CN109406137B - 一种转动轮螺旋轮传动试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型转动轮螺旋轮传动试验台，包括试验台底板、动力部分、测试部分和负载部分；测试部分包括齿轮箱和齿轮箱支座。用于测试的主动齿轮和从动齿轮安装在齿轮箱内；动力部分包括电机、直线位移台、弧形转动机构和输入端转矩转速传感器等；负载部分包括输出端转矩转速传感器、磁粉制动器、轴向负载装置、直线导轨、位移传感器和负载部分固定平台等，位移传感器通过位移传感器支座固定在试验台底板上。轴向负载装置包括绳子、滑轮、砝码和绳子支架，连接着磁粉制动器的轴中心。本发明满足封闭传动测试需求，并且能够测试旋转运动转换为螺旋运动时螺旋运动的数据，测试精度高，易于加工，属于试验台技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种齿轮机构试验台，具体涉及一种转动轮螺旋轮传动试验台。
背景技术
齿轮机构是工业应用最广泛的传动和变速机构。根据《JB/T 5077－ 1991通用齿轮装置 型式试验方法》，不管是在规模化生产前，还是在齿轮箱运用中，都要对齿轮箱进行检测或者抽样检测，以测试齿轮箱的性能和对一般齿轮在规模化生产前，需要进行型式试验以对其各类传动性能进行检测；以达到品质控制的要求，这些都需要齿轮传动试验台来实现。
齿轮传动包括转动-转动互换齿轮传动、转动-移动互换齿轮传动和转动-螺旋运动齿轮传动。转动-转动互换齿轮传动是我们常见的直齿圆柱齿轮副、斜齿圆柱齿轮副、蜗轮蜗杆副等，转动-移动互换齿轮传动主要是齿轮齿条传动，转动-螺旋运动齿轮传动比较少有人研究，常见的有行星滚柱丝杆传动，由很多机构组成，以实现该运动。转动轮-螺旋轮传动作为一种新发明的齿轮传动结构，能够通过两个机构来实现转动-螺旋运动的互换，但是其并没有相应的实验台来测试该机构的相应性能。传统的齿轮传动试验台绝大部分只适用于转动-转动互换齿轮传动和转动-移动互换齿轮传动的测试，而且这些实验台只适用于平行轴、垂直相交轴和垂直交错轴的传统齿轮传动测试，不可以根据需要对试验台进行适当的调整，无法测试螺旋输出的相应性能，更无法满足任意角相交、任意角交错传动的新型齿轮试验测试需求。因此，现有技术中缺乏对这种新型的转动轮-螺旋轮副进行高精度检测的试验台，也无法进行该齿轮箱闭式传动测试。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是一种转动轮螺旋轮传动试验台，可进行转动轮-螺旋轮传动副的平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴闭式传动的试验测试。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种转动轮螺旋轮传动试验台，包括试验台底板、动力部分、测试部分、负载部分，能测试旋转运动转换为螺旋运动时的动力学实验数据；所述测试部分包括输出轴、输入轴、齿轮箱和齿轮箱支座；用于测试的主动齿轮和从动齿轮安装在齿轮箱内；齿轮箱支座包括从动轮支架和轴承支架，齿轮箱通过齿轮箱支座和试验台底板固联；动力部分包括电机、调整电机高低和平面位置的直线位移台、动力部分固定平台、弧形转动机构、输入端传感器支座和输入端转矩转速传感器，相互连接，成为一个整体；负载部分包括输出端传感器支座、输出端转矩转速传感器、磁粉制动器、轴向负载装置、直线导轨、位移传感器、位移传感器支座和负载部分固定平台；位移传感器通过位移传感器支座固定在试验台底板上；轴向负载装置包括绳子、滑轮、砝码和绳子支架，绳子连接着磁粉制动器的轴中心。
作为一种优选，所述齿轮箱分别与输入轴、输出轴连接，所述主动齿轮为转动轮，从动齿轮为螺旋轮；用于测试的转动轮和螺旋轮分别连接输入轴和输出轴之间螺旋轮与输出轴连接，转动轮与输入轴连接电机驱动输入轴转动，磁粉制动器为输出轴添加扭矩，负载装置为输出轴添加负载。
作为一种优选，所述输入轴和电机之间安装有输入端转矩转速传感器和轴承支架，轴承支架将输入轴固定在动力部分固定平台上，输入端转矩转速传感器安装在输入端传感器支座上，电机、输入端传感器支座和齿轮箱安装在动力部分固定平台上，动力部分固定平台安装在直线位移台上，直线位移台并由弧形转动机构支撑。
作为一种优选，所述输出轴和磁粉制动器之间安装有输出端转矩转速传感器，输出端转矩转速传感器安装在输出端传感器支座上，输出轴一端装有位移传感器，磁粉制动器另一侧连接有轴向负载装置，输出端传感器支座和磁粉制动器安装在直线导轨上，输出端转矩转速传感器、输出端传感器支座、磁粉制动器同步转动和移动，直线导轨安装在负载部分固定平台上，负载部分固定平台安装在试验台底板上。
作为一种优选，所述直线位移台为三自由度移动平台，在X、Y、Z三个方向进行移动，通过X、Y、Z三个方向的丝杆滑块机构控制，能实现固定平台的左右、前后和上下方向的调节。采用这种结构后，可通过调整直线位移台满足任意角相交、任意角交错传动。
作为一种优选，所述弧形转动机构包括圆弧导轨和导轨滑台；直线位移台安装在导轨滑台上，圆弧导轨安装在试验台底板上，导轨滑台沿着圆弧导轨滑动，导轨上安装有可测量输入轴和输出轴两轴角度的机械式量角器。采用这种结构后，可通过机械式量角器进行直接观察读取大致的角度，操作过程更方便。
作为一种优选，所述轴向负载装置包括绳子、滑轮、砝码和绳子支架；绳子支架固定在磁粉制动器上，由绳子连接砝码，通过滑轮，依靠不同砝码的自重，为输出轴提供不同的轴向负载，滑轮通过滑轮支架固定在负载部分固定平台上。
作为一种优选，所述位移传感器为接触式直线位移传感器，用于测试输出轴输出的直线位移，并通过信息采集卡将采集到的位移传感器的电压信号转换为数字信号输入到计算机中。
作为一种优选，所述电机、输入端转矩转速传感器、输入轴依次通过联轴器相接，排列在一条直线上；位移传感器、输出轴、输出端转矩转速传感器、磁粉制动器和轴向负载装置依次通过联轴器相接，排列在一条直线上。
作为一种优选，所述导轨滑台移动后用夹紧装置使其固定，夹紧装置为机械式或者气缸式的结构。
与现有的技术相比本发明具有如下有益效果：本发明提供的一种转动轮螺旋轮传动试验台，能满足转动轮-螺旋轮传动副平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴的封闭传动测试需求，能够测试出螺旋输出的转速、转矩、轴向位移和轴向力，而且结构简洁、调整方便、易于实施。在此基础上对转动轮-螺旋轮传动进行传动试验测试，为转动轮-螺旋轮传动的标准化和批量生产提供实验依据。本转动轮-螺旋轮传动传动试验台亦可用于传统齿轮副的传动试验测试。
附图说明
图1是本发明的立体结构图。其中，1.电机；2. 输入端转矩转速传感器；3.轴承支架；4.直线位移台；5.圆弧导轨；6. 主动齿轮；7.直线位移传感器；8.从动轴支架；9. 从动齿轮；10.负载部分固定平台；11. 输出端转矩转速传感器；12.磁粉制动器；13.直线导轨；14.滑轮；15.试验台底板；16.砝码；
17. 动力部分固定平台。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，一种转动轮螺旋轮传动试验台，包括试验台底板15、动力部分、测试部分和负载部分。其中，动力部分、测试部分和负载部分安装在试验台底板15上。
动力部分包括电机1、调整电机1高低和平面位置的直线位移台4、弧形转动机构、输入端传感器支座和输入端转矩转速传感器2，相互连接，成为一个整体。弧形转动机构包括圆弧导轨5和导轨滑台，直线位移台4安装在导轨滑台上，直线位移台4上安装有动力部分固定平台17。圆弧导轨5安装在试验台底板15上，两端附近安装有挡板以对导轨滑台进行限位，防止其从动力部分固定平台17滑落。导轨滑台安装在圆弧导轨5上，可沿圆弧导轨5滑动，并可以在需要的位置将使用夹紧装置使其固定。动力部分固定平台17上装有电机1、输入端传感器支座和输入端转矩转速传感器2。电机1通过联轴器带动输入端转矩转速传感器2转动，输入端转矩转速传感器2通过输入端传感器支座安装在动力部分固定平台17上。电机1通过输入端转矩转速传感器2为主动齿轮6提供动力，主动齿轮6通过轴承支架3固定在动力部分固定平台17上。输入端转矩转速传感器2测量电机1输入的转速、转矩和功率。动力部分固定平台17安装在直线位移台4上，直线位移台4为一个三自由度移动平台，可以实现上下、前后、左右的移动。
测试部分包括齿轮箱、齿轮箱支座，输出轴和输入轴。齿轮箱包括主动齿轮6和从动齿轮9。主动齿轮6为转动轮，从动齿轮9为螺旋轮。用于测试的转动轮和螺旋轮分别连接输入轴和输出轴之间。输出轴通过从动轴支架8和试验台底板15固联。输入轴和输出轴均通过联轴器分别和输入端、输出端转矩转速传感器连接。用于测试的转动轮和螺旋轮分别连接输入轴和输出轴之间.负载部分包括输出端传感器支座、输出端转矩转速传感器11、磁粉制动器12、轴向负载装置、直线导轨13、直线位移传感器7、位移传感器支座和负载部分固定平台10。输出端转矩转速传感器11通过输出端传感器支座安装在直线导轨13上，并且输出端转矩转速传感器11通过联轴器分别和磁粉制动器12、输出轴联接，用于测量齿轮箱输出端的转矩、转速和功率。直线导轨13安装在负载部分固定平台10上。磁粉制动器12安装在直线导轨13上，为试验台提供载荷；轴向负载装置包括绳子、滑轮14、砝码16和绳子支架；绳子支架固定在磁粉制动器12上，并由绳子连接砝码16，通过滑轮14，依靠不同砝码16的自重，为输出轴提供不同的轴向负载，滑轮支架固定在负载部分固定平台10上。直线位移传感器7与输出轴通过联轴器连接，并通过位移联轴器支座连接在底板上。通过直线位移传感器7测试输出轴输出的轴向位移。
安装和调试试验台时，通过移动导轨滑台使负载部分在受测齿轮副需要的角度固定，通过齿轮箱支座将齿轮箱安装在动力部分固定平台上，通过联轴器和转速扭矩传感器联接，从而使得电机1提供转矩。然后调整直线位移台4使动力部分与齿轮箱的输出轴对心并用联轴器联结，将齿轮箱的输出轴和负载部分通过联轴器联结。
本发明提供了四个自由度的调整（直线位移台4的上下、左右、前后，导轨滑台的转动），适用于微小尺度下的转动轮螺旋轮的开发和封闭测试。
除了本实施例提及的方式外，直线位移台4的空间移动可通过X、Y、Z三个方向的丝杆滑块机构控制，夹紧装置可采用机械式的，也可采用气缸式的。这些变换方式均在本发明的保护范围内。
上述实施例为发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种转动轮螺旋轮传动试验台，包括试验台底板、动力部分、测试部分和负载部分；其特征在于：所述测试部分包括输出轴、输入轴、齿轮箱和齿轮箱支座；主动齿轮和从动齿轮安装在齿轮箱内；齿轮箱支座包括从动轴支架和轴承支架，输出轴通过从动轴支架和试验台底板固联；动力部分包括电机、调整电机高低和平面位置的直线位移台、动力部分固定平台、弧形转动机构、输入端传感器支座和输入端转矩转速传感器；负载部分包括输出端传感器支座、输出端转矩转速传感器、磁粉制动器、轴向负载装置、直线导轨、位移传感器、位移传感器支座和负载部分固定平台；位移传感器通过位移传感器支座固定在试验台底板上；轴向负载装置包括绳子、滑轮、砝码和绳子支架，绳子连接着磁粉制动器的轴中心；
所述绳子支架固定在磁粉制动器上，绳子连接砝码，通过绳子支架上的滑轮为输出轴提供不同的轴向负载；
所述电机、输入端转矩转速传感器、输入轴依次通过联轴器相接，排列在一条直线上；位移传感器、输出轴、输出端转矩转速传感器、磁粉制动器和轴向负载装置依次通过联轴器相接，排列在一条直线上；
所述输入端转矩转速传感器位于输入轴和电机之间，输入轴通过轴承支架固定在动力部分固定平台上，输入端转矩转速传感器安装在输入端传感器支座上；电机、输入端传感器支座和齿轮箱安装在动力部分固定平台上，动力部分固定平台安装在直线位移台上，直线位移台由弧形转动机构支撑；
所述输出轴和磁粉制动器之间安装有输出端转矩转速传感器，输出端转矩转速传感器安装在输出端传感器支座上，输出轴与磁粉制动器相对的另一端装有位移传感器，磁粉制动器另一侧连接有轴向负载装置，输出端传感器支座和磁粉制动器安装在直线导轨上，输出端转矩转速传感器、输出端传感器支座和磁粉制动器同步转动并移动，直线导轨安装在负载部分固定平台上，负载部分固定平台安装在试验台底板上；
所述弧形转动机构包括圆弧导轨和导轨滑台；直线位移台安装在导轨滑台上，圆弧导轨安装在试验台底板上，导轨滑台沿着圆弧导轨滑动，导轨上安装有测量输入轴和输出轴两轴角度的机械式量角器。
2.根据权利要求1所述的一种转动轮螺旋轮传动试验台，其特征在于：所述齿轮箱分别与输入轴、输出轴连接，所述主动齿轮为转动轮，从动齿轮为螺旋轮；螺旋轮与输出轴连接，转动轮与输入轴连接。
3.根据权利要求1所述的一种转动轮螺旋轮传动试验台，其特征在于：所述直线位移台为三自由度移动平台，能在X、Y、Z三个方向进行移动。
4.根据权利要求1所述的一种转动轮螺旋轮传动试验台，其特征在于：所述位移传感器为接触式直线位移传感器。
5.根据权利要求1所述的一种转动轮螺旋轮传动试验台，其特征在于：所述导轨滑台移动后用夹紧装置使其固定，所述夹紧装置为机械式或者气缸式的结构。
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