一种可伸缩性的齿轮疲劳试验台及其应力循环次数计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于齿轮领域，具体涉及一种可伸缩性的齿轮疲劳试验台及其应力循环次 数计算方法。
【背景技术】
[0002] 齿轮传动是机械传动中应用最广的一种传动形式。它的传动比较准确，效率高，结 构紧凑，工作可靠，寿命长。目前，各个行业都能看到齿轮传动的身影，而这其中，齿轮是关 键部件。
[0003] 目前齿轮的检测和齿轮弯曲疲劳试验对于齿轮传动尤为重要。现有的齿轮疲劳试 验夹具一般包括加载部分和齿轮安装部分，其中加载部分包含两个加载头，例如中国专利 文献CN201096617公开了一种齿轮弯曲疲劳通用试验夹具，该结构在试验时，两个加载头 要同时加在齿轮轴线两侧的两个齿上，操作中很难保证两个齿的受力点与齿轮中心轴线之 间的距离相同，所以易造成左、右轮齿的加载不均，而且在试验过程中两个轮齿所受载荷易 产生相互变化，造成试验数据不准确；另外，两个加载头的跨距固定或调节范围较小，不适 应多品种的齿轮疲劳试验，尤其不适应大齿轮的疲劳试验；若配备多种尺寸规格的夹具，则 夹具成本较大。
【发明内容】
[0004] 本发明为解决现有技术存在的不足之处，提供一种能提高试验精度、且适用于多 品种不同规格齿轮的可伸缩性齿轮疲劳试验台及其疲劳度计算方法，以期能快速得出齿轮 的疲劳度，从而能改善齿轮疲劳试验质量，提高齿轮疲劳的测试速度和测试精度。
[0005] 本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
[0006] 本发明一种可伸缩性的齿轮疲劳试验台的结构特点包括：加载部分、齿轮安装部 分和上顶板伸缩部分所组成；
[0007] 所述加载部分包括上顶板、丝杠基座、丝杠、螺母、V型块测试顶针、导轨和加载电 机；
[0008] 在所述上顶板上设置有所述导轨，在所述导轨的两端设置有丝杠基座，在所述丝 杠基座内，并处于所述导轨的上方设置有所述丝杠，并由所述加载电机驱动；在所述丝杠上 配合有所述螺母和设置所述螺母上的V型块测试顶针；
[0009] 所述齿轮安装部分包括下基座、齿轮支撑架、测试齿轮、齿轮止动件、蜗杆、蜗轮和 齿轮旋转电机；
[0010] 在所述下基座上设置有滑槽，在所述滑槽上设置有可移动的齿轮支撑架和齿轮止 动件；所述齿轮支撑架为叉形件，且在所述叉形件内通过支撑轴安装有所述测试齿轮，且所 述齿轮止动件抵于所述测试齿轮的非待测轮齿上；所述V型块测试顶针的顶针头抵于所述 测试齿轮的待测轮齿上；在所述支撑轴的末端设置有蜗轮，在所述蜗轮上方设置有蜗杆，并 由所述齿轮旋转电机驱动；
[0011] 所述上顶板伸缩部分包括光轴、顶轴、液压缸；所述顶轴安装在所述液压缸上构成 可伸缩机构；在所述上顶板和下基座之间呈对角布置有所述光轴和可伸缩机构，使得所述 上顶板能上下移动来安装不同规格的测试齿轮；
[0012] 所述齿轮疲劳试验台是以加载电机驱动所述丝杠旋转，从而带动所述螺母和其上 的V型块测试顶针沿着所述导轨水平往复移动；使得所述V型块测试顶针的顶针头对所述 测试齿轮的待测轮齿产生径向力而迫使待测轮齿断裂；从而再利用所述齿轮旋转电机驱动 所述蜗杆和蜗轮旋转，从而通过所述支撑轴带动所述测试齿轮转动至新的待测轮齿。
[0013] 本发明所述的可伸缩性的齿轮疲劳试验台的结构特点也在于：所述加载电机和所 述齿轮旋转电机均为伺服电机。
[0014] 本发明一种基于可伸缩性的齿轮疲劳试验台的应力循环次数计算方法的特点是 按如下步骤进行：
[0015] 步骤1、利用式（1)获得所述测试齿轮中第i个轮齿的应力循环次数Ni:
[0016] Nj= (n1+n2)/2 (1)
[0017] 式（1)七表示所述加载电机对第i个轮齿的正转次数，n2表示所述加载电机对第 i个轮齿的反转次数；
[0018] 步骤2、利用式（2)获得所述测试齿轮的平均应力循环次数反：
[0020] 式（2)，Z表示所述加载电机（15)的轮齿总数，1 <i<Z。
[0021] 与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
[0022] 1、本发明采用一个加载头加载，并由加载电机带动滚珠丝杠运动，从而带动加载 头V型块测试顶针做左右往复运动，与现有技术的垂直向下加载相比，加载速度均匀，试验 精度可靠，省时省力。
[0023] 2、本发明采用液压缸带动顶轴上下运动，使得试验台上顶板方面调整上下位置， 齿轮支撑架和齿轮止动件在试验台下基座的位置调整方便，从而能够适应不同品种不同规 格大小齿轮疲劳试验的需要。
[0024] 3、本发明采用电机带动蜗轮蜗杆运动，从而带动测试齿轮旋转，采用电机为可编 程伺服电机，运动控制可控，运动速度可控，操作简单，成本较低，便于安装和拆卸，省时省 力，能够快速旋转测试齿轮和不同规格的齿轮，使用旋转速度范围广，提高了试验速度。
[0025] 4、本发明采用齿轮的平均应力循环次数作为表征齿轮的疲劳强度，具有一定的代 表意义，且齿轮的平均应力循环次数测量和计算简单方便，操作性强，试验速度快。
【附图说明】
[0026] 图1是本发明的立体示意图；
[0027] 图2是本发明上顶板结构示意图；
[0028] 图3是本发明滚珠丝杠、V型块测试顶针、导轨配合示意图；
[0029] 图4是本发明齿轮支撑架和支撑轴示意图；
[0030] 图5是本发明齿轮止动件示意图；
[0031] 图中序号：1上顶板；2光轴；3下基座；4滑槽；5固定耳；6下基座托手；7顶轴；8 液压缸；9丝杠基座；10防尘罩；11丝杠；12螺母；13V型块测试顶针；14导轨；15加载电 机；16加载电机机座；17齿轮旋转电机；18齿轮旋转电机机座；19蜗杆；20蜗轮；21蜗轮 蜗杆机构基座；22齿轮止动件；23支撑轴；24支撑孔；25齿轮支撑架；26测试齿轮；1-1圆 孔；1-2槽。
【具体实施方式】
[0032] 如图1所示，一种可伸缩性的齿轮疲劳试验台包括：加载部分、齿轮安装部分和上 顶板伸缩部分所组成；
[0033] 加载部分包括上顶板1、丝杠基座9、防尘罩10、丝杠11、螺母12、V型块测试顶针 13、导轨14、加载电机15和加载电机基座16 ;
[0034] 在上顶板1上设置有导轨14,在导轨14的两端设置有丝杠基座9,在丝杠基座9 内，并处于导轨14的上方设置有丝杠11，并由加载电机15驱动；在丝杠11上配合有螺母 12和设置螺母12上的V型块测试顶针13 ;V型块测试顶针13所用材料为硬质合金钢材料， 硬度高，耐磨损，耐冲击；加载部分的滚珠丝杠机构通过加载电机15带动丝杠11旋转，加 载电机15通过紧固件固定在加载电机基座16上，加载电机机座16通过紧固件固定在地面 上；如图3所示，丝杠基座9、丝杠11、螺母12、V型块测试顶针13、导轨14互相配合组成加 载部分。加载电机15为受电脑程序可编程控制的伺服电机，正反转的次数可有安装在电脑 旁的传感器测定，为后面计算轮齿的应力循环次数提供正转和反转次数，从而表征齿轮的 疲劳强度；
[0035] 齿轮安装部分包括下基座3、齿轮支撑架25、测试齿轮26、齿轮止动件22、蜗杆19、 蜗轮20、蜗轮蜗杆机构基座21、齿轮旋转电机17和齿轮旋转电机基座18 ;
[0036] 在下基座3上设置有滑槽4,在滑槽4上设置有可移动的齿轮支撑架25和齿轮止 动件22 ;为了便于安装和拆卸齿轮，参见图4,齿轮支撑架25的上部开有支撑孔24,支撑孔 24中装有支撑轴23,齿轮止动件22通过紧固件与下基座3的滑槽4相连接而固定在下基 座3上，齿轮支撑架25通过紧固件与下基座3的滑槽4相连接而固定在下基座3上；在下 基座3上四个对角位置设置有固定耳5,固定耳5通过紧固件与地面固定，从而固定下基座 3 ;在下基座3四面中间位置设置有下基座托手6,下基座托手6焊接在下基座3上，方便搬 运下基座3。为了降低试验台的振动，提高试验稳定性，下基座3通过紧固件固定在地面上。
[0037] 齿轮支撑架25为叉形件，且在叉形件内通过支撑轴23安装有测试齿轮26,且齿轮 止动件22抵于测试齿轮26的非待测轮齿上；V型块测试顶针13的顶针头抵于测试齿轮26 的待测轮齿上；参见图1、图2和图3,V型