一种减振齿轮的扭转疲劳试验装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了疲劳测试技术领域内的一种减振齿轮的扭转疲劳试验装置及其方法，包括试验箱和测试电机，试验箱内固连有用于夹紧齿轮的试验夹具，齿轮上连接有测试轴，测试电机与伸出试验箱外的测试轴所在的端部传动连接，在试验箱外的测试轴上连接有用于测试轴扭矩信号的扭矩传感器和用于测试轴扭转角度信号的角度传感器，试验夹具上开有容纳槽，容纳槽里侧对应的试验夹具上粘贴有发热片，容纳槽外侧对应的试验夹具内设有弹性圈，弹性圈和发热片之间形成的空间为压紧区，压紧区内过盈配合有压紧组件，压紧组件有若干层具有弹性的压紧单元组成，测试箱的内壁上排布有至少一个制冷片；本发明专利技术可准确确认最薄弱零件是否满足设计要求，测试准确性高。

A Torsional Fatigue Testing Device for Damping Gears and Its Method

The invention provides a torsional fatigue testing device and method for vibration-absorbing gears in the field of fatigue testing technology, including a test box and a test motor. The test fixture for clamping gears is fixed in the test box, and a test shaft is connected on the gear. The test motor is connected with the end of the test shaft extending out of the test box, and the test shaft outside the test box is connected for use. Torque sensor for testing shaft torque signal and angle sensor for testing shaft torsion angle signal are provided. There is a holding groove on the test fixture, a heating plate is pasted on the test fixture corresponding to the inside side of the holding groove, and an elastic ring is arranged in the test fixture corresponding to the outside side of the holding groove. The space formed between the elastic ring and the heating plate is a compression zone, and the interference in the compression zone is matched with a compression component. The compact assembly is composed of several layers of elastic compaction units, and at least one refrigerating sheet is arranged on the inner wall of the test box; the invention can accurately confirm whether the weakest part meets the design requirements and has high test accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种减振齿轮的扭转疲劳试验装置及其方法
本专利技术属于疲劳测试
，特别涉及一种减振齿轮的扭转疲劳试验装置及其方法。
技术介绍
汽车发动机工作时由于转速波动，平衡轴产生交变的惯性负载，作用于平衡轴的平衡齿轮，平衡齿轮无论是在产品开发阶段还是在生产检验阶段，都要求对疲劳性能进行检验。在发动机实际运行过程中，平衡齿轮所承受的载荷主要是交变的扭转/拉压复合载荷。现有技术中，对平衡齿轮的测试装置包括试验箱和测试电机，试验箱内固连有用于夹紧齿轮的试验夹具，齿轮上连接有测试轴，测试电机与伸出试验箱外的测试轴所在的端部传动连接，测试轴上安装有扭矩传感器，扭矩传感器将采集到的扭矩信号传输给数据采集分析系统，数据采集分析系统根据接收到的扭矩信号得到测试轴的扭矩值，该测试装置在室温下进行，无法准确模拟出平衡齿轮工况下的实际情况，通过该试验得到的结果不准确。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，提供一种减振齿轮的扭转疲劳试验装置及其方法，解决了现有技术中试验结果准确率不高的技术问题，本专利技术可准确确认最薄弱零件是否满足设计要求，测试准确性高。本专利技术的目的是这样实现的:一种汽车发动机减振齿轮的疲劳试验装置，包括试验箱和测试电机，所述试验箱内固连有用于夹紧齿轮的试验夹具，所述齿轮上连接有测试轴，所述测试电机与伸出试验箱外的测试轴所在的端部传动连接，在试验箱外的测试轴上连接有用于测试扭矩信号的扭矩传感器和用于测试扭转角度信号的角度传感器，所述试验夹具上开有容纳槽，所述容纳槽里侧对应的试验夹具上粘贴有发热片，所述容纳槽外侧对应的试验夹具内固连有弹性圈，所述弹性圈和发热片之间形成的空间为压紧区，所述压紧区内过盈配合有压紧组件，所述压紧组件有若干层具有弹性的压紧单元组成，相邻层压紧单元粘接在一起；所述测试箱的内壁上排布有至少一个制冷片。为了进一步使发热片紧密贴合在抱紧件上以提高抱紧件向齿轮的导热效果，所述压紧单元上排布有若干压紧槽，相邻层压紧单元上的各个压紧槽错开设置；此设计使得压紧组件可顺利压入压紧区，将压紧组件向外拉时，相邻压紧槽之间的扇形体逆向将压紧单元压紧在发热片外侧，使发热片紧紧贴合在抱紧件上，同时，压紧单元抱死在弹性圈内边缘。为了进一步提高测试箱内的保温性能，还包括保温箱，所述测试箱固定在保温箱内，保温箱内壁和测试箱外壁之间设有保温层。为了抱死齿轮，所述试验夹具包括抱紧件和紧固件，所述抱紧件为内齿轮，抱紧件与汽车发动机减振齿轮啮合，所述紧固件的一端与抱紧件可拆卸地连接在一起，紧固件的另一端与试验箱固连；抱紧件上开有环形的容纳槽。作为本专利技术的进一步改进，所述发热片的宽度与容纳槽的宽度相同，弹性圈与发热片之间的容纳槽对应的抱紧件上开有过渡槽，所述过渡槽与容纳槽连通，在轴向方向上，过渡槽的宽度不小于压紧区的宽度，过渡槽和容纳槽对应的宽度设为a，压紧组件的轴向宽度大于容纳槽的宽度且小于a。为了实现高温和低温测试，所述抱紧件上开有穿线孔，所述发热片上的通电线穿过穿线孔与试验箱外部的数据采集分析控制系统电连接，靠近齿轮与抱紧件啮合处的抱紧件上排布有至少一个方便安装温度传感器一的安装孔，所述测试箱内固连有温度传感器二，温度传感器一和温度传感器二将采集到的温度信号传输给数据采集分析控制系统，数据采集分析控制系统根据接收到的温度信号控制制冷片和发热片的动作，所述抱紧件的一端为抱紧件相对紧固件设置的一端，容纳槽设置在抱紧件的一端。使用一种汽车发动机减振齿轮的疲劳试验装置进行试验的方法，包括以下步骤：（1）将抱紧件安装进测试箱内之前，先将发热片按次序粘贴到抱紧件上，弹性圈放置到容纳槽外边缘对应的抱紧件内，将压紧组件插进弹性圈内边缘与发热片外边缘之间的压紧区，各层压紧单元发生弹性形变，压紧组件抵触到过渡槽对应的抱紧件上后，将压紧组件向外拉，使压紧组件的朝外的一侧与抱紧件的一端齐平，压紧单元逆向使发热片紧密贴合在抱紧件上；（2）将抱紧件放入测试箱内，使抱紧件与齿轮啮合，紧固件固定安装在测试箱上，抱紧件上安装上温度传感器一，使用紧固螺栓将抱紧件与紧固件连接在一起；（3）数据分析控制系统控制制冷片降温，温度传感器二采集测试箱内的温度，当采集到的温度值至设定的低温范围内时，控制制冷片停止降温，否则继续控制制冷片继续降温，使测试箱内的温度维持在设定的低温范围内；（4）疲劳测试：（401）打开测试电机，控制测试电机的输出力矩为Mj，j的初始值为1，Mj=M0+（j-1）*10，j++，令i=1；（402）使测试轴在[0，3.5°]的角度范围内来回扭转一次，同时，数据采集分析控制系统计算出每一时刻下的扭矩值和角位移值，以扭转角为横向坐标，扭矩值为纵向坐标，将该扭转次数下测试得到的扭矩值和角位移值做线性拟合曲线，计算出同一扭转次数下曲线围成的面积大小，数据采集分析控制系统根据最大扭转角和面积给出测试结果；（403）若测试结果为合格，若i≤Nj，++i，返回步骤（402），若i＞Nj，判断j是否大于k，若j≤k，返回步骤（401）；若j＞k，关闭制冷片；（404）控制测试电机停止动作，控制发热片开始发热，温度传感器一采集抱紧件的温度，当采集到的温度值至设定的高温测试范围内时，控制测试电机开始动作，重新控制测试电机的输出力矩为Mj-m，m=k-1，m--，令i’=1，判断m是否不小于0，若m≥0，控制发热片继续发热，当抱紧件的温度至设定的高温范围内时，控制发热片停止加热，否则继续控制发热片升温，使抱紧件的温度维持在设定的高温范围内；（405）使测试轴在[0，3.5°]的角度范围内来回扭转一次，同时，数据采集分析控制系统计算出每一时刻下的扭矩值和角位移值，以扭转角为横向坐标，扭矩值为纵向坐标，将该扭转次数下测试得到的扭矩值和角位移值做线性拟合曲线，计算出同一扭转次数下曲线围成的面积大小，数据采集分析控制系统根据最大扭转角和面积给出测试结果；（406）若步骤（405）中的测试结果为合格，若i’≤N（j-m）’，++i’，返回步骤（405），若i’＞N（j-m）’，判断j-m是否大于k，若j-m≤k，返回步骤（404）；若j-m＞k，则疲劳测试结束，关闭发热片、制冷片和测试电机；若测试结果为不合格，则该齿轮的疲劳测试结束，关闭发热片、制冷片和测试电机。其中，以测试轴的转动角度从0°转动至3.5°再从3.5°转动至0°的扭转为扭转一次；k为常数，Mj为测试电机第j次的输出力矩值，Mj-m为测试电机第j-m次的输出力矩值；i为扭转次数；Nj为齿轮在低温下的疲劳寿命，N（j-m）’为高温条件下输出力矩为第j-m次时的疲劳寿命。为了进一步提高齿轮的质量，所述步骤（4）中，若当前扭转次数下的最大扭转角大于设定的扭转角阈值范围或面积不在设定的范围内时，则测试结果为不合格；若最大扭转角和面积同时在设定的范围内时，则测试结果为合格。为了进一步计算出拟合出的曲线围成的面积，所述步骤（4）中，取拟合曲线方程为三次曲线方程，测试轴逆时针转动的角度为正，以初始状态下测试轴的转动角度为0°，当测试轴转动至+3.5°时，拟合得到的曲线方程为；测试轴从+3.5°转动至-3.5°时，拟合得到的曲线方程为，扭转次数为i时，Yi1和Yi2围成的面积为，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车发动机减振齿轮的疲劳试验装置，包括试验箱和测试电机，所述试验箱内固连有用于夹紧齿轮的试验夹具，所述齿轮上连接有测试轴，所述测试电机与伸出试验箱外的测试轴所在的端部传动连接，其特征在于，在试验箱外的测试轴上连接有用于测试扭矩信号的扭矩传感器和用于测试扭转角度信号的角度传感器，所述试验夹具上开有容纳槽，所述容纳槽里侧对应的试验夹具上粘贴有发热片，所述容纳槽外侧对应的试验夹具内固连有弹性圈，所述弹性圈和发热片之间形成的空间为压紧区，所述压紧区内过盈配合有压紧组件，所述压紧组件有若干层具有弹性的压紧单元组成，相邻层压紧单元粘接在一起；所述测试箱的内壁上排布有至少一个制冷片。

【技术特征摘要】
1.一种汽车发动机减振齿轮的疲劳试验装置，包括试验箱和测试电机，所述试验箱内固连有用于夹紧齿轮的试验夹具，所述齿轮上连接有测试轴，所述测试电机与伸出试验箱外的测试轴所在的端部传动连接，其特征在于，在试验箱外的测试轴上连接有用于测试扭矩信号的扭矩传感器和用于测试扭转角度信号的角度传感器，所述试验夹具上开有容纳槽，所述容纳槽里侧对应的试验夹具上粘贴有发热片，所述容纳槽外侧对应的试验夹具内固连有弹性圈，所述弹性圈和发热片之间形成的空间为压紧区，所述压紧区内过盈配合有压紧组件，所述压紧组件有若干层具有弹性的压紧单元组成，相邻层压紧单元粘接在一起；所述测试箱的内壁上排布有至少一个制冷片。2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机减振齿轮的疲劳试验装置，其特征在于，所述压紧单元上排布有若干压紧槽，相邻层压紧单元上的各个压紧槽错开设置。3.根据权利要求1所述的一种汽车发动机减振齿轮的疲劳试验装置，其特征在于，还包括保温箱，所述测试箱固定在保温箱内，保温箱内壁和测试箱外壁之间设有保温层。4.根据权利要求1所述的一种汽车发动机减振齿轮的疲劳试验装置，其特征在于，所述试验夹具包括抱紧件和紧固件，所述抱紧件为内齿轮，抱紧件与汽车发动机减振齿轮啮合，所述紧固件的一端与抱紧件可拆卸地连接在一起，紧固件的另一端与试验箱固连；抱紧件上开有环形的容纳槽。5.根据权利要求4所述的一种汽车发动机减振齿轮的疲劳试验装置，其特征在于，所述发热片的宽度与容纳槽的宽度相同，弹性圈与发热片之间的容纳槽对应的抱紧件上开有过渡槽，所述过渡槽与容纳槽连通，在轴向方向上，过渡槽的宽度不小于压紧区的宽度，过渡槽和容纳槽对应的宽度设为a，压紧组件的轴向宽度大于容纳槽的宽度且小于a。6.根据权利要求4或5所述的一种汽车发动机减振齿轮的疲劳试验装置，其特征在于，所述抱紧件上开有穿线孔，所述发热片上的通电线穿过穿线孔与试验箱外部的数据采集分析控制系统电连接，靠近齿轮与抱紧件啮合处的抱紧件上排布有至少一个方便安装温度传感器一的安装孔，所述测试箱内固连有温度传感器二，温度传感器一和温度传感器二将采集到的温度信号传输给数据采集分析控制系统，数据采集分析控制系统根据接收到的温度信号控制制冷片和发热片的动作，所述抱紧件的一端为抱紧件相对紧固件设置的一端，容纳槽设置在抱紧件的一端。7.使用权利要求1～6任一项所述的一种汽车发动机减振齿轮的疲劳试验装置进行试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将抱紧件安装进测试箱内之前，先将发热片按次序粘贴到抱紧件上，弹性圈放置到容纳槽外边缘对应的抱紧件内，将压紧组件插进弹性圈内边缘与发热片外边缘之间的压紧区，各层压紧单元发生弹性形变，压紧组件抵触到过渡槽对应的抱紧件上后，将压紧组件向外拉，使压紧组件的朝外的一侧与抱紧件的一端齐平，压紧单元逆向使发热片紧密贴合在抱紧件上；（2）将抱紧件放入测试箱内，使抱紧件与齿轮啮合，紧固件固定安装在测试箱上，抱紧件上安装上温度传感器一，使用紧固螺栓将抱紧件与紧固件连接在一起；（3）数据分析控制系统控制制冷片降温，温度传感器二采集测试箱内的温度，当采集到的温度值至设定的低温范围内时，控制制冷片停止降温，否则继续控制制冷片继续降温，使测试箱内的温度维持在设定的低温范围内；（4）疲劳测试...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦源源，王万里，龚俊杰，高建和，王卫，陆永乐，杨过，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32