專利名稱：一種轉(zhuǎn)動傳動副機(jī)構(gòu)在線檢測實驗機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于摩擦磨損及傳動性能測量裝置，具體涉及一種轉(zhuǎn)動傳動副機(jī)構(gòu)接觸界面服役狀況的在線檢測實驗機(jī)，能進(jìn)行材料摩擦學(xué)性能實驗、傳動零部件實驗及不同傳動方式的系統(tǒng)實驗。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)動傳動副機(jī)構(gòu)，是指如同齒輪、圓柱滾子、圓錐滾子、各種形貌的其它滾子、滾動摩擦輪或皮帶傳動副、鏈輪傳動副等以傳遞轉(zhuǎn)矩為目的的傳動機(jī)構(gòu)。為了機(jī)構(gòu)性能的提高，需要采用轉(zhuǎn)動傳動副機(jī)構(gòu)實驗機(jī)對所采用的材料、表面質(zhì)量與形貌、接觸形態(tài)、接觸隨工況的變化進(jìn)行研究。

現(xiàn)有的這種轉(zhuǎn)動傳動副機(jī)構(gòu)實驗機(jī)，一般均是專門針對某種機(jī)構(gòu)的某種參數(shù)性能測試而設(shè)計，檢測的對象和類型均非常單一，檢測范圍相對狹窄。例如CN102213643A所公開的一種風(fēng)電齒輪箱型式試驗試車聯(lián)接裝置；CN102261992A所公開的一種變剛度彈性支承的弧齒錐齒輪耦合傳動試驗臺的總體結(jié)構(gòu)等專利，均是這種功能單一的技術(shù)。因此，如何設(shè)計一種能夠針對多種轉(zhuǎn)動傳動副機(jī)構(gòu)進(jìn)行實驗檢測，檢測對象廣、檢測參數(shù)多，檢測范圍大的檢測實驗機(jī)，成為本領(lǐng)域有待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題和不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何提供一種針對對象廣，檢測參數(shù)多，檢測范圍大的轉(zhuǎn)動傳動副機(jī)構(gòu)在線檢測實驗機(jī)，以方便采用一套設(shè)備能夠進(jìn)行各種轉(zhuǎn)動傳動副機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵界面多種參數(shù)進(jìn)行實驗測量。為了解決上述問題，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案?！N轉(zhuǎn)動傳動副機(jī)構(gòu)在線檢測實驗機(jī)，它包括第一導(dǎo)軌、第一驅(qū)動電機(jī)、第一剛性聯(lián)軸器、第一支撐板、第一扭矩傳感器、萬向聯(lián)軸器、第二導(dǎo)軌、加載電動缸、第一主軸箱、第二支撐板、第二主軸箱、第二剛性聯(lián)軸器、第二扭矩傳感器、第三剛性聯(lián)軸器、第二驅(qū)動電機(jī)和機(jī)座以及加速度傳感器、溫度傳感器、位移傳感器和壓力傳感器；其中，所述第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌平行地設(shè)置在機(jī)座上；所述第一驅(qū)動電機(jī)和第一扭矩傳感器通過第一剛性聯(lián)軸器聯(lián)接，且兩者一起固定在第一支撐板上，第一支撐板可滑動地設(shè)置于所述第一導(dǎo)軌上；第一扭矩傳感器通過萬向聯(lián)軸器與第一主軸箱輸入端聯(lián)接，第一主軸箱固定在第二支撐板上，第二支撐板可滑動地設(shè)置在第二導(dǎo)軌上，所述第一主軸箱與順第二導(dǎo)軌方向相對固定于機(jī)座的所述加載電動缸連接且使得第一主軸箱能在加載電動缸加載下沿第二導(dǎo)軌移動；所述第二主軸箱、第二扭矩傳感器和第二驅(qū)動電機(jī)均固定在機(jī)座的凸臺上，第二主軸箱的輸入端與第二扭矩傳感器使用第二剛性聯(lián)軸器聯(lián)接，第二扭矩傳感器與第二驅(qū)動電機(jī)通過第三剛性聯(lián)軸器聯(lián)接；所述第一主軸箱的輸出端用于安裝第一試件，所述第二主軸箱的輸出端用于安裝第二試件且第一試件能夠和第二試件配合形成轉(zhuǎn)動傳動副；所述加速度傳感器用于檢測第一試件和第二試件的振動，所述溫度傳感器用于檢測第一試件和第二試件接觸處的溫度，所述位移傳感器用于檢測兩主軸的中心距，所述加載電動缸上靠近第一主軸箱端為輸出端且設(shè)置有所述壓力傳感器，所述壓力傳感器用于在線檢測試驗時加載電動缸輸出的壓力，所述加載電動缸具備輸出行程控制功能，從而能測量第一試件和第二試件總的磨損量。本發(fā)明中可以通過加載電動缸的伸縮調(diào)節(jié)第一主軸箱在第二導(dǎo)軌上的位置，進(jìn)而實現(xiàn)各種轉(zhuǎn)動傳動副機(jī)構(gòu)的實驗，當(dāng)研究齒輪或摩擦輪等直接接觸的傳動副時，將構(gòu)成待測傳動副的第一試件和第二試件安裝在第一主軸箱和第二主軸箱輸出端上，調(diào)整第一主軸箱位置使得第一試件和第二試件實現(xiàn)配合，然后可以啟動第一驅(qū)動電機(jī)或第二驅(qū)動電機(jī)，可以分別模擬純滾動、純滑動、滾滑結(jié)合運動、正向傳動和反向傳動等多種相對運動狀況，靠設(shè)置的傳感器能夠測試出載荷、轉(zhuǎn)速、扭矩、溫度、位移以及振動等參數(shù)，能夠反應(yīng)試件傳動時所受壓力，扭矩，摩擦溫度，系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)以及試件摩擦磨損程度大小等物理量，通過測得的各物理量參數(shù)，以及計算各物理量參數(shù)相互關(guān)系獲知被測試件的性能。當(dāng)測試鏈輪、皮帶輪等間接接觸的傳動副時，只需調(diào)整加載電動缸改變第一主軸箱的位置，同時直接推動第一驅(qū)動電機(jī)使其位置和第一主軸箱對應(yīng)，使第一主軸箱和第二主軸箱上兩主軸調(diào)整到合適的中心距，即可實現(xiàn)鏈輪、皮帶輪等間接接觸的傳動副機(jī)構(gòu)的性能，調(diào)整與實驗方案變·化方便快捷。作為優(yōu)化第一驅(qū)動電機(jī)、第一剛性聯(lián)軸器、第一扭矩傳感器、萬向聯(lián)軸器、第一主軸箱、第二主軸箱、第二剛性聯(lián)軸器、第二扭矩傳感器、第三剛性聯(lián)軸器和第二驅(qū)動電機(jī)的軸線均處于同一個水平面內(nèi)；第一驅(qū)動電機(jī)、第一剛性聯(lián)軸器和第一扭矩傳感器的軸線在同一條直線上；第二主軸箱、第二剛性聯(lián)軸器、第二扭矩傳感器、第三剛性聯(lián)軸器和第二驅(qū)動電機(jī)的軸線在平行的另一條直線上，所述兩條直線均與第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌垂直。這樣優(yōu)化后，能夠提高檢測的準(zhǔn)確性和精確度。綜上所述，本發(fā)明不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對不同摩擦副處于不同載荷、大范圍連續(xù)可調(diào)轉(zhuǎn)速下振動、轉(zhuǎn)矩、溫度、轉(zhuǎn)速、載荷、摩擦磨損等相關(guān)參數(shù)的在線檢測，也能進(jìn)行齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動等不同形式的系統(tǒng)實驗。具有實驗測量對象廣，檢測參數(shù)多，適用范圍大的優(yōu)點。
說明書附圖

圖I為發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I的俯視圖。
具體實施例方式具體實施時，一種轉(zhuǎn)動傳動副機(jī)構(gòu)在線檢測實驗機(jī)，它包括第一導(dǎo)軌I、第一驅(qū)動電機(jī)2、第一剛性聯(lián)軸器3、第一支撐板4、第一扭矩傳感器5、萬向聯(lián)軸器6、第二導(dǎo)軌7、加載電動缸8、第一主軸箱9、第二支撐板12、第二主軸箱13、第二剛性聯(lián)軸器14、第二扭矩傳感器15、第三剛性聯(lián)軸器16、第二驅(qū)動電機(jī)17和機(jī)座18以及加速度傳感器、溫度傳感器、位移傳感器和壓力傳感器；其中，所述第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌平行地設(shè)置在機(jī)座18上；所述第一驅(qū)動電機(jī)2和第一扭矩傳感器5通過第一剛性聯(lián)軸器3聯(lián)接，且兩者一起固定在第一支撐板4上，第一支撐板4可滑動地設(shè)置于所述第一導(dǎo)軌I上；第一扭矩傳感器5通過萬向聯(lián)軸器6與第一主軸箱9輸入端聯(lián)接，第一主軸箱9固定在第二支撐板12上，第二支撐板12可滑動地設(shè)置在第二導(dǎo)軌7上，所述第一主軸箱與順第二導(dǎo)軌方向相對固定于機(jī)座18的所述加載電動缸8連接且使得第一主軸箱9能在加載電動缸8加載下沿第二導(dǎo)軌7移動；所述第二主軸箱13、第二扭矩傳感器15和第二驅(qū)動電機(jī)17均固定在機(jī)座18的凸臺上，第二主軸箱13的輸入端與第二扭矩傳感器15使用第二剛性聯(lián)軸器14聯(lián)接，第二扭矩傳感器15與第二驅(qū)動電機(jī) 17通過第三剛性聯(lián)軸器16聯(lián)接；所述第一主軸箱9的輸出端用于安裝第一試件10,所述第二主軸箱13的輸出端用于安裝第二試件11且第一試件10能夠和第二試件11配合形成轉(zhuǎn)動傳動副；所述加速度傳感器用于檢測第一試件或第二試件的振動，所述溫度傳感器用于檢測第一試件和第二試件接觸處的溫度，所述位移傳感器用于檢測兩主軸的中心距，所述加載電動缸上靠近第一主軸箱端為輸出端且設(shè)置有所述壓力傳感器，所述壓力傳感器用于在線檢測試驗時加載電動缸輸出的壓力，所述加載電動缸具備輸出行程控制功能，從而能測量第一試件和第二試件總的磨損量。具體實施時，所述具備輸出行程控制功能的加載電動缸為現(xiàn)有產(chǎn)品，其輸出端由加載裝置內(nèi)部的精密絲桿精確調(diào)節(jié)，能實時測量輸出端的行程，具體可以優(yōu)選采用型號為GSX40的產(chǎn)品得到。具體實施時，第一驅(qū)動電機(jī)2、第一剛性聯(lián)軸器3、第一扭矩傳感器5、萬向聯(lián)軸器
6、第一主軸箱9、第二主軸箱13、第二剛性聯(lián)軸器14、第二扭矩傳感器15、第三剛性聯(lián)軸器16和第二驅(qū)動電機(jī)17的軸線均處于同一個水平面內(nèi)；第一驅(qū)動電機(jī)2、第一剛性聯(lián)軸器3和第一扭矩傳感器5的軸線在同一條直線上；第二主軸箱13、第二剛性聯(lián)軸器14、第二扭矩傳感器15、第三剛性聯(lián)軸器16和第二驅(qū)動電機(jī)17的軸線在平行的另一條直線上，所述兩條直線均與第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌垂直。所述加速度傳感器、溫度傳感器、位移傳感器和壓力傳感器在圖中未示出，具體實施時，所述壓力傳感器設(shè)置在加載電動缸8靠近第一主軸箱9端(即輸出端)上。所述溫度傳感器、位移傳感器和壓力傳感器均優(yōu)選設(shè)置在對應(yīng)的待檢測的第一試件所在的第二支撐板上，以及對應(yīng)設(shè)置在待檢測的第二試件所在的凸臺上，便于當(dāng)檢測對象改變而調(diào)整第一主軸箱位置后，仍然方便實現(xiàn)檢測。當(dāng)然具體實施時也還可以是設(shè)置在機(jī)座上，以便于實現(xiàn)檢測為準(zhǔn)。所述溫度傳感器采用非接觸式溫度傳感器，例如紅外線檢測溫度傳感器，探頭(即紅外線檢測溫度傳感器的探頭)安裝在試件附近，并且可以調(diào)節(jié)探頭距離被測試件的范圍，以便于實現(xiàn)檢測。所述位移傳感器具體可以是一端安裝在橫向移動試件的導(dǎo)軌上，另一端固定安裝在固定試件下的工作臺上，用于檢測兩試件的光柵位移，從而得到兩主軸的中心距；靠電壓缸系統(tǒng)可以檢測出兩試件間的微小位移，從而實現(xiàn)對試件的磨損量的在線檢測。所述加速度傳感器可以是微型三軸加速度計，安裝在兩輸出主軸上，靠近摩擦副端，其可以檢測試件在三個方向的振動。所述扭矩傳感器能在線檢測出，兩被測軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率。具體實施時，各個傳感器均連接到電腦主機(jī)，便于采用軟件編程實現(xiàn)在線檢測控制和直接顯示，這樣，在線檢測試驗過程中的載荷、轉(zhuǎn)速、扭矩、位移、溫度、加速度等參數(shù)能夠?qū)崟r顯示,并能實時處理,從而可分析傳動過程中的表面變化、摩擦磨損、摩擦功耗、應(yīng)力、接觸面積等情況。但這部分電控方面結(jié)構(gòu)單獨來看是屬于電控領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)內(nèi)容，不在此詳述。
本實驗機(jī)中，第一試件10、第二試件11可裝拆，試件可以是各類型滾子、齒輪、球盤、摩擦輪等，當(dāng)試件是兩個圓柱滾子、圓錐滾子、圓盤、凹凸摩擦副等時，可利用加載電動缸8加載不同載荷，同時利用第一驅(qū)動電機(jī)2和第二驅(qū)動電機(jī)17對兩試件的轉(zhuǎn)速進(jìn)行大范圍連續(xù)調(diào)節(jié)，從而可測試該滾滑動條件下試件的摩擦磨損情況等；當(dāng)?shù)诙嚰?1是圓盤、第一試件10是球時,利用驅(qū)動電機(jī)17控制圓盤轉(zhuǎn)速,球固定不動,利用加載電動缸8加載不同載荷，從而可進(jìn)行球盤摩擦磨損試驗。當(dāng)?shù)谝辉嚰?0和第二試件11換上適合齒輪傳動、帶傳動或鏈傳動的試件，并通過第二導(dǎo)軌7拉開兩主軸的軸線中心距，同時利用第一導(dǎo)軌I調(diào)整好第一驅(qū)動電機(jī)2和第一扭矩傳感器5的位置，使驅(qū)動電機(jī)2、第一驅(qū)動傳感器5和第一主軸箱9的軸的軸 線大致在同一直線上，再在兩試件主軸端上裝上齒輪副、皮帶或者鏈條，這時將其中一個電機(jī)改作負(fù)載(即發(fā)電)電機(jī)，則可進(jìn)行齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動實驗。所以本發(fā)明解決了大部分實驗機(jī)單一純滾動、純滑動的問題，本實驗機(jī)可進(jìn)行滾動、滾滑等多種摩擦形式的實驗；還解決了大部分實驗機(jī)不能對除溫度、載荷、轉(zhuǎn)速外振動、轉(zhuǎn)矩參數(shù)等的在線檢測問題；解決了大部分實驗機(jī)僅單一主軸可旋轉(zhuǎn)問題；解決了大部分實驗機(jī)主軸轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍小且非連續(xù)可調(diào)問題；解決了大部分實驗機(jī)主軸軸線中心距不可調(diào)或只能微調(diào)的問題；解決了現(xiàn)有實驗機(jī)僅能進(jìn)行不同零件、材料摩擦學(xué)實驗的問題，本實驗機(jī)可同時進(jìn)行齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動等系統(tǒng)實驗。綜上所述，本發(fā)明可以實現(xiàn)處于不同載荷、不同轉(zhuǎn)速情況下圓環(huán)、球盤、圓柱滾子、圓錐滾子、摩擦輪等摩擦副在接觸區(qū)材料行為的在線檢測，也能進(jìn)行齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動等不同傳動方式的系統(tǒng)實驗，從而可分析傳動過程中的表面變化、摩擦磨損、摩擦功耗、應(yīng)力、接觸面積等情況。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)動傳動副機(jī)構(gòu)在線檢測實驗機(jī)，它包括第一導(dǎo)軌(I)、第一驅(qū)動電機(jī)(2)、第一剛性聯(lián)軸器(3)、第一支撐板(4)、第一扭矩傳感器(5)、萬向聯(lián)軸器(6)、第二導(dǎo)軌(7)、加載電動缸(8)、第一主軸箱(9)、第二支撐板(12)、第二主軸箱(13)、第二剛性聯(lián)軸器(14)、第二扭矩傳感器(15)、第三剛性聯(lián)軸器(16)、第二驅(qū)動電機(jī)(17)和機(jī)座(18)以及加速度傳感器、溫度傳感器、位移傳感器和壓力傳感器；其中，所述第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌平行地設(shè)置在機(jī)座(18)上；所述第一驅(qū)動電機(jī)(2)和第一扭矩傳感器(5)通過第一剛性聯(lián)軸器 (3)聯(lián)接，且兩者一起固定在第一支撐板(4)上，第一支撐板(4)可滑動地設(shè)置于所述第一導(dǎo)軌(I)上；第一扭矩傳感器(5)通過萬向聯(lián)軸器(6)與第一主軸箱(9)輸入端聯(lián)接,第一主軸箱(9)固定在第二支撐板(12)上，第二支撐板(12)可滑動地設(shè)置在第二導(dǎo)軌(7)上，所述第一主軸箱(9)與順第二導(dǎo)軌(7)方向相對固定于機(jī)座(18)的所述加載電動缸(8)連接且使得第一主軸箱(9)能在加載電動缸(8)加載下沿第二導(dǎo)軌(7)移動；所述第二主軸箱(13)、第二扭矩傳感器(15)和第二驅(qū)動電機(jī)(17)均固定在機(jī)座(18)的凸臺上，第二主軸箱(13)的輸入端與第二扭矩傳感器(15)使用第二剛性聯(lián)軸器(14)聯(lián)接，第二扭矩傳感器(15)與第二驅(qū)動電機(jī)(17)通過第三剛性聯(lián)軸器(16)聯(lián)接；所述第一主軸箱(9)的輸出端用于安裝第一試件(10),所述第二主軸箱(13)的輸出端用于安裝第二試件(11)且第一試件(10)能夠和第二試件(11)配合形成轉(zhuǎn)動傳動副；所述加速度傳感器用于在線檢測第一試件和第二試件的振動，所述溫度傳感器用于檢測第一試件和第二試件接觸處的溫度，所述位移傳感器用于在線檢測兩主軸軸線的中心距，所述加載電動缸(8)上靠近第一主軸箱(9)端為輸出端且設(shè)置有所述壓力傳感器，所述壓力傳感器用于在線檢測試驗時加載電動缸(8)輸出的壓力，所述加載電動缸(8)具備輸出行程控制功能，從而能測量第一試件(10)和第二試件(11)總的磨損量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)動傳動副機(jī)構(gòu)在線檢測實驗機(jī)，其特征在于第一驅(qū)動電機(jī)(2)、第一剛性聯(lián)軸器(3)、第一扭矩傳感器(5)、萬向聯(lián)軸器(6)、第一主軸箱(9)、第二主軸箱(13)、第二剛性聯(lián)軸器(14)、第二扭矩傳感器(15)、第三剛性聯(lián)軸器(16)和第二驅(qū)動電機(jī)(17)的軸線均處于同一個水平面內(nèi)；第一驅(qū)動電機(jī)(2)、第一剛性聯(lián)軸器(3)和第一扭矩傳感器(5)的軸線在同一條直線上；第二主軸箱(13)、第二剛性聯(lián)軸器(14)、第二扭矩傳感器(15)、第三剛性聯(lián)軸器(16)和第二驅(qū)動電機(jī)(17)的軸線在平行的另一條直線上，所述兩條直線均與第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)動傳動副機(jī)構(gòu)在線檢測實驗機(jī)，其特征在于所述壓力傳感器、位移傳感器、扭矩傳感器、加速度傳感器、溫度傳感器都能在線測量試驗過程中載荷、位移、扭矩、加速度、溫度等參數(shù)的實時變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)動傳動副機(jī)構(gòu)在線檢測實驗機(jī)，其特征在于第一試件(10)和第二試件(11)可以是圓環(huán)、圓錐滾子、圓柱滾子、球盤等不同類型試件，兩主軸中心距可通過調(diào)節(jié)第一主軸箱(9)在第二導(dǎo)軌(7)上的位置一定范圍內(nèi)可調(diào)，當(dāng)調(diào)整到合適中心距，并換上匹配的試件，可進(jìn)行齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動等不同傳動方式的系統(tǒng)實驗。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)動傳動副機(jī)構(gòu)在線檢測實驗機(jī)，其特征在于它包括第一導(dǎo)軌、第一驅(qū)動電機(jī)、第一剛性聯(lián)軸器、第一支撐板、第一扭矩傳感器、萬向聯(lián)軸器、第二導(dǎo)軌、加載電動缸、第一主軸箱、第一試件、第二試件、第二支撐板、第二主軸箱、第二剛性聯(lián)軸器、第二扭矩傳感器、第三剛性聯(lián)軸器、第二驅(qū)動電機(jī)、機(jī)座以及檢測并控制這些設(shè)備的加速度傳感器、溫度傳感器、位移傳感器、壓力傳感器。本發(fā)明可以實現(xiàn)處于不同載荷、不同轉(zhuǎn)速情況下圓環(huán)、滾子、球盤等摩擦副在接觸區(qū)材料行為的在線檢測，也能進(jìn)行齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動等不同傳動方式的系統(tǒng)實驗，從而可分析傳動過程中的表面變化、摩擦磨損、摩擦功耗、應(yīng)力以及傳動副的服役行為等情況。
文檔編號G01M13/02GK102879197SQ20121036541
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者孟凡明, 劉忠, 朱宏燦, 王劍, 王茜 申請人:重慶大學(xué)