橋式四接觸點背對背面齒輪彎曲應力測試機構及測試方法
【專利摘要】本發明公開了一種橋式四接觸點背對背面齒輪彎曲應力測試機構，屬于齒輪設計制造領域。該機構包括支架和加載機構，支架用于支撐兩個背對背面齒輪；加載機構包括四根呈矩形分布的加載桿，加載桿的下部均安裝壓頭。加載機構中長度方向上相對應的兩個加載桿與同一面齒輪的輪齒位置對應，寬度方向上相對應的兩個加載桿內側之間的距離略大于兩個背對背面齒輪的厚度；加載機構卡入兩個背對背面齒輪上，壓頭與面齒輪的接觸側呈齒形設置；加載桿上的壓頭與兩個背對背面齒輪上的輪齒嚙合。加載時,兩個面齒輪背對背安裝可相互抵消面齒輪產生的軸向力；四個壓頭與面齒輪輪齒同時接觸,保證加載力作用平穩。本發明還公開了利用上述測試機構的測試方法。
【專利說明】
橋式四接觸點背對背面齒輪彎曲應力測試機構及測試方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種齒輪彎曲應力測試機構，具體講是一種橋式四接觸點背對背面齒輪彎曲應力測試機構及測試方法，屬于齒輪設計制造領域。
【背景技術】
[0002]齒輪是機械傳動領域重要的傳動零件，因其具有緊湊的結構、高效可靠以及便于維修更換等優點，被廣泛使用于動力傳遞等各方面。面齒輪作為一種新型的傳動形式受到人們廣泛關注。面齒輪傳動與錐齒輪傳動相比有傳動比大、無需防錯位設計以及與之相嚙合的圓柱齒輪無軸向力，因此可以簡化圓柱齒輪軸向支撐等優點。目前，面齒輪傳動已經應用于武裝直升機中，屬于大功率高轉速傳動，因此開展適合工程應用的面齒輪傳動強度研究顯得尤其重要。因此，需要一種面齒輪彎曲應力測試機構，以準確確定面齒輪傳動中的齒根彎曲應力，對于預測齒輪壽命、減少機器故障、降低飛行風險都有積極的意義。
[0003]2014年12月10日，中國發明專利CN102967509B公布一種用于面齒輪的彎曲疲勞試驗機構及疲勞試驗方法，其采用漸開線齒形的加載壓頭和支撐壓頭對面齒輪上任意加載點加載;該機構具有可調性，能夠適應不同參數的面齒輪輪齒彎曲疲勞試驗。但其這種機構的缺點是:受到面齒輪軸向力和壓頭、機構本身的剛度影響，能夠施加在面齒輪上的加載力過小，無法滿足正常的彎曲應力測試試驗。

【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術缺陷，提供一種能有效提高面齒輪上的加載力，并保證加載過程平穩的橋式四接觸點背對背面齒輪彎曲應力測試機構及測試方法。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明提供了橋式四接觸點背對背面齒輪彎曲應力測試機構，包括支架和加載機構，所述支架用于支撐兩個背對背安裝的面齒輪；
所述加載機構包括四根呈矩形分布的加載桿，加載桿的下部均安裝壓頭；
所述加載機構中長度方向上同一側的兩個加載桿與同一面齒輪的輪齒位置對應，寬度方向上相對應的兩個加載桿內側之間的距離略大于兩個背對背面齒輪的厚度；
所述加載機構卡入兩個背對背面齒輪上，壓頭與面齒輪的接觸面呈齒形設置;所述四個加載桿上的壓頭與兩個背對背面齒輪上的輪齒形成嚙合關系。
[0006]本發明中，所述壓頭位于加載桿的中心線上。
[0007]本發明中，所述壓頭與面齒輪的接觸面采用漸開線齒形，與面齒輪的輪齒模數、壓力角相一致。
[0008]本發明中，所述支架包括兩個支撐桿、面齒輪安裝軸和軸向調整板，所述軸向調整板上設有兩條平行的支撐桿安裝槽，兩個支撐桿分別固定在兩條支撐桿安裝槽中，兩個支撐桿之間安裝面齒輪安裝軸，面齒輪安裝軸與支撐桿安裝槽相互垂直設置。
[0009]本發明中，所述支撐桿包括上桿和下桿，所述下桿固定在軸向調整板上，上桿與下桿可拆卸式連接。
[0010]本發明還提供了利用上述橋式四接觸點背對背面齒輪彎曲應力測試機構的測試方法，包括以下過程:
1)、將兩個面齒輪背對背固定安裝于面齒輪支撐軸上，面齒輪的一端通過軸肩固定，另一端利用套筒固定；
2)、將加載機構卡入兩個背對背面齒輪上，加載機構上的四個壓頭分別與兩個背對背面齒輪的輪齒，形成嚙合關系，然后進行彎曲應力測試；
3)、根據面齒輪內外半徑確定加載機構長度，達到面齒輪與壓頭實現嚙合時所要求的接觸點位置控制；
根據兩個面齒輪的厚度確定加載機構寬度，實現面齒輪與壓頭在齒頂嚙合加載的位置控制；
更換不同參數的壓頭，實現壓頭與相同參數的面齒輪輪齒彎曲應力測試。
[0011]本發明的有益效果在于:(1)、本發明將面齒輪背對背安裝于面齒輪安裝軸上，試驗加載時，相互抵消加載時面齒輪產生的軸向力;加載過程中，四個壓頭與背對背面齒輪的輪齒同時接觸，形成四個接觸點，在加大加載力的同時，保證加載力作用平穩；(2)、將壓頭設置于加載桿的中心線上，試驗加載時，保證壓頭與機構本身不會產生較大的變形，進而改善加載的穩定性，延長機構的使用壽命;(3)、壓頭與面齒輪的接觸面采用漸開線齒形，與面齒輪的輪齒模數、壓力角相一致，以正確傳遞面齒輪與壓頭間的加載力，保證測試數據的精確度；(4)、支撐桿采用上桿和下桿分離式設計，以便于工程應用中的拆裝；(5)、結構簡單，易于加工，拆裝方便，測試操作簡便快速。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明橋式四接觸點背對背面齒輪彎曲應力測試機構結構示意圖；
圖2為面齒輪結構示意圖；
圖3為面齒輪背對背安裝示意圖；
圖4為壓頭與背對背面齒輪接觸示意圖；
圖5為壓頭與背對背面齒輪四個接觸點接觸的示意圖。
[0013]圖中，丨-下桿、2-齒輪安裝軸、3-上桿、4-加載機構、5-面齒輪、6-軸向調整板、7_底座、8-套筒、9-壓頭、I O-支撐桿安裝槽、11 -連接槽、12-加載桿。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0015]如圖1至5所示，本發明的橋式四接觸點背對背面齒輪5彎曲應力測試機構，包括底座7、軸向調整板6、支撐桿、面齒輪安裝軸2、套筒8、加載機構4和壓頭9 ο軸向調整板6上設有兩個連接槽11，軸向調整板6通過連接槽11與螺栓固定于底座7上。軸向調整板6上設有兩條平行的支撐桿安裝槽10。
[0016]支撐桿為兩根，支撐桿包括上桿3和下桿I。兩根下桿I分別安裝在軸向調整板6上的兩條支撐桿安裝槽10中，兩根上桿3可拆卸式安裝在下桿I上。面齒輪安裝軸2支撐在兩根支撐桿之間。支撐桿采用上下桿分離式設計，以便于工程應用中的拆裝。
[0017]軸向調整板6上的連接槽11與齒輪安裝軸2平行設置。軸向調整板6上的支撐桿安裝槽10與齒輪安裝軸2相互垂直設置。
[0018]兩個面齒輪5采用背對背方式安裝在面齒輪安裝軸2上，其一端利用軸肩固定，另一端利用套筒8固定，從而相互抵消加載時各自產生的軸向力。
[0019]加載機構4安裝于加載機(圖中未顯示)上，加載機構4上包括四個加載桿12，四個加載桿12呈矩形分布，分別設置在四個角上。每個加載桿12的底部均安裝壓頭9，壓頭9與面齒輪5的輪齒接觸面(即內側)呈漸開線齒形，其模數、壓力角與面齒輪5模數、壓力角相同，以正確傳遞面齒輪與壓頭9之間的加載力。
[0020]壓頭9位于加載桿12的中心線上，以保證壓頭9不會因為加載力較大出現彎曲變形。
[0021]加載機構4的長度方向上相對應的兩個加載桿12的位置與同一面齒輪5的輪齒位置對應，以保證加載機構4卡入兩個背對背面齒輪5時位于同一側面的兩個加載桿12分別與對應的面齒輪上的輪齒接觸點位置相對應，加載桿12上的壓頭9與面齒輪的輪齒形成嚙合關系，避免發生錯位。
[0022]加載機構4的寬度方向上相對應的兩個加載桿12內側之間的距離略大于兩個背對背面齒輪5的厚度，以便于方便地將加載機構4卡入兩個背對背面齒輪5中，壓頭9與面齒輪5的輪齒相嚙合。如果加載桿12內側之間的距離過大，將影響壓頭9與面齒輪5上輪齒的嚙合，無法進行彎曲應力測試。
[0023]加載機構4卡入兩個背對背面齒輪5進行加載時，加載機構4上四個壓頭9分別與兩個背對背面齒輪5上輪齒同時接觸，形成四個接觸點，這樣在滿足加大加載力的同時，保證加載力作用平穩。
[0024]使用時，先將兩個背對背面齒輪固定安裝于面齒輪安裝軸上，兩個背對背面齒輪5的一端通過軸肩固定，另一端利用套筒8固定;然后，將加載機構卡入兩個背對背面齒輪上，加載機構上的四個壓頭分別與兩個背對背面齒輪的輪齒形成嚙合關系，然后通過加載機進行彎曲應力測試。
[0025]在實際工程應用中，可根據面齒輪內外半徑確定加載機構長度，達到面齒輪與壓頭實現嚙合時所要求的接觸點位置控制。
[0026]可根據兩個背對背面齒輪的厚度確定加載機構寬度，實現兩個背對背面齒輪與壓頭在齒頂嚙合加載的位置控制。
[0027]可更換不同參數的壓頭，實現壓頭與相同參數的面齒輪輪齒彎曲應力測試。
[0028]對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將本說明書看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定。對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種橋式四接觸點背對背面齒輪彎曲應力測試機構，其特征在于:包括支架和加載機構，所述支架用于支撐兩個背對背安裝的面齒輪； 所述加載機構包括四根呈矩形分布的加載桿，加載桿的下部均安裝壓頭； 所述加載機構中長度方向上同一側的兩個加載桿與同一面齒輪的輪齒位置對應，寬度方向上相對應的兩個加載桿內側之間的距離略大于兩個背對背面齒輪的厚度； 所述加載機構卡入兩個背對背面齒輪上，壓頭與面齒輪的接觸面呈齒形設置； 所述四個加載桿上的壓頭與兩個背對背面齒輪上的輪齒接觸，形成嚙合關系。2.根據權利要求1所述的橋式四接觸點背對背面齒輪彎曲應力測試機構，其特征在于:所述壓頭位于加載桿的中心線上。3.根據權利要求1或2所述的橋式四接觸點背對背面齒輪彎曲應力測試機構，其特征在于:所述壓頭與面齒輪的接觸面采用漸開線齒形，與面齒輪的輪齒模數、壓力角相一致。4.根據權利要求3所述的橋式四接觸點背對背面齒輪彎曲應力測試機構，其特征在于:所述支架包括兩個支撐桿、面齒輪安裝軸和軸向調整板，所述軸向調整板上設有兩條平行的支撐桿安裝槽，兩個支撐桿分別固定在兩條支撐桿安裝槽中，兩個支撐桿之間安裝面齒輪安裝軸，面齒輪安裝軸與支撐桿安裝槽相互垂直設置。5.根據權利要求4所述的橋式四接觸點背對背面齒輪彎曲應力測試機構，其特征在于:所述支撐桿包括上桿和下桿，所述下桿固定在軸向調整板上，上桿與下桿可拆卸式連接。6.利用權利要求1所述橋式四接觸點背對背面齒輪彎曲應力測試機構的測試方法，其特征在于包括以下過程: 1)、將兩個面齒輪背對背固定安裝于面齒輪支撐軸上，面齒輪的一端通過軸肩固定，另一端利用套筒固定； 2)、將加載機構卡入兩個背對背面齒輪上，加載機構上的四個壓頭分別與兩個背對背面齒輪的輪齒，形成嚙合關系，然后進行彎曲應力測試； 3)、根據面齒輪內外半徑確定加載機構長度，達到面齒輪與壓頭實現嚙合時所要求的接觸點位置控制； 根據兩個面齒輪的厚度確定加載機構寬度，實現面齒輪與壓頭在齒頂嚙合加載的要求； 更換不同參數的壓頭，實現壓頭與相同參數的面齒輪輪齒彎曲應力測試。
【文檔編號】G01N3/20GK105842083SQ201610338065
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月19日
【發明人】李政民卿, 吳昊, 朱如鵬, 王晶, 葉威, 曹鑫, 靳廣虎, 鮑和云, 劉新勝
【申請人】南京航空航天大學