下压头40也能够通过轮齿32接收到传动的脉冲载荷，继而传递给压力传感器100，使压力传感器100能够检测上压头50施加在轮齿32上的脉冲载荷。压力传感器100可以将检测到的压力值发送给控制器，使控制器能够根据压力值调整上压头50向轮齿32施加的脉冲载荷，实现闭环控制。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种齿轮的弯曲疲劳测试设备，其特征在于，包括：

工作台(10)；

两个支撑板(20)，相对设置在所述工作台(10)的两端，齿轮(30)通过固定轴(31)安装于两个所述支撑板(20)与所述工作台(10)形成的开口内；

下压头(40)，一端设于所述工作台(10)上，另一端与所述齿轮(30)的轮齿(32)抵接；

上压头(50)，位于所述下压头(40)的正上方，所述上压头(50)的一端与脉冲头(60)相连，在所述脉冲头(60)的驱动下，所述上压头(50)的另一端朝靠近或者远离所述下压头(40)的方向移动；

周向定位装置(70)，包括定位压头(71)、固定块(72)和紧固件(73)，所述固定块(72)设于所述工作台(10)上，并具有滑槽(721)，所述定位压头(71)滑动设于所述滑槽(721)内，所述定位压头(71)的一端与所述紧固件(73)相连，在所述紧固件(73)被旋紧的情况下，所述定位压头(71)的另一端插入所述齿轮(30)的齿槽(33)内并与所述轮齿(32)抵接，以周向定位所述齿轮(30)。

2.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述定位压头(71)的所述另一端呈锥形结构，倾斜角与所述齿轮(30)的压力角相同，所述倾斜角为所述锥形结构的斜面与所述工作台(10)的台面之间的夹角。

3.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述定位压头(71)的所述另一端呈球形结构，所述球形结构的直径等于所述齿轮(30)的槽宽。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的测试设备，其特征在于，所述紧固件(73)包括螺钉，所述固定块(72)上设有螺纹孔(722)，所述螺钉穿过所述螺纹孔(722)与所述定位压头(71)的所述一端相连。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的测试设备，其特征在于，所述下压头(40)与所述工作台(10)之间设有高度调整块(80)，所述高度调整块(80)用于调节所述下压头(40)与所述工作台(10)的台面之间的高度，使所述下压头(40)的所述另一端与所述轮齿(32)抵接。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的测试设备，其特征在于，所述测试设备还包括支撑座(90)，所述支撑座(90)设于所述工作台(10)上并具有第一贯通孔(91)，所述上压头(50)的所述一端从所述第一贯通孔(91)伸出，并与所述脉冲头(60)相连。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的测试设备，其特征在于，所述上压头(50)的所述一端设有连接头(110)，所述脉冲头(60)上设有供所述连接头(110)插入的T形槽(61)，使所述上压头(50)的所述一端与所述脉冲头(60)相连。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的测试设备，其特征在于，两个所述支撑板(20)上均设有第二贯通孔(21)，所述齿轮(30)上设有中心孔(34)，所述固定轴(31)依次穿设一个所述支撑板(20)的所述第二贯通孔(21)、所述中心孔(34)和另一个所述支撑板(20)的所述第二贯通孔(21)，将所述齿轮(30)安装于所述开口内。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的测试设备，其特征在于，所述上压头(50)的所述另一端和所述下压头(40)的所述另一端均设有避让槽(41)，所述避让槽(41)用于避让所述轮齿(32)，所述避让槽(41)在所述上压头(50)和所述下压头(40)上形成突出部(411)，所述下压头(40)的所述突出部(411)插入所述齿槽(33)中并与所述轮齿(32)抵接，所述上压头(50)的所述突出部(411)在向靠近所述下压头(40)的方向移动后，插入所述齿槽(33)中并与所述轮齿(32)抵接。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的测试设备，其特征在于，所述测试设备还包括设于所述工作台(10)上的压力传感器(100)，所述压力传感器(100)位于所述下压头(40)的下方，用于检测所述上压头(50)施加在所述轮齿(32)上的压力值。