[发明专利]圆柱齿轮啮合刚度静态测量装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种圆柱齿轮啮合刚度静态测量装置及测试方法，底座设置有T型槽，并通过T型槽安装有加载装置、调节装置和测量装置；通过调节T型槽上的第一轴承支座和第二轴承支座对主动齿轮与从动齿轮之间的中心距进行啮合调节；记录刻度盘上的刻度，并设为初始点；调节传感器的位置，使测量头对准所要测试轮齿齿面的切平面，用来测出该齿的形变位移；调节传感器的位置使其与目前齿面的切平面垂直，施加加载扭矩，记录形变位移；计算出啮合周期中啮合刚度的变化曲线。本发明具有易用、可调节性，能够方便的测量普通圆柱齿轮在一个啮合周期中啮合刚度的变化情况，为齿轮啮合方面的研究提供实验依据，具有重要的实用价值。

技术领域

本发明属于机械工程设计与装备测试技术领域，具体涉及一种普通圆柱齿轮啮合刚度测量装置及测试方法。

背景技术

齿轮传动作为一种传递运动和力的重要方式，广泛应用航空航天与机械工程等领域。然而，齿轮在啮合过程中，为了保证啮合的连续性，齿轮传动的重合度通常大于1。由此引发的后果是，在一个轮齿啮合周期范围内，齿轮啮合会出现从两对轮齿啮合过渡到单对轮齿啮合、再过渡到两对轮齿啮合的状态，这一状态势必引起齿轮机构啮合刚度随时间发生周期性变化，对齿轮传动系统的动力学特性具有不可忽视的作用。随着现代机械不断朝着高承载能力、高传动效率、高可靠性以及高速度等方向的发展，工程领域齿轮传动系统在齿轮的动态和静态的特性方面提出了更高的要求。为了探索齿轮传动系统的动力学性能，有效的对齿轮在啮合过程中的啮合刚度进行测量，研究齿轮传动的啮合刚度变化规律具有重要意义。

目前，对于齿轮啮合刚度的测量，一种是力学模型方法，首先建立一种基于弹性力学、振动力学或者是材料力学的数学模型，然后再根据相关原理推导出齿轮的啮合刚度。由于理论的数学模型会忽略许多现实因素所带来的影响，跟现实情况存在很大的误差。第二种方法是在齿轮啮合时，在齿轮轮齿的表面装上一个压电传感器材料，通过这个压电传感器材料来直接对齿轮轮齿上的正压力进行测量，根据刚度定义直接求出齿轮的啮合刚度。但是该方法的不足之处是，压电传感器材料会对齿轮结构造成破坏，导致齿轮在传动过程中产生较大的偏差，同时测得的啮合刚度也有一定的误差。针对齿轮传动动力学研究中的问题，研究一种能测量齿轮啮合刚度的装置及其方法具有十分重要的价值。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题是提供一种测量普通圆柱齿轮啮合刚度的装置及其测试方法，以期解决齿轮研究中啮合刚度测试的问题。

为解决上述存在的技术问题，本发明采用如下方案：一种圆柱齿轮啮合刚度静态测量装置，包括底座，所述底座设置有T型槽，并通过T型槽安装有加载装置、调节装置和测量装置，所述加载装置包括第一转轴和第一轴承支座，第一转轴的两端与第一轴承支座连接，第一转轴位于第一轴承支座外侧的一端装有测力矩扳手；第一转轴上通过螺钉固定装有定位套，定位套上装有主动齿轮；第一轴承支座通过螺栓与T型槽连接；

所述调节装置包括调节座、第二转轴和第二轴承支座，所述调节座内安装有蜗轮蜗杆机构，位于调节座外侧装有刻度盘，刻度盘的外侧蜗轮轴端装有指针，位于调节座外的蜗杆轴上安装有手轮；所述第二轴承支座的外侧固定安装有三爪卡盘，三爪卡盘与第二轴承支座的轴孔同心，第二转轴的一端穿于第二轴承支座并与三爪卡盘连接，第二转轴的另一端穿于第二轴承支座并与调节座的蜗轮轴连接；第二转轴上通过螺钉固定装有定位套，定位套上装有从动齿轮；第二轴承支座和调节座分别通过螺栓与T型槽连接；

所述测量装置包括滑轨架和支架，滑轨架设有滑槽并连接有滑座，滑座上垂直设置有导槽；支架呈弧形且设置有导轨，支架的两端与滑座的导槽连接，支架的导轨上安装有传感器；滑轨架通过螺栓与T型槽连接。

一种圆柱齿轮啮合刚度静态测量装置的测试方法，其步骤如下：

1)在第一转轴上安装主动齿轮，并通过定位套定位；

2)在第二转轴上装从动齿轮，通过定位套定位；