[发明专利]一种端齿结构微动疲劳试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种端齿结构微动疲劳试验装置，包括凹齿固定组件(1)、凸齿夹持组件(2)及法向力加载组件(3)，其特征在于：

所述凹齿固定组件(1)包括上夹具体(12)及安装于上夹具体(12)上的凹齿试验件(11)和凹齿压板(14)，所述上夹具体(12)包括空心状的下部(120)及位于下部(120)上方的上部(121)，所述下部(120)上形成有贯穿于下部(120)前、后表面及下表面的矩形孔(122)，所述上夹具体(12)上位于矩形孔(122)左右两侧对称设置有矩形滑动槽，所述凹齿试验件(11)放置于矩形滑动槽中且沿着矩形滑动槽水平方向自由滑动，所述凹齿压板(14)放置于矩形滑动槽中且凹齿压板(14)的底面压紧于凹齿试验件(11)的顶面，所述上夹具体(12)上位于矩形滑动槽正上方设置有用于压紧凹齿压板(14)的M10压紧螺栓(13)；

所述凸齿夹持组件(2)包括下夹具体(22)以及安装于下夹具体(22)上的凸齿试验件(21)、楔形块(23)及凸齿定位盖板(25)，所述凸齿夹持组件(2)放置于上夹具体(12)的矩形孔内，所述下夹具体(22)的左右侧壁上与矩形滑动槽相对的位置对称设置有凹槽，所述凸齿试验件(21)放置于凹槽中，所述楔形块(23)放置于凹槽中且楔形块(23)的顶面紧贴于凸齿试验件(21)的底面，所述凸齿试验件(21)的厚度小于下夹具体(22)的厚度，所述凸齿定位盖板(25)共包括两个，其分别安装于下夹具体(22)和凸齿试验件(21)前表面和后表面上，自所述下夹具体(22)的上表面上沿着下夹具体(22)中轴线的位置设置有一贯穿下夹具体(22)前后表面的狭槽(28)；

所述法向力加载组件(3)包括液压缸(31)、与液压缸焊接为一体的法兰(36)、设置于液压缸(31)中的液压缸活塞杆(32)、法兰拉杆(35)及将法兰(36)支撑于其上的支撑座(33)，所述液压缸活塞杆(32)的末端延伸超出法兰(36)之外且液压缸活塞杆(32)的末端抵靠于凹齿试验件(11)上以使得所述凹齿试验件(11)能够沿着矩形滑动槽水平方向自由滑动，所述凹齿试验件(11)与凸齿试验件(21)相接触压紧，所述上夹具体(12)与支撑座(33)固定于一起。

2.如权利要求1所述的端齿结构微动疲劳试验装置，其特征在于：所述液压缸(31)包括位于上夹具体(12)左右两侧的第一液压缸(310)和第二液压缸(311)，所述法兰(36)包括焊接于第一液压缸(310)的右末端的第一法兰(360)和焊接于第二液压缸(311)左末端的第二法兰(361)，所述法兰拉杆(35)连接于第一法兰(360)和第二法兰(361)之间。

3.如权利要求2所述的端齿结构微动疲劳试验装置，其特征在于：法兰拉杆(35)共有四根。

4.如权利要求1所述的端齿结构微动疲劳试验装置，其特征在于：所述狭槽(28)的下末端延伸至与所述凸齿试验件(21)下端水平面水平高度相一致的位置。

5.如权利要求1所述的端齿结构微动疲劳试验装置，其特征在于：所述凹齿试验件(11)的顶面与凹齿压板(14)的底面均呈水平状态。

6.如权利要求1所述的端齿结构微动疲劳试验装置，其特征在于：所述下夹具体(22)上所设凹槽的下壁面为斜面，所述楔形块(23)的底面为与凹槽的下壁面相配合的斜面状。

7.如权利要求1所述的端齿结构微动疲劳试验装置，其特征在于：所述凸齿夹持组件(2)上还包括有将凸齿定位盖板(25)安装于下夹具体(22)上的M5盖板螺栓(26)和M5螺母(27)以及将楔形块(23)和下夹具体(22)紧固于一起的M6紧固螺钉(24)。

8.一种端齿结构微动疲劳试验装置的试验方法，其特征在于：包括如下步骤

(a)提供单轴疲劳试验机，将所述端齿结构微动疲劳试验装置安装于所述单轴疲劳试验机上，所述单轴疲劳试验机包括夹持上夹具体(12)的上末端的试验机上夹头(43)、与试验机上夹头(43)连接于一起的试验机上横梁(41)、夹持下夹具体(22)下末端的试验机下夹头(44)、负载传感器(42)、位于试验机下夹头(44)下方的伺服作动器(45)和位移传感器(46)，将上夹具体(12)以及法向力加载组件(3)与试验机上夹头(43)连接为一体，升起试验机上横梁(41)，法向力加载组件(3)随着上夹具体(12)与试验机上横梁(41)一起上升；

(b)装配凸齿夹持组件(2)，将前后两个凸齿定位盖板(25)通过M5盖板螺栓(26)和M5螺母(27)装配到下夹具体(22)上，此时M5盖板螺栓(26)不进行紧固，将凸齿试验件(21)放置于凹槽中，将楔形块(23)放置于凹槽中且楔形块(23)的顶面紧贴于凸齿试验件(21)的底面，同时拧紧M5盖板螺栓(26)和M6紧固螺钉(24)，使凸齿试验件(21)和下夹具体(22)紧固于一起，最后将M5盖板螺栓(26)和M5螺母(27)松开；

(c)将步骤(b)中装配好的凸齿夹持组件(2)放置于上夹具体(12)的矩形孔内，缓慢调节电控柜上的控制水平方向液压缸压力的远程调压阀,使得液压缸活塞杆(32)缓慢伸出法兰(36)之外并压紧至凹齿试验件(11)上，观察电控柜上与液压缸相连的精密压力表的读数，逐渐增加压力，直至预定的载荷值；

(d)将位于上夹具体(12)内的M10压紧螺栓(13)拧紧，使得凹齿压板(14)压紧凹齿试验件(11)顶面，则凹齿试验件(11)底面与上夹具体(12)的矩形滑动槽底部保持紧密接触，保证凹齿试验件呈水平状态；

(e)下降试验机上横梁(41)，使得下夹具体(22)的下末端落入试验机下夹头(44)内，对疲劳试验机负荷传感器清零，消除试验装置本身重量引起的初始载荷，然后夹紧试验机下夹头(44)，将试验机控制程序设定为负荷控制模式，控制试验机伺服作动器(45)，使疲劳试验机向下运动，对凸齿施加初始拉力，观察负荷传感器读数(42)，当负荷传感器(46)的读数达到疲劳试验载荷的均值时暂停加载，其中疲劳载荷的大小由负荷传感器(42)测出，伺服作动器(45)的运动行程量由位移传感器(46)测出；

(f)控制试验机控制程序的疲劳程序模块，设定好疲劳载荷的均值和幅值，开始进行微动疲劳试验；

(g)试验机下夹头的上下运动，导致凸齿试验件(21)上下运动，凹齿试验件(11)在水平方向法向预紧力载荷和凹齿压板(14)的共同作用下保持固定，因此与凸齿试验件(21)连为一体的下夹具体(22)上端会产生向中心方向的微小变形，从而使凹齿试验件(11)和凸齿试验件(21)齿配合面之间产生小幅度相对滑移，即微动磨损，在一定循环次数之后，即可出现微动疲劳裂纹。