[发明专利]圆柱齿轮动力学性能实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种圆柱齿轮动力学性能实验装置，尤其适用于汽车变速箱中圆柱直齿轮和 圆柱斜齿轮的性能实验以及5级精度以下尺寸相仿的圆柱齿轮动力学性能实验，属于精密测 量领域。

背景技术

齿轮和齿轮传动装置作为机械设备中一种必不可少的连接和传递动力的通用零部件，在 机械设备中得到了广泛的应用。由于高性能、高强度、高可靠性以及低成本的要求，近些年 来，在齿轮传动的理论分析方面，除了应用数学、力学、材料及设计理论的新成就外，齿轮 实验装置也得到了进一步的发展，齿轮的很多问题都是综合性问题且只能通过实验形式得到， 例如齿轮的失效形式以及齿轮的寿命等等，为了更好地改进齿轮传动的性能提升齿轮相关理 论，齿轮实验装置成为了一个很好的工具。

传统齿轮实验装置多为疲劳实验装置，这类齿轮实验装置强度高能耗大精度低自动化程 度低，齿轮噪声实验接触斑点实验都是依靠人力来完成的，这样的实验结果主观性大，不能 完全客观的评价齿轮的啮合性能。目前的齿轮实验装置功能比较单一，没有能够综合评价齿 轮传动误差、齿轮振动噪声以、齿轮传动效率和接触斑点等性能的实验装置。

发明内容

本发明能够实验对圆柱齿轮的动力学性能检测，常见的检测项目包括有载传动误差测量、 无载传动误差测量、振动噪声测量、接触斑点测量和传动效率测量，该装置包括精密运动控 制系统和多种传感器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是圆柱齿轮动力学性能实验装置，该装置包 括精密床身和精密主轴单元。

具体而言，精密床身包括底座(1)、检高台(2)、X方向导轨检测面(3)、Y方向导轨 检测面(4)、润滑油接油槽(5)、X方向导轨副(6)、Y方向导轨副(7)、X方向驱动电机 (8)、Y方向驱动电机(9)、X方向气动导轨夹持器(10)、Y方向气动导轨夹持器(11)、 驱动丝杠(12)、主动端箱体(13)、主动端箱体垫体(14)、主电机(15)、弹性联轴器(16)、 主动端扭矩传感器(17)、主轴单元(18)、噪声传感器(19)、润滑油管(20)、负载端箱体 (21)、负载端扭矩传感器(22)、加载器安装板(23)、磁粉制动器(24)、负载端箱体垫体 (25)、丝杠带动板(26)、冷却液箱体(27)、直线光栅(28)、隔震块(29)。

主轴单元(18)包括主轴套(30)、主轴(31)、轴系通盖(32)、精密轴承(33)、轴环 (34)、角度编码器(35)、光栅读数头(36)、光栅读数头支架(37)、三轴向振动传感器(38)、 高精密齿轮夹具(39)、精密锁紧螺母(40)、传动键(41)、链接法兰盘(42)、轴端挡圈(43)、 轴端盖板(44)。

底座(1)内部为中空结构，其内部设有三个Y向立柱和两个X向立柱，各立柱之间设 有米字型筋板，这些结构可以减轻铸件重量和增强铸件刚性，底座(1)的表面从上到下依次 设有检高台(2)、X方向导轨检测面(3)、Y方向导轨检测面(4)，检高台(2)、X方向导 轨检测面(3)、Y方向导轨检测面(4)作为齿轮动力学性能实验装置加工和装配调试时的基 准面，底座(1)和隔震块(29)之间通过螺纹连接，隔震块(29)设置在底座(1)的底部， 隔震块(29)能够过滤掉来自外界的部分振动；底座(1)上安装有X向导轨(6)和Y向导 轨(7)，X向导轨(6)和Y向导轨(7)相互垂直呈L形安装在底座(1)的顶部，通过X 方向驱动电机(8)带动滚珠丝杠驱动整个主动部分沿X向导轨(6)调节齿宽方向，通过Y 方向驱动电机(9)带动滚珠丝杠驱动整个负载部分沿Y向导轨(7)调节齿轮中心距，中心 距由直线光栅(28)测量得到，直线光栅(28)固定在Y向导轨(6)和Y方向导轨检测面 (4)之间，显示器显示直线光栅(28)的测量数值，同时根据显示器上显示的中心距精确调 整齿轮啮合时的中心距，齿轮齿宽和中心距方向调节到位之后通过X方向气动导轨夹持器 (10)固定齿宽方向，通过Y方向气动导轨夹持器(11)固定中心距方向，接油槽(5)在 底座(1)顶部，位于X向导轨(6)和Y向导轨(7)之间。

主动端箱体(13)和主动端箱体垫体(14)以及负载端箱(21)体和负载端箱体垫体(25) 通过螺钉连接配合，通过调整主动端箱体(14)和负载端箱体(25)调节主动轴系和被动轴 系的中心高。