齿轮模型光弹性试验用加载装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种齿轮模型光弹性试验用加载装置，包括安装架，安装架上并排设有第一支座总成和第二支座总成，第一支座总成上装设有用于施加扭矩载荷的主动齿轮模型，第二支座总成包括与安装架相连的第二轴承座、穿设于第二轴承座中的第二安装轴、用于限制第二安装轴沿施加在其上的扭矩载荷的方向转动的第二转动件，第二安装轴通过第二转动件装设于第二轴承座中，第二安装轴的外圆上固定装设有与主动齿轮模型啮合设置的被动齿轮模型。安装架上还设有角度调节器，角度调节器与第二安装轴相连。本发明专利技术的加载装置可精确控制啮合角度位置，加载的附加力矩小，稳定性和经济性佳，拆装使用方便，能较好的应用于光弹性齿轮试验研究中。

【技术实现步骤摘要】
齿轮模型光弹性试验用加载装置
本专利技术涉及光弹性试验领域，特别地，涉及一种齿轮模型光弹性试验用加载装置。
技术介绍
齿轮是航空发动机和直升机传动系统必不可少的一部分，对啮合过程中的齿轮接触应力和齿根应力的测量是齿轮强度考核的核心内容之一。光弹性试验是一种全局和内部应力测量的试验技术，采用该试验能获取齿轮接触部位的应力分布趋势和应力集中点，因此，人们常常在进行真实试验件的试验前先开展光弹性试验，对齿轮零部件设计结构的合理性进行评估和对计算结果进行验证。光弹性试验中试验加载装置设计的好坏，包括加载装置的几何结构、加载和调节的准确性、可操作性和成本等都直接影响到试验的准确性、效率和成本。现有的齿轮模型加载装置中，采用砝码施加扭矩，通过底座的移动来控制齿轮中心距，采用刻度盘读取啮合角度大小。现有的真实齿轮试验件的加载机构中，通常采用电机在主动齿轮端施加扭矩载荷，采用相应的检测机构测量采集试验数据，实现对齿轮试验件的接触检测、单齿检测等功能。现有的齿轮模型加载装置中，(1)齿轮中心距由底座安装间距控制，两轴间相对位置固定性差，载荷较大时易使中心距变化超过误差准许范围；(2)缺乏精细的啮合角度调节装置，无法精确控制啮合角度大小，对高精度齿轮尤其是小模数齿轮进行试验时会存在较大的试验误差；(3)采用砝码在主动端施加扭矩，载荷大小受限制，不能无极调控载荷大小，引入附加力矩大。现有真实齿轮试验件的加载机构中，(1)设计结构没有考虑到光弹性试验对试验件应力条纹的采集，加载过程中无法对受载下齿轮的应力条纹进行实时的记录；(2)结构复杂、安装调试繁琐、价格高昂，使用功能和成本远超过模型试验的需求，不满足光弹性试验对经济性和便捷性的要求。
技术实现思路
本专利技术提供了一种齿轮模型光弹性试验用加载装置，以解决现有的模型加载装置存在的齿轮中心距易发生变化导致试验误差大的技术问题。本专利技术采用的技术方案如下：一种齿轮模型光弹性试验用加载装置，包括安装架，安装架上并排设有第一支座总成和第二支座总成，第一支座总成包括与安装架相连的第一轴承座、转动装设于第一轴承座上的第一安装轴，第一安装轴上固定装设有用于施加扭矩载荷的主动齿轮模型，第二支座总成包括与安装架相连的第二轴承座、穿设于第二轴承座中的第二安装轴、用于限制第二安装轴沿施加在其上的扭矩载荷的方向转动的第二转动件，第二安装轴通过第二转动件装设于第二轴承座中，第二安装轴的外圆上固定装设有与主动齿轮模型啮合设置的被动齿轮模型；第一安装轴和第二安装轴还安装有中心距限位板，中心距限位板用于对主动齿轮模型和被动齿轮模型两者间的中心距进行限位，中心距限位板同时装设于第一安装轴和第二安装轴的外圆上，或者同时装设于第一轴承座和第二轴承座上。进一步地，中心距限位板呈“U”型，中心距限位板的两块侧板分别装设于第一安装轴和第二安装轴的外圆上。进一步地，齿轮模型光弹性试验用加载装置还包括角度调节器，角度调节器与第二安装轴相连，角度调节器用于精确调节被动齿轮模型的旋转角，进而精确调节被动齿轮模型和主动齿轮模型两者的啮合角度。进一步地，角度调节器包括与安装架相连的安装壳体，安装壳体上设有对啮合角度进行粗调的粗调旋钮和进行精调的精调旋钮，以及对角度读取的角度刻度盘；安装壳体内设有两对齿轮副，其中一对齿轮副包括啮合设置的第一齿轮和第二齿轮，另一对齿轮副包括啮合设置的第三齿轮和第四齿轮；第一齿轮的旋转轴与精调旋钮相连，第二齿轮和第三齿轮同轴设置，第四齿轮的旋转轴同时连接粗调旋钮和第二安装轴。进一步地，第一安装轴连接有用于对其进行扭矩无级加载的加载单元，加载单元连接于安装架上。进一步地，加载单元包括：载荷施加构件，用于施加大小连续变化的拉力载荷；载荷转接构件，与载荷施加构件相连，用于将载荷施加构件的拉力载荷转换为作用在第一安装轴上的扭矩载荷，载荷转接构件装设于第一安装轴的外圆上。进一步地，载荷转接构件包括载荷转接板、用于使载荷转接板与第一安装轴在扭矩载荷施加的方向上固定的第一转动件；第一转动件装设于第一安装轴的外圆上；载荷转接板的一端装设于第一转动件的外圈上，载荷转接板的另一端连接有载荷施加构件。进一步地，第一转动件为两个单向轴承，两个单向轴承关于主动齿轮模型对称布置；载荷转接板的剖面呈“U”型，载荷转接板的两块侧板分别装设于两个单向轴承的外圈上；载荷施加构件与载荷转接板的底板拆卸连接。进一步地，载荷施加构件包括与载荷转接板拆卸连接的连接钩、连接于连接钩底端的连接绳、连接于连接绳底端的加载螺杆、螺纹连接于加载螺杆上的加载螺母以及固定连接于安装架上的加载座；加载螺杆穿设于加载座中；加载螺母位于加载座上背向载荷转接板的一侧。进一步地，齿轮模型光弹性试验用加载装置还包括测扭器，测扭器装设于第一安装轴上，测扭器用于测量第一安装轴上扭矩载荷的大小。进一步地，安装架包括方型的安装框、连接于安装框的两条相对设置的安装边之间的安装横梁，安装横梁上沿其长度方向依次间隔设有多个安装孔；第一轴承座和第二轴承座分别通过穿过安装孔的连接螺钉与安装横梁拆卸连接。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术中，采用独立的中心距限位板，拆装更换方便，中心距限位板的材料强度和刚度远大于主动齿轮模型和被动齿轮模型，试验载荷下变形小，保证加载过程中齿轮中心距变化不会超过误差准许范围；中心距限位板设计为U型结构，保证主动齿轮模型和被动齿轮模型两者的啮合部位光路不受阻挡，便于采用光弹仪进行应力条纹的读取。本专利技术中，被动齿轮模型通过第二转动件装设于第二安装轴上，而第二安装轴连接有用于精确调节被动齿轮模型旋转角的角度调节器，而被动齿轮模型与主动齿轮模型啮合设置，故而只需调节角度调节器，即可精确、快速调节被动齿轮模型的旋转角，进而精确、快速调节被动齿轮模型和主动齿轮模型两者的啮合角度，以精确控制啮合角度大小，最终提高模型齿轮在试验时的试验精度。本专利技术中，通过加载单元可对主动齿轮模型加载大小连续变化的扭矩载荷，即对主动齿轮模型进行扭矩无极加载，相比现有技术中通过砝码在主动端施加扭矩，本专利技术的加载装置中可对主动端进行扭矩无级加载，载荷大小不受限制且能无级调控，从而不仅可提高加载装置的加载精度，同时提高载荷的加载范围，进而提高光弹性试验的精度及测量范围。本专利技术中，通过采用单向轴承进行齿轮扭矩的传递和止扭，相比于现有技术中通过电机或其他约束装置进行扭矩的传递或止扭，本专利技术的装置结构简单，使用方便，无需拆装即可灵活调节齿轮的旋转啮合角度。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的齿轮模型光弹性试验用加载装置的空间结构示意图；图2为图1中两对齿轮副的结构示意图。图例说明10、安装架；11、安装框；12、安装横梁；120、安装孔；20、第一支座总成；21、第一轴承座；30、第二支座总成；31、第二轴承座；40、主动齿轮模型；50、被动齿轮模型；60、加载单元；61、载荷施加构件；611、连接钩；612、连接绳；615、加载座；621、载荷转接板；70、测扭本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种齿轮模型光弹性试验用加载装置，其特征在于，包括安装架(10)，所述安装架(10)上并排设有第一支座总成(20)和第二支座总成(30)，所述第一支座总成(20)包括与所述安装架(10)相连的第一轴承座(21)、转动装设于所述第一轴承座(21)上的第一安装轴，所述第一安装轴上固定装设有用于施加扭矩载荷的主动齿轮模型(40)，所述第二支座总成(30)包括与所述安装架(10)相连的第二轴承座(31)、穿设于所述第二轴承座(31)中的第二安装轴、用于限制所述第二安装轴沿施加在其上的扭矩载荷的方向转动的第二转动件，所述第二安装轴通过所述第二转动件装设于所述第二轴承座(31)中，所述第二安装轴的外圆上固定装设有与所述主动齿轮模型(40)啮合设置的被动齿轮模型(50)；所述第一安装轴和所述第二安装轴还安装有中心距限位板(80)，所述中心距限位板(80)用于对所述主动齿轮模型(40)和所述被动齿轮模型(50)两者间的中心距进行限位，所述中心距限位板(80)同时装设于所述第一安装轴和所述第二安装轴的外圆上，或者同时装设于所述第一轴承座(21)和所述第二轴承座(31)上。

【技术特征摘要】
1.一种齿轮模型光弹性试验用加载装置，其特征在于，包括安装架(10)，所述安装架(10)上并排设有第一支座总成(20)和第二支座总成(30)，所述第一支座总成(20)包括与所述安装架(10)相连的第一轴承座(21)、转动装设于所述第一轴承座(21)上的第一安装轴，所述第一安装轴上固定装设有用于施加扭矩载荷的主动齿轮模型(40)，所述第二支座总成(30)包括与所述安装架(10)相连的第二轴承座(31)、穿设于所述第二轴承座(31)中的第二安装轴、用于限制所述第二安装轴沿施加在其上的扭矩载荷的方向转动的第二转动件，所述第二安装轴通过所述第二转动件装设于所述第二轴承座(31)中，所述第二安装轴的外圆上固定装设有与所述主动齿轮模型(40)啮合设置的被动齿轮模型(50)；所述第一安装轴和所述第二安装轴还安装有中心距限位板(80)，所述中心距限位板(80)用于对所述主动齿轮模型(40)和所述被动齿轮模型(50)两者间的中心距进行限位，所述中心距限位板(80)同时装设于所述第一安装轴和所述第二安装轴的外圆上，或者同时装设于所述第一轴承座(21)和所述第二轴承座(31)上。2.根据权利要求1所述的齿轮模型光弹性试验用加载装置，其特征在于，所述中心距限位板(80)呈“U”型，所述中心距限位板(80)的两块侧板分别装设于所述第一安装轴和所述第二安装轴的外圆上。3.根据权利要求1所述的齿轮模型光弹性试验用加载装置，其特征在于，所述齿轮模型光弹性试验用加载装置还包括角度调节器(90)，所述角度调节器(90)与所述第二安装轴相连，所述角度调节器(90)用于精确调节所述被动齿轮模型(50)的旋转角，进而精确调节所述被动齿轮模型(50)和所述主动齿轮模型(40)两者的啮合角度。4.根据权利要求3所述的齿轮模型光弹性试验用加载装置，其特征在于，所述角度调节器(90)包括与所述安装架(10)相连的安装壳体(93)，所述安装壳体(93)上设有对啮合角度进行粗调的粗调旋钮(91)和进行精调的精调旋钮(92)，以及对角度读取的角度刻度盘；所述安装壳体(93)内设有两对齿轮副，其中一对所述齿轮副包括啮合设置的第一齿轮(94)和第二齿轮(95)，另一对所述齿轮副包括啮合设置的第三齿轮(96)和第四齿轮(97)；所述第一齿轮(94)的旋转轴与所述精调旋钮(92)相连，所述第二齿轮(95)和所述第三齿轮(96)同轴设置，所述第四齿轮(97)的旋转轴同时连接所述粗调旋钮(91)和所述第二安装轴。5.根据权利要求1所述的齿轮模型光弹性试验用加载装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄臻荣，郭天才，文华，夏清，朱涛，徐友良，陈亚农，钟瑜，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：湖南,43