[发明专利]一种汽车发动机减振齿轮的疲劳试验装置及其方法

权利要求书

1.使用一种汽车发动机减振齿轮的疲劳试验装置进行试验的方法，其特征在于，疲劳试验装置包括试验箱和测试电机，所述试验箱内固连有用于夹紧齿轮的试验夹具，所述齿轮上连接有测试轴，所述测试电机与伸出试验箱外的测试轴所在的端部传动连接，其特征在于，在试验箱外的测试轴上连接有用于测试扭矩信号的扭矩传感器和用于测试扭转角度信号的角度传感器，所述试验夹具上开有容纳槽，所述容纳槽里侧对应的试验夹具上粘贴有发热片，所述容纳槽外侧对应的试验夹具内固连有弹性圈，所述弹性圈和发热片之间形成的空间为压紧区，所述压紧区内过盈配合有压紧组件，所述压紧组件有若干层具有弹性的压紧单元组成，相邻层压紧单元粘接在一起，所述试验夹具包括抱紧件和紧固件，所述抱紧件为内齿轮，抱紧件与汽车发动机减振齿轮啮合，所述紧固件的一端与抱紧件可拆卸地连接在一起，紧固件的另一端与试验箱固连；抱紧件上开有环形的容纳槽，所述发热片的宽度与容纳槽的宽度相同，弹性圈与发热片之间的容纳槽对应的抱紧件上开有过渡槽，所述过渡槽与容纳槽连通，在轴向方向上，过渡槽的宽度不小于压紧区的宽度，过渡槽和容纳槽对应的宽度设为a，压紧组件的轴向宽度大于容纳槽的宽度且小于a，所述抱紧件上开有穿线孔，所述发热片上的通电线穿过穿线孔与试验箱外部的数据采集分析控制系统电连接，抱紧件朝试验箱内壁相对设置的一侧排布有至少一个方便安装温度传感器的安装孔，所述抱紧件的一端为抱紧件相对紧固件设置的一端，容纳槽设置在抱紧件的一端；包括以下步骤：

（1）将抱紧件安装进试验箱内之前，先将发热片按次序粘贴到抱紧件上，弹性圈放置到容纳槽外边缘对应的抱紧件内，将压紧组件插进弹性圈内边缘与发热片外边缘之间的压紧区，各层压紧单元发生弹性形变，压紧组件抵触到过渡槽对应的抱紧件上后，将压紧组件向外拉，使压紧组件的朝外的一侧与抱紧件的一端齐平，压紧单元逆向使发热片紧密贴合在抱紧件上；

（2）将抱紧件放入试验箱内，使抱紧件与齿轮啮合，紧固件固定安装在试验箱上，在齿轮外的抱紧件上安装上温度传感器，使用螺栓将抱紧件与紧固件连接在一起；

（3）数据分析控制系统控制发热片发热，温度传感器采集抱紧件的温度，当采集到的温度值至设定的温度范围内时，控制发热片停止发热，否则继续控制发热片升温，使抱紧件的温度维持在设定的温度范围内；

（4）打开测试电机，控制测试电机的输出力矩为M_j，j的初始值为1，M_j=M₀+（j-1）*10，j++，并使测试轴在[-3.5°，3.5°]的角度范围内来回摆动，同时，数据采集分析控制系统计算出每一时刻下的扭矩值和角位移值，以扭转角为横向坐标，扭矩值为纵向坐标，每扭转一次，将该扭转次数下测试得到的扭矩值和角位移值做线性拟合曲线，计算出同一扭转次数下曲线围成的面积大小，数据采集分析控制系统根据最大扭转角和面积给出测试结果, 若测试结果为合格，判断j是否大于k，若j≤k，返回测试步骤，否则结束测试；若测试结果为不合格，则结束测试；

其中，以测试轴的转动角度从0°转动至3.5°再从3.5°转动至0°的扭转为扭转一次，k为常数，M_j为测试电机第j次的输出力矩值，单位为Nm，M₀=10 Nm。

2.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述压紧单元上排布有若干压紧槽，相邻层压紧单元上的各个压紧槽错开设置。

3.根据权利要求1或2所述的试验方法，其特征在于，所述步骤（4）中，设定齿轮的疲劳寿命为Nj次，扭转次数在Nj次内，若当前的最大扭转角大于设定的扭转角阈值范围或面积不在设定的范围内时，则该齿轮不合格；当扭转次数达到Nj次时，若最大扭转角和面积同时在设定的范围内时，则该齿轮合格；其中，Nj次为输出力矩为第j次时的疲劳寿命。

4.根据权利要求1或2所述的试验方法，其特征在于，所述步骤（4）中，取拟合曲线方程为三次曲线方程，测试轴逆时针转动的角度为正，以初始状态下测试轴的转动角度为0°，当测试轴转动至+3.5°时，拟合得到的曲线方程为 ；测试轴从+3.5°转动至0°时，拟合得到的曲线方程为，扭转次数为i时，Y_i1和Y_i2围成的面积为，其中，为扭转次数i下的最大扭转角；测试轴从0°转动至3.5°且扭转次数为i时，Y_i1为扭矩值，a_i1为最高次项系数，b_i1为次高次项系数，c_i1为最低次项系数，d_i1为常数；测试轴从+3.5°转动至0°且扭转次数为i时，Y_i2为扭矩值，a_i2为最高次项系数，b_i2为次高次项系数，c_i2为最低次项系数，d_i2为常数。