[发明专利]面齿轮弯曲疲劳试验机构及疲劳试验方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种面齿轮弯曲疲劳试验机构，属于齿轮承载能力测量领域。

背景技术

齿轮是机械传动领域重要的传动零件、齿轮的质量与寿命直接影响传动系统的稳定性与功效。其中与圆柱齿轮啮合，实现空间正交传动的齿轮称为面齿轮如图3。与锥齿轮传动相比，面齿轮传动具有如下优点：面齿轮传动的重合度比锥齿轮传动的大，在空载时能够达到1.6-1.8；面齿轮传动为定比传动，而点接触锥齿轮传动的传动比则是在一定范围内波动，因此面齿轮传动的振动和噪声均小于锥齿轮传动；面齿轮啮合的齿轮为渐开线圆柱齿轮，其轴向移动误差对传动性能没有影响，其它方向的影响也极小，无需防错设计，而在锥齿轮传动中，其轴向误差将引起严重偏载，因此重要的锥齿轮传动，必须进行防错设计。面齿轮在机械传动领域具有广泛应用价值，如应用在直升机主传动系统中，可使直升机主减速器重量减轻40%，噪声降低10%，从而大大改善直升机传动系统性能。

面齿轮轮齿应力测量是面齿轮承载与寿命研究中重要内容。洪振军等发明了一种齿轮弯曲疲劳试验装置（专利号：CN 20208360U）采用了可快速安装的实验支架和带有凹槽的加载头，结构简单但调节范围小，并且只能用于常规齿轮的加载试验。王云龙等发明了一种齿轮弯曲疲劳通用试验夹具（专利号：CN 201096617Y），该发明能够保证试验力加载面与齿轮支撑面平行且中心对称，从而保证试验机作用力弯曲转化为齿轮承受的压力，但只能适用于渐开线圆柱齿轮。由于面齿轮啮合原理复杂，目前的现有齿轮承载能力试验方法仅能满足常规齿轮的承载能力测试，不能使用现有的齿轮加载试验机构进行加载试验，因此，迫切需要一种针对面齿轮轮齿弯曲疲劳的试验机构，从而预测和计算面齿轮的承载能力和寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面齿轮弯曲疲劳试验机构，主要解决正交面齿轮在目前弯曲疲劳试验机上无法对面齿轮轮齿进行试验加载的问题。

该面齿轮弯曲疲劳试验机构，其特征在于：包括安装板、轴向调整板、左侧支架、右侧支架、面齿轮支撑轴、待试验面齿轮、摇柄、加载杆、支撑杆；

其中待试验面齿轮安装于面齿轮支撑轴上，面齿轮支撑轴安装于左侧支架和右侧支架上，摇柄安装于支撑轴一端；

轴向调整板上具有一对与面齿轮支撑轴垂直的支架安装槽，左侧支架和右侧支架通过该支架安装槽和螺钉固定于轴向调整板上；轴向调整板上还具有一对与面齿轮支撑轴平行的调整板安装槽，轴向调整板通过该调整板安装槽和螺钉固定于安装板上；

上述支撑杆安装于安装板上，支撑杆上安装有支撑压头；加载杆安装于加载机上，加载杆上安装有加载压头； 其中加载压头与支撑压头均是渐开线齿形，其基本参数相同，其模数、压力角与待试验的面齿轮的模数、压力角相同，以保证被测面齿轮分别与渐开线齿形加载压头和渐开线齿形支撑压头紧密无侧隙啮合。

利用上述面齿轮弯曲疲劳试验机构进行的疲劳试验方法，其特征包括以下过程：将待试验面齿轮安装于面齿轮支撑轴上，调整左侧支架和右侧支架相对轴向调整板的位置并锁紧支架安装槽中的螺钉，达到待试验面齿轮与加载压头和支撑压头实现啮合时所要求的径向位置，以适应不同内外半径面齿轮轮齿的弯曲疲劳试验；

调整轴向调整板相对安装板的位置并锁紧调整板安装槽中的螺钉，以达到待试验面齿轮与加载压头和支撑压头实现啮合时所要求的轴向位置，以适应不同轮毂尺寸的面齿轮轮齿的弯曲疲劳试验；

通过更换不同参数的加载压头和支撑压头以实现与该加载压头和支撑压头具有相同参数的面齿轮轮齿弯曲疲劳试验。

本发明的优点在于：

本发明中的面齿轮弯曲疲劳试验机构能够满足面齿轮的啮合原理，在不更换刀具的情况下，对面齿轮齿形上不同的啮合点进行加载试验。

（1）该面齿轮弯曲疲劳试验机构采用渐开线齿形加载压头和渐开线齿形支撑压头，满足面齿轮的啮合要求，并且啮合重合度好，载荷加载点精确度高；

（2）采用可调节式加载装置，改变面齿轮齿形上加载点的位置，从而可以测试出齿形上任意加载点的应力分布；

（3）采用了面齿轮轴向位置和径向位置调整机构，使得面齿轮装夹方便、加载均匀，进而使得试验准确度高、试验周期短，提高了面齿轮弯曲疲劳试验效率。

附图说明

图1为面齿轮弯曲疲劳试验机构示意图；

图2为面齿轮弯曲疲劳试验机构中支撑装置示意图；

图3为面齿轮结构示意图；

图4为面齿轮弯曲疲劳试验机构中加载杆和渐开线加载压头结构示意图；