[發(fā)明專利]一種齒輪傳動齒面摩擦的測量系統及方法

有效

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• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111551363B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設計）人: 蔣漢軍;孫曉杰;劉富豪
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G01M13/021
• 分類號: G01M13/021;G01N19/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

1.一種齒輪傳動齒面摩擦的測量系統，其特征在于，包括傳動機構、負載機構、激光位移傳感器、角度傳感器和服務器，傳動機構通過齒輪對連接負載機構，服務器電連接于激光位移傳感器和角度傳感器，其中，激光位移傳感器用于檢測傳動機構在齒輪對摩擦力方向和嚙合力方向的位移，角度傳感器用于檢測齒輪對的輪轉角信號；

所述傳動機構還連接動力源；傳動機構包括輸入軸和輸出軸；

所述動力源連接并驅動輸入軸，負載機構連接在輸出軸上；

所述激光位移傳感器包括第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器，第一激光位移傳感器能夠沿齒輪對的摩擦力方向發(fā)射激光，第二位移傳感器能夠沿齒輪對嚙合力方向發(fā)射激光；

其中，第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器在輸入軸上測得的信號分別為δ_f(t)和δ_m(t),設嚙合力和摩擦力作用下的輸入軸在摩擦力和嚙合力方向上的誤差位移分別為a_f(t)和a_m(t)，則摩擦力作用下輸入軸沿摩擦力方向上的實際變形e_f(t)和嚙合力作用下輸入軸沿嚙合力方向上的實際變形e_m(t)計算為：

e_f(t)＝δ_f(t)-a_f(t) (3)

e_m(t)＝δ_m(t)-a_m(t) (4)

設輸入軸半徑為R_b，根據力作用下變形前后輸出軸的幾何位置關系，嚙合力和摩擦力作用下的誤差位移a_m(t)和a_f(t)計算為：

聯立公式(3)和(5)，可求得摩擦力作用下輸入軸沿摩擦力方向上的實際變形為：

聯立公式(4)和(6)，可求得嚙合力作用下輸入軸沿嚙合力方向上的實際變形

摩擦力和摩擦系數計算：

嚙合力和摩擦力實際引起的輸入軸在嚙合力方向和摩擦力方向上的變形乘以輸入軸在測點的彎曲剛度k_s即可得到相應的嚙合力F_m(t)和摩擦力F_f(t)：

F_m(t)＝k_se_m(t) (9)

F_f(t)＝k_se_f(t) (10)

嚙合力除以摩擦力，可得到摩擦系數：

2.如權利要求1所述的齒輪傳動齒面摩擦的測量系統，其特征在于，所述傳動機構包括輸入軸和輸出軸，輸入軸和輸出軸保持平行，輸入軸連接主動齒輪，輸出軸連接從動齒輪。

3.如權利要求2所述的齒輪傳動齒面摩擦的測量系統，其特征在于，所述輸入軸還能夠連接有偏心輪，且當偏心輪與輸出軸相抵時，齒輪對分離。

4.如權利要求1所述的齒輪傳動齒面摩擦的測量系統，其特征在于，所述角度傳感器套設于所述傳動機構，且當傳動機構安裝偏心輪時，所述角度傳感器初始位置與偏心輪的偏心方向相同。

5.如權利要求1所述的齒輪傳動齒面摩擦的測量系統，其特征在于，所述激光位移傳感器安裝于轉動支架，所述激光位移傳感器的發(fā)射方向能夠改變。

6.一種齒輪傳動齒面摩擦的測量方法，其特征在于，使用如權利要求1～5任意一項所述的齒輪傳動齒面摩擦的測量系統，包括以下步驟：

對輸入軸的彎曲剛度進行測試；

對輸入軸在摩擦力和嚙合力方向上的位移測試；

計算誤差位移和實際變形；

計算摩擦力和摩擦系數，對摩擦力和摩擦系數信號角域轉換。

7.如權利要求6所述的齒輪傳動齒面摩擦的測量方法，其特征在于，對輸入軸的彎曲剛度進行測試時，齒輪對脫離嚙合，在傳動機構的接近齒輪對中主動齒輪的位置安裝偏心輪，調整一個激光位移傳感器的測量方向為圓盤偏心方向，啟動電機，測量輸入軸的彎曲變形位移。

8.如權利要求6所述的齒輪傳動齒面摩擦的測量方法，其特征在于，對輸入軸在摩擦力和嚙合力方向上的位移測試時，使主動輪與從動輪嚙合，調整激光位移傳感器的在傳動機構的測量方向，使得激光位移傳感器能夠測量摩擦力方向和嚙合力，啟動電機，并施加負載扭矩進行測試。