一种齿轮制造技术

本实用新型专利技术提供了一种齿轮，属于智能设备领域，该齿轮包括齿轮和转速检测装置，所述齿轮端面上设有凹槽，转速检测装置镶嵌于凹槽中。所述转速检测装置包括正方体外壳、第一物理信号采集模块、第二物理信号采集模块、第三物理信号采集模块、钢针、蓝牙模块和钢珠；所述第一物理信号采集模块通过钢针固定于正方体外壳上表面内侧，第二物理信号采集模块、第三物理信号采集模块通过钢针固定于平行于齿轮法向量的正方体外壳内侧面；所述钢珠嵌于正方体外壳内，正方体外壳外表面开有小孔，蓝牙模块固定于小孔内。所述钢珠嵌于正方体外壳内。该齿轮结构简单且适用于对稳定性要求高，瞬态响应能力好，适用于不可直接检测的工况齿轮的转速监测。

A kind of gear

【技术实现步骤摘要】
一种齿轮
本技术属于智能设备领域，具体地涉及一种齿轮。
技术介绍
齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，齿轮在传动中的应用很早就出现了。它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。现有的转速检测装置通常需要转动较长时间才能相应检测得到其转速，检测效率较低，且转速检测的准确性较低。比如脉冲光源测速装置来检测光电式转速表的方式可以将频率信号源做到准确度达到10-6甚至更高，但是，脉冲光源光强过大，有可能造成检测人员无法及时发现转速表接收信号的能力或转速表本身光源存在的问题；其次，脉冲光源信号的跳变过于理想，不能代表定向反射纸真实的反射信号，与光电式转速表实际测量时的工作装态差异较大。脉冲光源用于光电式转速表检测尚存在如上弊病，所以不能应用于其它类型转速表的检测。随着技术的发展和应用需求的进一步提高，对转速传感器精度及准确性的要求越来越高，原本采用检测的方式已经无法满足高精度转速传感器的生产需求，因而需要有一检测精度高、检测效率高以及误操作率低的转速传感器检测装置。
技术实现思路
本技术针对目前交流异步电机常用的齿轮速度传感器反应速度慢，工作不稳定以及光电式传感器的弊端，提出了一种齿轮，包括齿轮和转速检测装置，所述齿轮端面上设有凹槽，转速检测装置镶嵌于凹槽中。所述转速检测装置包括正方体外壳、第一物理信号采集模块、第二物理信号采集模块、第三物理信号采集模块、钢针、蓝牙模块和钢珠；所述第一物理信号采集模块通过钢针固定于正方体外壳上表面内侧，第二物理信号采集模块、第三物理信号采集模块通过钢针固定于平行于齿轮法向量的正方体外壳内侧面；所述钢珠嵌于正方体外壳内，正方体外壳外表面开有小孔，蓝牙模块固定于小孔内。所述物理信号采集模块为压电/压阻双模式柔性传感器，包括压电层和压阻层；所述压电层由具有微结构的压电复合薄膜，以及喷涂在复合薄膜上金电极构成；所述压阻层由喷涂在具有微结构的金电极表面和具有微结构的PDMS的石墨烯薄膜构成；所述微结构为正四棱台微阵列，所述正四棱台的上底面边长和下底面边长的比值k与阵列高度h满足：其中，为第一变量，具体为为第二变量，具体为为第三变量，具体为cij、eij和kij分别是弹性劲度常数、压电应力常数和介电常数；a2为正四棱台底面边长；F表示为压力，t为时间，R为电压表内阻，V为压电层的输出电压。进一步地，所述正四棱台微阵列优选为金字塔形微阵列。进一步地，所述正四棱台微阵列高度优选为h＝40μm。与现有技术相比，本技术具有的有益效果是：本技术的齿轮采用的物理信号采集模块为双模式传感器，用于检测齿轮转速及转速的瞬时变化所引起的电位信号的变化。并且可以根据传感信号进一步推算齿轮传动状态，进而进行运动分析及故障分析。该物理信号采集模块具有非常高的灵敏性和稳定性，既能够进行快速而准确的动态信号的检测；又可根据稳态电流值进行静态力的检测，精确计算受力状态及形变状态。采用钢珠进行物理量的转化，球形可以保证各个方向的一致性，从而减小系统误差。通过双模式传感器，综合分析，保证数据多样性。蓝牙传输，避免杂线缠绕的情况。通过实时监测齿轮工作状况来分析齿轮是否正常工作，本技术能够从传动的根源分析齿轮工况，可以最直观、最准确的反映出齿轮工作状况。基于上述特点，该齿轮结构简单且适用于对稳定性要求高，瞬态响应能力好，适用于不可直接检测的工况齿轮的转速监测。附图说明图1为本技术齿轮的结构示意图；图2为转速检测装置结构示意图；图3为压电/压阻双模式传感器的结构示意图；图4为受力过程及加载速率检测表图5压强实际加载过程与测试结果数据；图6为本技术工作时信号传递流程框图；图7为齿轮在变速箱工作的示意图。具体实施方式如图1、2所示，为本技术的齿轮结构示意图，包括齿轮转速检测装置，所述齿轮端面上设有凹槽，转速检测装置镶嵌于凹槽中。所述转速检测装置包括正方体外壳1、第一物理信号采集模块4、第二物理信号采集模块2、第三物理信号采集模块6、钢针3、蓝牙模块5和钢珠7；所述第一物理信号采集模块4通过钢针3固定于正方体外壳1上表面内侧，第二物理信号采集模块2、第三物理信号采集模块6通过钢针3固定于平行于齿轮法向量的正方体外壳1内侧面；所述钢珠7嵌于正方体外壳1内，正方体外壳1外表面开有小孔，蓝牙模块5固定于小孔内。所述第一、第二、第三物理信号采集模块均为压电/压阻双模式柔性传感器，如图3为压电/压阻双模式传感器的结构示意图，所述传感器包括压电层和压阻层；所述压电层由具有微结构的压电复合薄膜，以及喷涂在复合薄膜上金电极构成；所述压阻层是由喷涂在具有微结构的金电极表面和具有微结构的PDMS的石墨烯薄膜构成；所述微阵列结构为正四棱台微阵列，根据压电效应的本构方程：其中cij、eij和kij分别是弹性劲度常数、压电应力常数和介电常数，σij为应力，εij为应变，D为电位移，E为电场强度。当压电薄膜受到法向力作用时，σ11和σ22都等于0，上式(2)和(3)联立，表示为：消去ε11，ε22和ε33得：其中：D3为法相电位移，又根据电场和电势之间的关系：进一步得到压电薄膜的法相电位移为：V为压电薄膜的输出电压，l为P(VDF-TrFE)膜的厚度。根据麦克斯韦方程和欧姆定律，电流I的大小与电位移D3、电压V和电阻R有关，根据它们之间的关系：其中，t为时间，A为压电薄膜受力面积。将电流I和电位移D3的消除后得到：又根据初始条件V(t＝0)＝0，输出电压V为：式中：为了进一步提高压电薄膜的压电效应，在平面薄膜表面引入正四棱台微阵列结构，相对于平面薄膜结构，如图1所示，四棱台结构在垂直方向上的截面积是不同的，压电薄膜受到的法向应力σ33在垂直方向上是相等的，而四棱台在垂直截面上的应力σ33是不同的。设四棱台上表面的边长为a1，底部边长为高度为h。则四棱台的平均应力可表示为：式中，定义几何参数k＝a2/a1。当k＝1时，正四棱台的上顶面的面积等于下底面的面积，可以看作为平面薄膜的一个微单元。从式(17)中可以看出当四棱台的高度h和底部边长a2不变时，上顶面边长a1越小，平均应力σ'33越大。为了得到正四棱台上下端面之间的输出电压值，将平均应力σ'33带入从而得出：从公式(1)中可以看到压电传感器的输出电压与正四棱台微结构与几何参数k和高度h成正比。所以为了提高压电传感层的传感性能，应该尽可能减小微结构上顶面的面积与增大微结构的高度。因此，当正四棱台为金字塔结构时，压电层传感性能达到最优。当金字塔微结构的底边变长为60μm时，目本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种齿轮，其特征在于，包括齿轮和转速检测装置，所述齿轮端面上设有凹槽，转速检测装置镶嵌于凹槽中，所述转速检测装置包括正方体外壳、第一物理信号采集模块、第二物理信号采集模块、第三物理信号采集模块、钢针、蓝牙模块和钢珠；所述第一物理信号采集模块通过钢针固定于正方体外壳上表面内侧，第二物理信号采集模块、第三物理信号采集模块通过钢针固定于平行于齿轮法向量的正方体外壳内侧面；所述钢珠嵌于正方体外壳内，正方体外壳外表面开有小孔，蓝牙模块固定于小孔内，/n所述物理信号采集模块为压电/压阻双模式柔性传感器，包括压电层和压阻层；所述压电层由具有微结构的压电复合薄膜，以及喷涂在复合薄膜上金电极构成；所述压阻层由喷涂在具有微结构的金电极表面和具有微结构的PDMS的石墨烯薄膜构成；所述微结构为正四棱台微阵列，所述正四棱台的上底面边长和下底面边长的比值k与阵列高度h满足：/n

【技术特征摘要】
1.一种齿轮，其特征在于，包括齿轮和转速检测装置，所述齿轮端面上设有凹槽，转速检测装置镶嵌于凹槽中，所述转速检测装置包括正方体外壳、第一物理信号采集模块、第二物理信号采集模块、第三物理信号采集模块、钢针、蓝牙模块和钢珠；所述第一物理信号采集模块通过钢针固定于正方体外壳上表面内侧，第二物理信号采集模块、第三物理信号采集模块通过钢针固定于平行于齿轮法向量的正方体外壳内侧面；所述钢珠嵌于正方体外壳内，正方体外壳外表面开有小孔，蓝牙模块固定于小孔内，
所述物理信号采集模块为压电/压阻双模式柔性传感器，包括压电层和压阻层；所述压电层由具有微结构的压电复合薄膜，以及喷涂在复合薄膜上金电极构成；所述压阻层由喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴化平，王怡超，裘烨，王有岩，孔琨，蒋正扬，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33