[發(fā)明專利]一種齒輪傳動齒面摩擦的測量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010435813.9
• 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(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發(fā)明公開了一種齒輪傳動齒面摩擦的測量系統(tǒng)及方法，屬于齒輪領(lǐng)域，受溫度影響小，測試誤差小，測量精度高，符合實時檢測的需要，對測試裝置和技術(shù)人員的要求低，測量系統(tǒng)包括傳動機構(gòu)、負載機構(gòu)、激光位移傳感器、角度傳感器和服務器，傳動機構(gòu)通過齒輪對連接負載機構(gòu)，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(gòu)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(zhuǎn)角信號。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于齒輪領(lǐng)域，具體的，涉及一種齒輪傳動齒面摩擦的測量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

這里的陳述僅提供與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)，而不必然地構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

齒輪是機械裝備的重要基礎件，絕大部分機械成套設備的主要傳動形式都是齒輪傳動。齒輪機構(gòu)的傳動性能和使用壽命直接影響著機械裝備的工作精度和可靠性。由于齒輪傳動是基于齒間連續(xù)嚙合來傳遞運動和動力的，所以嚙合齒面上不可避免會產(chǎn)生摩擦。齒面摩擦是齒輪產(chǎn)生振動和噪聲的重要激勵源，齒面摩擦加速了齒輪早期故障的出現(xiàn)，齒輪早期故障的出現(xiàn)反過來又會加劇齒面摩擦，并進一步導致齒輪破壞。齒面摩擦不僅會降低齒輪的傳動性能，而且會縮短齒輪的工作壽命。因此，迫切需要通過實驗分析齒輪嚙合過程中齒面摩擦的真實變化規(guī)律，進一步研究齒面摩擦的作用機理和不同參數(shù)對齒面摩擦的影響，從而減小齒面摩擦帶來的危害。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，齒面摩擦的測試方法可以分為直接測試法和間接測試法。齒面摩擦的直接測試法一般指電阻應變片法，該測試過程易受溫度影響，溫度過高會導致應變片的熱變形，從而引起實驗誤差；另外高速時，由齒側(cè)間隙導致的輪齒碰撞會造成齒面的附加變形，引起測試誤差。齒面摩擦的間接測試法可以適用于不同的齒輪傳動類型和特殊的工作環(huán)境，主要有等效轉(zhuǎn)矩法、等效重力擺法和光彈性法。等效轉(zhuǎn)矩法默認系統(tǒng)的能量損失都來源于齒面摩擦，忽略了軸承與軸等接觸區(qū)域的摩擦以及因攪油等因素引起的能量損失，所以測量精度相對不高。等效重力擺法忽略了空氣阻力等因素的影響，并且不能實時測量，所得到的齒面摩擦系數(shù)不能反映連續(xù)嚙合過程中齒面真實的摩擦行為。光彈性法測試過程比較復雜，對測試裝置和技術(shù)人員的要求很高；而且齒輪一般采用的鋼制材料不具備雙折射效應，即使制作成光彈性材料的齒輪模型，也很難保證其測試結(jié)果與真實齒輪傳動的齒面摩擦特性相同。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種齒輪傳動齒面摩擦的測量系統(tǒng)及方法，受溫度影響小，測試誤差小，測量精度高，符合實時檢測的需要，對測試裝置和技術(shù)人員的要求低。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：

第一方面，本發(fā)明的實施例提供了一種齒輪傳動齒面摩擦的測量系統(tǒng)，包括傳動機構(gòu)、負載機構(gòu)、激光位移傳感器、角度傳感器和服務器，傳動機構(gòu)通過齒輪對連接負載機構(gòu)，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(gòu)的位移，角度傳感器用于檢測齒輪對的輪轉(zhuǎn)角信號。

作為進一步的技術(shù)方案，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。

作為進一步的技術(shù)方案，所述傳動機構(gòu)還連接動力源；所述傳動機構(gòu)至少包括傳動軸，所述激光位移傳感器能夠測量傳動軸的彎曲變形位移。

作為進一步的技術(shù)方案，所述傳動機構(gòu)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。

作為進一步的技術(shù)方案，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。

作為進一步的技術(shù)方案，所述角度傳感器套設于所述傳動機構(gòu)，且當傳動機構(gòu)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。

作為進一步的技術(shù)方案，所述激光位移傳感器安裝于轉(zhuǎn)動支架，所述激光位移傳感器的發(fā)射方向能夠改變。