[發明專利]齒輪齒根彎曲疲勞耐久性測試方法及測試裝置

有效

• 申請號: 201410503208.5
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN104266836B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發明（設計）人: 彭玉海;侯紅玲;王長乾;段亞軍;周利民
• 申請（專利權）人: 陜西理工學院;國營長空精密機械制造公司
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 李娜

1.齒輪齒根彎曲疲勞耐久性測試裝置，其特征在于，包括貼合于待測齒輪(1)齒根的應變片(5)以及與待測齒輪(1)形狀相適應的壓片(7)，所述壓片(7)壓合入所述待測齒輪(1)齒槽中，所述壓片(7)與所述待測齒輪(1)之間設置有硅橡膠墊(6)；還包括套合于待測齒輪(1)齒面的貼片樣板(4)；所述應變片(5)通過引線(8)與滑環(9)相連，所述滑環(9)通過導線(11)連接有應變儀(10)。

2.齒輪齒根彎曲疲勞耐久性測試方法，其特征在于，使用如權利要求1所述的測試裝置進行測試，具體包括如下步驟：

第一步，確定最大應力點區域

1.1根據待測齒輪(1)的參數進行幾何建模，再對所建模型進行有限元分析，初步確定待測齒輪(1)齒根處應力集中區域(102)；

1.2根據步驟1.1所建模型的配對齒輪與待測齒輪(1)齒面的廓線交點確定待測齒輪(1)貼片上限位置A，保證在測試過程中配對齒輪(2)的齒頂不會觸碰應變片(2)，再以待測齒輪(1)齒槽中點B點至所述上限位置A點之間的區域作為貼片區；

1.3將步驟1.2確定的貼片區，按照遞增方式，劃分為多個層級，設計制作初步樣板(3)，初步樣板(3)的底部設置有臺階(301)，不同的臺階(301)依次對應不同的上述層級；初步樣板(3)與被測齒輪(1)的齒面(101)貼合，然后以每一個所述臺階(301)為基準，粘貼一個應變片(5)，加載靜態測試，測得的應變片(5)應變值最大的臺階對應的層級即為待測齒輪(1)齒根處的最大應力點區域；

第二步，制作貼片樣板

根據第一步確定的待測齒輪(1)齒根處的最大應力點區域，找出與最大應力點相對應的初步樣板(3)的臺階(301)，并將該臺階(301)作為貼片樣板的下部邊沿，依照初步樣板(3)的形狀尺寸制作貼片樣板(4)；

第三步，制作壓片

按照待測齒輪(1)齒槽廓線內等距的方式制作壓片(7)；

第四步，應變片粘貼與防護

將步驟1.2找到的待測齒輪(1)的最大應力點區域進行打磨、清洗、干燥處理，再將第二步制作的貼片樣板(4)貼合至待測齒輪(1)，將應變片(5)粘貼于貼片樣板(4)下沿處的所述最大應力點區域，再將硅橡膠墊(6)塞入待測齒輪(1)的齒槽內，之后通過壓片(7)將應變片(5)壓緊，然后加熱、固化，以使應變片(5)牢固地貼合在貼片區；

第五步，計算采樣頻率

根據待測齒輪(1)的幾何參數和測試時的轉速，并利用公式

f0=Cb1l×n60]]>

計算待測齒輪(1)的單齒嚙合測試信號頻率f₀；

其中l根據如下公式確定：

l=ra12-rb12-ra22-rb22+asinα]]>

以上公式中：

r_a1——待測齒輪(1)的齒頂圓半徑；

r_b1——待測齒輪(1)的基圓半徑；

r_a2——配對齒輪(2)的齒頂圓半徑；

r_b2——配對齒輪(2)的基圓半徑；

a——待測齒輪(1)與配對齒輪(2)的傳動中心距；

α——待測齒輪(1)的壓力角；

C_b1——待測齒輪(1)的基圓周長；

n——待測齒輪(1)的轉速；

f₀——待測齒輪(1)的單齒嚙合測試信號頻率；

f_s——采樣頻率；

第六步，耐久性測試

將粘貼好的應變片(5)通過引線(8)與滑環(9)連接，并將滑環(9)接入到應變儀(11)，將待測齒輪(1)裝在試驗臺上進行動態加載，并按照循環次數N進行疲勞耐久性測試，獲得應力S和循環次數N的測試數據；

第七步，數據處理

將第六步得到的測試數據，按照疲勞損傷理論進行分析，獲得待測齒輪(1)的齒根彎曲疲勞耐久性結果，即N-S曲線。