本發(fā)明涉及故障模擬機械領(lǐng)域，具體而言，涉及齒輪箱故障模擬裝置及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中的齒輪箱故障模擬試驗臺存在以下的缺點：1、只能用于齒輪或者軸承的故障檢測；2、僅能用于模擬直齒齒輪故障，無法模擬斜齒輪故障；3、齒輪和軸承故障只能分別進行測量，不能模擬齒輪和軸承的耦合故障實驗，即不能模擬齒輪和軸承的疊加故障的實驗；4、更換故障齒輪時，需要完全拆解齒輪箱，不夠方便；5、模擬軸承故障實驗中，更換軸承并不方便，為固定軸承還須設(shè)置多種附屬部件，使結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供齒輪箱故障模擬裝置，以實現(xiàn)軸承故障，齒輪故障以及軸承和齒輪的耦合故障的模擬。

本發(fā)明的另一個目的在于提供齒輪箱故障模擬系統(tǒng)，以簡化整體結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供的齒輪箱故障模擬裝置包括底座，底座設(shè)置有驅(qū)動電機、實驗裝置箱體和負載加持機構(gòu)，實驗裝置箱體設(shè)置有輸入軸、輸出軸、中間軸和中間軸齒輪總成，輸入軸的外側(cè)套設(shè)有輸入齒輪，輸出軸的外側(cè)套設(shè)有輸出齒輪，中間軸可拆卸地設(shè)置于實驗裝置箱體且位于輸入軸和輸出軸之間，中間軸、輸入軸和輸出軸的軸心線不在同一平面內(nèi)；中間軸齒輪總成包括軸套管和套設(shè)于軸套管外側(cè)的中間齒輪，軸套管套設(shè)于中間軸的外側(cè)，軸套管和中間軸之間嵌設(shè)有中間軸承；輸入齒輪和輸出齒輪分別能夠與中間齒輪嚙合；負載加持機構(gòu)設(shè)置有加載軸，輸入軸與驅(qū)動電機連接，輸出軸與加載軸連接。

待測故障齒輪安裝在軸套管的外側(cè)，中間齒輪即為待測故障齒輪，中間齒輪與軸套管可以可拆卸連接，也可以一體成型?？刹鹦哆B接，則中間齒輪可以拆換不同的齒輪，同時軸套管的內(nèi)徑可以設(shè)計不同的尺寸，進而中間軸和軸套管之間可以匹配安裝不同的軸承。一體成型，則軸套管和齒輪可以一起更換，同理，軸套管和齒輪可以有不同的配合，軸套管和中間軸之間依然可以安裝不同的軸承。不管是哪一種方式，軸承和齒輪的安裝和拆卸都非常簡單，大大簡化了結(jié)構(gòu)。

軸套管與中間軸之間安裝待測故障軸承，中間軸承即為待測故障軸承。齒輪和軸承的故障實驗?zāi)M可以分別進行，也可以同時進行，實現(xiàn)疊加故障的模擬實驗。軸承故障單獨模擬，則中間齒輪為無故障齒輪，中間軸承為故障軸承，傳動路徑為輸入齒輪、中間齒輪和輸出齒輪；齒輪故障單獨模擬，則中間軸承為無故障齒輪，中間齒輪為故障齒輪，傳動路徑為輸入齒輪、中間齒輪和輸出齒輪；軸承和齒輪故障的耦合模擬，中間齒輪為故障齒輪，中間軸承為故障軸承，傳動路徑依然為輸入齒輪、中間齒輪和輸出齒輪。

進一步地，中間齒輪為中間直齒輪和/或中間斜齒輪。

進一步地，齒輪箱故障模擬裝置還包括撥叉換位裝置，撥叉換位裝置設(shè)置于輸出軸的一側(cè)；中間齒輪包括中間直齒輪和中間斜齒輪，中間直齒輪和中間斜齒輪固定套設(shè)于軸套管的外側(cè)，輸出齒輪包括輸出直齒輪和輸出斜齒輪，輸出斜齒輪空轉(zhuǎn)套設(shè)于輸出軸的外側(cè)且與中間斜齒輪嚙合，輸出直齒輪滑動套設(shè)于輸出軸的外側(cè)且始終與輸出軸同步轉(zhuǎn)動，輸出直齒輪在撥叉換位裝置的作用下能夠與中間直齒輪嚙合或者與輸出斜齒輪對接實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動。

進一步地，撥叉換位裝置包括撥叉，輸出直齒輪設(shè)置有第一內(nèi)花鍵套，輸出軸固定套設(shè)有第一外花鍵套，第一外花鍵套與第一內(nèi)花鍵套匹配，輸出斜齒輪的靠近輸出直齒輪的一側(cè)設(shè)置有第二外花鍵套，第二外花鍵套與第一外花鍵套對接且能夠與第一內(nèi)花鍵套匹配，輸出直齒輪的一側(cè)設(shè)置有撥叉插槽，撥叉卡接于撥叉插槽。

進一步地，撥叉換位裝置包括撥叉桿和轉(zhuǎn)動手臂，撥叉桿活動穿設(shè)于實驗裝置箱體，撥叉桿與輸出軸并排設(shè)置，撥叉固定于撥叉桿，轉(zhuǎn)動手臂位于實驗裝置箱體的外部，轉(zhuǎn)動手臂的一端與撥叉桿轉(zhuǎn)動連接，轉(zhuǎn)動手臂的中部轉(zhuǎn)動設(shè)置于實驗裝置箱體，轉(zhuǎn)動手臂能夠驅(qū)動撥叉桿沿著軸心線來回往復(fù)移動。

進一步地，輸出直齒輪為第一擋齒輪，輸出斜齒輪為第二擋齒輪，第一擋齒輪和第二擋齒輪的齒數(shù)不等。

進一步地，實驗裝置箱體包括箱蓋和箱體，箱蓋可拆卸地設(shè)置于箱體，箱體的與箱蓋的連接端面設(shè)置有安裝孔，中間軸的兩端可拆卸地設(shè)置于安裝孔，中間軸位于輸入軸和輸出軸的上側(cè)。

進一步地，中間軸承為滑動軸承、滾動軸承或者滾針軸承中任意一項。

進一步地，負載加持機構(gòu)為電磁制動器，電磁制動器的輸出軸與加載軸之間連接。

一種齒輪箱故障模擬系統(tǒng)，包括齒輪箱故障模擬裝置，底座包括安裝底板，安裝底板依次并排設(shè)置有第一安裝座、第二安裝座和第三安裝座，驅(qū)動電機設(shè)置于第一安裝座、實驗裝置箱體設(shè)置于第二安裝座，負載加持機構(gòu)設(shè)置于第三安裝座。

本發(fā)明的有益效果：齒輪箱故障模擬裝置能夠?qū)崿F(xiàn)軸承和齒輪的耦合故障的模擬。

齒輪箱故障模擬系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)部件的合理布局，縮小整體體積的占用空間，更適于模擬實驗。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的齒輪箱故障模擬裝置的第一種結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)主視圖；

圖2為圖1所示的齒輪箱故障模擬裝置的第一種結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖3為圖1所示的齒輪箱故障模擬裝置中的實驗裝置箱體的側(cè)視圖；

圖4為圖3所示的實驗裝置箱體的俯視圖；

圖5為圖3中的B-B的局部剖視圖；

圖6為圖3中的中間軸齒輪總成設(shè)置深溝球軸承的局部剖視圖；

圖7為沿途3中的A-A的剖視圖；

圖8為圖1所示的齒輪箱故障模擬裝置中的實驗裝置箱體中箱體的側(cè)視圖；

圖9為本發(fā)明實施例提供的齒輪箱故障模擬裝置的第二種結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)主視圖。

圖標：100-實驗裝置箱體；101-輸入軸；102-輸出軸；103-中間軸；104-中間軸齒輪總成；105-輸入齒輪；106-輸出齒輪；107-軸套管；108-中間齒輪；109-中間軸承；200-撥叉換位裝置；201-中間直齒輪；202-中間斜齒輪；203-輸出直齒輪；204-輸出斜齒輪；205-撥叉；206-第一內(nèi)花鍵套；207-第一外花鍵套；208-第二外花鍵套；209-撥叉插槽；300-撥叉桿；301-轉(zhuǎn)動手臂；302-箱蓋；303-箱體；304-安裝孔；305-油孔；306-止推片；307-底座；308-電磁制動器；309-驅(qū)動電機；400-加載軸；401-制動器。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。

因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

具體實施例，參照圖1至圖9。

本實施例提供的齒輪箱故障模擬裝置，如圖1和圖2所示，包括底座307，底座307設(shè)置有驅(qū)動電機309、實驗裝置箱體100和負載加持機構(gòu)，實驗裝置箱體100設(shè)置有輸入軸101、輸出軸102、中間軸103和中間軸齒輪總成104，輸入軸101的外側(cè)套設(shè)有輸入齒輪105，輸出軸102的外側(cè)套設(shè)有輸出齒輪106，中間軸103可拆卸地設(shè)置于實驗裝置箱體100且位于輸入軸101和輸出軸102之間，中間軸103、輸入軸101和輸出軸102的軸心線不在同一平面內(nèi)；中間軸齒輪總成104包括軸套管107和套設(shè)于軸套管107外側(cè)的中間齒輪108，軸套管107套設(shè)于中間軸103的外側(cè)，軸套管107和中間軸103之間嵌設(shè)有中間軸承109；輸入齒輪105和輸出齒輪106分別能夠與中間齒輪108嚙合；負載加持機構(gòu)設(shè)置有加載軸400，輸入軸101與驅(qū)動電機309連接，輸出軸102與加載軸400連接。

待測故障齒輪安裝在軸套管107的外側(cè)，中間齒輪108即為待測故障齒輪，中間齒輪108與軸套管107可以可拆卸連接，也可以一體成型?？刹鹦哆B接，則中間齒輪108可以拆換不同的齒輪，同時軸套管107的內(nèi)徑可以有多種不同的尺寸，配合不同的軸承和中間軸103，可以根據(jù)實驗要求，形成多種組合，可安裝包括滾針軸承在內(nèi)的多種軸承。一體成型，則軸套管107和齒輪可以一起更換，同理，軸套管107和齒輪可以有不同的配合，軸套管107和中間軸103之間依然可以安裝不同的軸承。不管是哪一種方式，軸承和齒輪的安裝和拆卸都非常簡單，大大簡化了結(jié)構(gòu)。

軸套管107與中間軸103之間安裝待測故障軸承，中間軸承109即為待測故障軸承，模擬軸承故障。齒輪和軸承的故障實驗?zāi)M可以分別進行，也可以同時進行，實現(xiàn)疊加故障的模擬實驗。軸承故障單獨模擬，則中間齒輪108為無故障齒輪，中間軸承109為故障軸承，傳動路徑為輸入齒輪105、中間齒輪108和輸出齒輪106；齒輪故障單獨模擬，則中間軸承109為無故障齒輪，中間齒輪108為故障齒輪，傳動路徑為輸入齒輪105、中間齒輪108和輸出齒輪106；軸承和齒輪故障的耦合模擬，中間齒輪108為故障齒輪，中間軸承109為故障軸承，傳動路徑依然為輸入齒輪105、中間齒輪108和輸出齒輪106。綜上所述，齒輪和軸承可分別設(shè)置故障，也可以將不同故障的齒輪和軸承一起進行模擬實驗，以模擬齒輪和軸承耦合的故障工況。

此外，用于安裝中間軸齒輪總成104的中間軸103結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，還可以用來設(shè)置中間軸103的偏心故障。

同時，本申請?zhí)峁┑凝X輪箱故障模擬裝置，相比現(xiàn)有技術(shù)，是一個小型實驗設(shè)備，集成度高，使用方便，使用和維護成本低。

中間齒輪108為中間直齒輪201和/或中間斜齒輪202。中間齒輪108可以單獨設(shè)置為直齒輪傳動，也可以單獨設(shè)置為斜齒輪傳動，也可以同時設(shè)置直齒輪和斜齒輪，直齒輪和斜齒輪套設(shè)于中間軸103的外側(cè)，分別設(shè)置于中間軸103的兩端，可以分別對直齒輪和斜齒輪故障進行模擬，期間不需要拆卸零部件，通過調(diào)整輸出齒輪106的嚙合關(guān)系即可實現(xiàn)。

如圖5所示，實驗裝置箱體100設(shè)置有第一止推槽，中間軸103設(shè)置有第二止推槽，第一止推槽和第二止推槽之間嵌設(shè)有止推片306。通過設(shè)置止推片306，能夠有效防止中間軸103的軸向移動。起到固定中間軸齒輪總成104的作用，同時便于中間軸齒輪總成104的安裝和拆卸。

如圖5所示，軸套管107設(shè)置有油孔305，油孔305貫穿所述軸套管107。設(shè)置油孔305，以幫助潤滑油進入軸套管107的內(nèi)徑，潤滑軸承。

如圖3和圖4所示，齒輪箱故障模擬裝置還包括撥叉換位裝置200，撥叉換位裝置200設(shè)置于輸出軸102的一側(cè)；如圖5所示，中間齒輪108包括中間直齒輪201和中間斜齒輪202，中間直齒輪201和中間斜齒輪202固定套設(shè)于軸套管107的外側(cè)，輸出齒輪106包括輸出直齒輪203和輸出斜齒輪204，輸出斜齒輪204空轉(zhuǎn)套設(shè)于輸出軸102的外側(cè)且與中間斜齒輪202嚙合，輸出直齒輪203滑動套設(shè)于輸出軸102的外側(cè)且始終與輸出軸102同步轉(zhuǎn)動，輸出直齒輪203在撥叉換位裝置200的作用下能夠與中間直齒輪201嚙合或者與輸出斜齒輪204對接實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動。

在撥叉換位裝置200的作用下，輸出直齒輪203存在兩種工作狀態(tài)，第一種狀態(tài)是，輸出直齒輪203與中間直齒輪201嚙合且與輸出斜齒輪204無同步轉(zhuǎn)動關(guān)系，同時，輸出直齒輪203與輸出軸102始終處于同步轉(zhuǎn)動狀態(tài)，此時，由于輸出斜齒輪204空轉(zhuǎn)，整體的傳動路徑是：輸入齒輪105、中間斜齒輪202、中間直齒輪201、輸出直齒輪203到輸出軸102，第一種狀態(tài)，用于中間直齒輪201故障檢測。第二種狀態(tài)，輸出直齒輪203與輸出斜齒輪204對接實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動，輸出直齒輪203與輸出軸102依然處于同步轉(zhuǎn)動狀態(tài)，由于輸出斜齒輪204與中間斜齒輪202始終嚙合，整體的傳動路徑是：輸入齒輪105、中間斜齒輪202、輸出斜齒輪204、輸出直齒輪203到輸出軸102，第二種狀態(tài)用于中間斜齒輪202故障檢測。進而可以實現(xiàn)斜齒輪故障模擬，并且能夠在不拆卸其他部件的情況下分別實現(xiàn)直齒輪和斜齒輪故障的檢測，實現(xiàn)了整體裝置結(jié)構(gòu)部件集中布置，簡化了操作步驟和檢測步驟。

如圖7所示，撥叉換位裝置200包括撥叉205，輸出直齒輪203設(shè)置有第一內(nèi)花鍵套206，輸出軸102固定套設(shè)有第一外花鍵套207，第一外花鍵套207與第一內(nèi)花鍵套206匹配，輸出斜齒輪204的靠近輸出直齒輪203的一側(cè)設(shè)置有第二外花鍵套208，第二外花鍵套208與第一外花鍵套207對接且能夠與第一內(nèi)花鍵套206匹配，輸出直齒輪203的一側(cè)設(shè)置有撥叉插槽209，撥叉205卡接于撥叉插槽209。

輸出斜齒輪204在輸出軸102外側(cè)空轉(zhuǎn)，輸出斜齒輪204與中間斜齒輪202始終嚙合，輸出直齒輪203與輸出軸102之間始終通過第一外花鍵套207和第一內(nèi)花鍵套206連接，實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動。中間直齒輪201故障檢測時，輸出直齒輪203與中間直齒輪201嚙合，輸出斜齒輪204空轉(zhuǎn)，傳動路徑為，輸入齒輪105，中間斜齒輪202、中間直齒輪201到輸出直齒輪203。中間斜齒輪202故障檢測時，撥叉205驅(qū)動輸出直齒輪203沿著輸出軸102朝靠近輸出斜齒輪204的方向移動，當?shù)谝粌?nèi)花鍵套206與第二外花鍵套208對接匹配時，輸出直齒輪203與輸出斜齒輪204之間通過第二外花鍵套208連接，輸出斜齒輪204帶動輸出直齒輪203轉(zhuǎn)動，輸出直齒輪203通過第一內(nèi)花鍵套206和第二外花鍵套208的匹配驅(qū)動輸出軸102轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)輸出。

如圖7所示，撥叉換位裝置200包括撥叉桿300和轉(zhuǎn)動手臂301，撥叉桿300活動穿設(shè)于實驗裝置箱體100，撥叉桿300與輸出軸102并排設(shè)置，撥叉205固定于撥叉桿300，轉(zhuǎn)動手臂301位于實驗裝置箱體100的外部，轉(zhuǎn)動手臂301的一端與撥叉桿300轉(zhuǎn)動連接，轉(zhuǎn)動手臂301的中部轉(zhuǎn)動設(shè)置于實驗裝置箱體100，轉(zhuǎn)動手臂301能夠驅(qū)動撥叉桿300沿著軸心線來回往復(fù)移動。

轉(zhuǎn)動手臂301的一端為施力端，轉(zhuǎn)動手臂301的另一端與撥叉桿300鉸接，施力端與鉸接端的轉(zhuǎn)動方向相反，向朝向箱體303的方向轉(zhuǎn)動施力端，撥叉205驅(qū)動輸出直齒輪203向靠近輸出斜齒輪204的一側(cè)移動，向遠離箱體303的方向轉(zhuǎn)動施力端，撥叉205驅(qū)動輸出直齒輪203向遠離輸出斜齒輪204的一端移動。

如圖5所示，輸出直齒輪203為第一擋齒輪，輸出斜齒輪204為第二擋齒輪，第一擋齒輪和第二擋齒輪的齒數(shù)不等。

第一擋輸出時，輸出直齒輪203與中間直齒輪201嚙合，傳動路徑為，輸入齒輪105、中間斜齒輪202、中間直齒輪201到輸出直齒輪203；因此，第一擋輸出時，實現(xiàn)中間直齒輪201的故障檢測。

第二擋輸出時，輸出直齒輪203在撥叉205的作用下靠近輸出斜齒輪204，輸出直齒輪203和中間直齒輪201錯開，第一內(nèi)花鍵套206與第二外花鍵套208匹配，傳動路徑為，輸入齒輪105，中間斜齒輪202，輸出斜齒輪204到輸出直齒輪203；因此，第二擋輸出時，實現(xiàn)中間斜齒輪202的故障檢測。綜上，實現(xiàn)了高、低速變擋操作。

中間軸承109為滑動軸承、滾動軸承或者滾針軸承中任意一項。調(diào)節(jié)軸套管107的內(nèi)徑和中間軸103的尺寸配合關(guān)系，即可在軸套管107和中間軸103之間安裝不同的軸承，完成不同的軸承的故障模擬實驗。如圖5所示，中間軸承109為滾針軸承，如圖6所示，中間軸承109為深溝球軸承。

如圖8所示，實驗裝置箱體100包括箱蓋302和箱體303，箱蓋302可拆卸地設(shè)置于箱體303，箱體303的與箱蓋302的連接端面設(shè)置有安裝孔304，中間軸103的兩端可拆卸地設(shè)置于安裝孔304，中間軸103位于輸入軸101和輸出軸102的上側(cè)，進而中間軸齒輪總成104安裝于實驗裝置箱體100的最上端，方便中間軸齒輪總成104的拆裝更換。

中間軸103可拆卸設(shè)置于安裝孔304，安裝和拆卸時，只需要將箱蓋302拆卸即可。中間軸齒輪總成104設(shè)置于中間軸103，能夠整體安裝和拆卸，不需要連接聯(lián)軸器，降低了更換和拆解的操作難度?？捎糜诎惭b各類軸承和齒輪。

如圖1和圖9所示，負載加持機構(gòu)可以為制動器401、發(fā)電機或者電磁制動器308，本實施例中，負載加持機構(gòu)為電磁制動器308，電磁制動器308的輸出軸102與加載軸400之間連接。發(fā)電機作為負載，成本高。使用和維護成本高。電磁制動器308作為輸出負載，使用和維護成本高。使用電磁制動器308，可實現(xiàn)制動操作，操作簡單；使用和維護方便，成本低。

本實施例還提供的齒輪箱故障模擬系統(tǒng)，包括齒輪箱故障模擬裝置，底座307包括安裝底板，安裝底板依次并排設(shè)置有第一安裝座、第二安裝座和第三安裝座，驅(qū)動電機309設(shè)置于第一安裝座、實驗裝置箱體100設(shè)置于第二安裝座，負載加持機構(gòu)設(shè)置于第三安裝座。能夠?qū)崿F(xiàn)部件的合理布局，縮小整體體積的占用空間，更適于模擬實驗。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。