[发明专利]蜗杆传动模拟试验装置及方法

说明书

本发明属于蜗杆传动测定效率的装置，特别适用于模拟试验平面一次包络环面蜗杆传动，进行优化设计和实验研究。

为观察蜗杆传动瞬时接触线与相对滑动速度之间的夹角（润滑角）变化对摩擦磨损影响的规律，前人已提出过蜗杆传动模拟试验，如苏联扎克（Zak·π·C）教授提出的凸面一平面相对滑动，德国尼曼（Niemann）教授设计了两个凸面夹住一个旋转的试盘，日本平野教授提出了滚柱圆柱面一旋转圆盘平面的试验方案。后来，于1975年，日本上野等人提出用一个旋转的圆片与旋转的圆盘接触滑动，通过上述各种蜗杆传动模拟试验所揭示的润滑角变化对摩擦磨损影响的规律，虽有普遍指导意义，但存在的共同问题是：

一、没有明确具体模拟哪一种类型的蜗杆传动。

二、因此，试验的模拟参数（几何模拟量、力学模拟量、运动模拟量）也就失去了针对性。

三、更没有将被模拟的几何、力学、运动三个有关的参数联系起来试验，而在实际运行中，所述对应各参数休戚相关彼此制约。

四、在给定条件下，也就不能以被模拟参数试验的结果，定量说明其对被模拟蜗杆传动性能影响的程度，评定产品的质量。

除上述原因外，又由于平面包络环面蜗杆传动是一种与圆柱蜗杆传动不同类型的蜗杆传动，采用已有各模拟试验方法很难精确地解决平面一次包络环面蜗杆传动这一具体蜗杆传动类型的优化设计和实验研究等问题。

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种密切结合平面一次包络环面蜗杆传动，又简捷实用的模拟试验装置和方法。

为实现这一目的，试验技术方案是：采用锥面-旋转圆板平面相对滑动的设计原理。如图1，根据平面一次包络环面蜗杆传动的啮合原理、运动关系和受力状况分析，本发明提出了模拟量计算公式。用提出的公式，确定被模拟接触线上一点处的几何、力学和运动三个模拟量。然后，以算得的值调整模拟机即可试验。

本发明试验装置如图2所示，包括电动机1、与电动机联接的传动机构2、床身14、在床身14上设置导向键12、主动轴座11、主动轴10的扭矩输出端和圆盘旋转头6的扭矩输入端分别与转矩转速传感器4用尼龙绳联轴器3联接、滑枕8置于床身导轨13上、夹持座7置于滑枕8上、加载机构9置于床身14上。试验时将试件装卡在夹持座7内，圆盘试件装卡在圆盘旋转头6的主轴上。当加载机构9用法码15加载时，推动滑枕8连同其上的夹持座7沿导轨13向圆盘旋转头6靠近，并使锥面-旋转平面挤压接触、相对滑动产生摩擦。摩擦力矩值由转矩转速传感器4测量，并由转矩转数测量仪5显示记录。

锥面-旋转平面之间的相对滑动速度需按试验要求而变化，为满足不同的试验速度，电动机1采用可调速电动机，滑枕8的中心线与圆盘旋转头6的中心线偏离Cmm。

为保证模拟机的试验精度，在床身14上设置了与主动轴和圆盘旋转头6中心线联线平行的导向键12与导轨13。

由于平面一次包络环面蜗杆传动瞬时接触线是直线，试验时为提高锥面-旋转圆板平面直线接触线的接触精度，在图3夹持座7中专门设计了可自动调整提高接触精度的试件夹持器16。

加载试验时，滑枕8和导轨13之间的燕尾槽间隙，通过图3镶条17调整。调整后的间隙需要夹紧又要保持滑枕与导轨相对运动灵活。为此，导轨13设计采用滚动导轨。

为提高试验时载荷精度，如图3所示，加载机构9的力臂的顶部装置有水平仪18。

无波动、稳定的外载荷是提高试验精度所必需，为此，夹持座7上设有吸震装置19，以吸收消除试验运转过程中产生的震动。

为试验蜗杆传动润滑方式、润滑油量、润滑油品种以及温度变化对润滑油性能的影响，如图2所示，专门配备设计了润滑系统23。

加载机构9，力臂与阻力臂的长度按比例设计，力点承载处采用刀口装置20。

为模拟不同润滑角，试验其对润滑效果的影响，夹持座转轴21可以很方便地利用度盘22调整所需角度。

力学模拟量通过增减小法码15调整，当已知一蜗杆传动副的几何设计参数、传动功率和工作速度时，可先按本发明提出的下述六个公式算出各模拟量，按所得值调整模拟机，测得已知参数条件下的摩擦力矩。

一、运动模拟量

n＝0.02K1an₁……〈1〉

式中    a-蜗杆传动副中心距（毫米）

n₁-蜗杆转数（转/分）

K1-系数（表一）

n-模拟试验机圆盘旋转头主轴转数（转/分）

表1中    i-蜗杆传动副速比