一种新型智能齿轮制造技术

本发明专利技术公开了一种新型智能齿轮，包括固定盘和多个周向均布的齿轮模块，每一所述齿轮模块均与固定盘固定连接，使各齿轮模块的外缘拼接形成一个完整的轮缘，在相邻齿轮模块的接缝处布置有调节体，所述调节体采用可变刚度柔性材料，还包括：传感器模块，所述传感器模块用于直接感受测量齿轮的啮合状态参数并发送到智能控制系统；智能控制系统，所述智能控制系统对传感器模块发送来的参数进行处理，并根据处理得出的优化指令控制调节体的可变刚度柔性材料进行刚柔和形变转换。从而提供了一种新型智能齿轮，集齿轮啮合性能实时监测与齿轮啮合性能动态调整为一体，实现齿轮本身从啮合性能监测到啮合性能调整的闭环。

【技术实现步骤摘要】
一种新型智能齿轮
本专利技术属于齿轮
,具体地讲,特别涉及一种新型智能齿轮。
技术介绍
目前,齿轮作为机械传动装置中的基础零件,被广泛应用于各种装备。随着技术的发展，各种装备对齿轮的传动精度、可靠性、寿命以及减振、降噪等要求越来越高。对齿轮进行啮合性能检测，一方面可以对齿轮的质量作出客观正确的评价，另一方面可以利用获取的啮合性能参数进行齿轮优化设计。传统的齿轮啮合性能检测，一般是通过测试平台进行安装前的检测。随着传感器技术的进步，越来越多的研究团队提出对使用中的齿轮进行工况参数实时监测，但这些方案在实时研究方面均止步于齿轮监测；就齿轮本身而言，这些研究是开环的，未能根据监测结果对齿轮本身进行实时调整，以形成闭环。使得齿轮在实际使用中出现的振动大、应力形变工况不佳、温度高等问题，无法通过齿轮本身得到实时调整和解决。专利文献CN103438183A公开了一种智能齿轮，通过在轮齿与两齿间底部设置轮齿槽和齿轮槽，在轮齿槽和齿轮槽内填充弹性体，并在弹性体内设置监测装置，一方面利用监测装置实时监测齿轮的工作状态，获取转矩、转速、应力、应变、加速度和温度等反应齿轮工况的实时参数；另一方面利用轮齿槽、齿轮槽和弹性体使轮齿更具弹性和自适应变形协调能力，从而提供一种高精度、高可靠的智能齿轮。该技术方案中提出的弹性体材料虽然可以对齿轮的性能进行动态调节，但仅仅是利用弹性体的自适应变形协调能力，弹性体的刚度和柔性无法根据监测结果进行实时调控，并没有真正意义上实现齿轮本身从实时监测到性能调整的闭环。并且，该智能齿轮的轮齿槽和齿轮槽加工麻烦，加工精度要求高、制造成本高。
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提供一种结构简单的新型智能齿轮，集齿轮啮合性能实时监测与齿轮啮合性能动态调整为一体，实现齿轮本身从啮合性能监测到啮合性能调整的闭环。本专利技术的技术方案如下：一种新型智能齿轮，包括固定盘和多个周向均布的齿轮模块，每一所述齿轮模块均与固定盘固定连接，使各齿轮模块的外缘拼接形成一个完整的轮缘，在相邻齿轮模块的接缝处布置有调节体，所述调节体采用可变刚度柔性材料，还包括：传感器模块，所述传感器模块用于直接感受测量齿轮的啮合状态参数并发送到智能控制系统；智能控制系统，所述智能控制系统对传感器模块发送来的参数进行处理，并根据处理得出的优化指令控制调节体的可变刚度柔性材料进行刚柔和形变转换。本专利技术通过设置固定盘和多个齿轮模块，并在相邻齿轮模块接缝处布置调节体，调节体采用可变刚度柔性材料，并设置传感器模块实时测量齿轮的啮合状态参数，设置智能控制系统进行数据处理和控制可变刚度柔性材料进行刚柔和形变转换，从而提供了一种新型智能齿轮，集齿轮啮合性能实时监测与齿轮啮合性能动态调整为一体，实现齿轮本身从啮合性能监测到啮合性能调整的闭环。基于这种闭环循环地进行监测-调整，使齿轮更加智能，可以切实有效地确保齿轮的啮合性能处于最优状态，进而有利于保证齿轮的传动精度、提高齿轮的使用寿命。并且基于使用中可以进行实时监控调整以优化齿轮的啮合性能，可以显著降低对固定盘和齿轮模块本身的加工精度要求，从而降低了齿轮的加工难度和加工成本。所述齿轮模块的数量为偶数个。齿轮的平衡性更好，各项性能更优。所述传感器模块包括加速度计、压力传感器、应力传感器、角度传感器、位置传感器、振动检测传感器和温度传感器。采用加速度计可以在齿轮啮合过程中发生冲击与突变时，实时监测到加速度的突变，便于智能控制系统执行相应的自我保护操作，比如关闭齿轮內抗震性能差的电子器件、避免其受损，比如调整可变刚度柔性材料，对齿轮进行分区吸震。采用压力传感器与应力传感器可以检测齿轮啮合对之间的应力值与形变量，根据齿轮的具体性能与实际应力形变值，对可变刚度柔性材料进行精确控制，使齿轮啮合对间的应力与形变持续处于较优工况。采用角度传感器和位置传感器用于检测高准确度齿轮动态角度与位置，其中角度传感器在输出角位置的同时，在其模拟信号被采样时刻和数据传输结束时刻发出标示信号，从而准确标定每一个角位置产生的时间点与位置值的对应关系，随着齿轮的持续运行，标示的位置会出现偏差，该偏差在一个周期内会形成齿轮的实时滞回参数，通过与齿轮理论滞回曲线对比，以便于反馈控制可变刚度柔性材料，以消除间隙、调整啮合对应力、吸收振动、提高传动精度等。所述振动检测传感器采集振动信号，以便于控制可变刚度柔性材料进行刚柔切换，吸收振动。所述温度传感器用于检测齿轮啮合齿对之间的摩擦升温，以便于根据齿对之间的摩擦温度精确控制润滑油油量，进而控制齿轮啮合温升与润滑效果。综上，本专利技术的传感器模块包括有上述多种传感器，可以多维度监测齿轮啮合状态参数，便于智能控制系统及时采取对应的控制操作，进一步有利于确保齿轮传动精度、提高齿轮寿命。所述传感器模块包括A传感器组和B传感器组，其中A传感器组包括角度传感器、压力传感器、应力传感器和温度传感器，所述B传感器组包括加速度计、压力传感器、应力传感器和位置传感器，所述A传感器组和B传感器组的数量均为齿轮模块接缝数量的二分之一，并且A传感器组和B传感器组在各接缝间隔布置；所述振动检测传感器安装在固定盘轴孔的键槽顶部。这样将传感器模块分组间隔布置在齿轮模块的接缝处，每一接缝处都有压力传感器和应力传感器，便于对齿轮应力和形变进行多点位监测，使应力和形变监测更加全面准确；而角度传感器和温度传感器处于同一组，加速度计和位置传感器处于同一组，则使传感器的布置更加合理。在每一所述齿轮模块的径向侧面设有半圆形的凹槽，相邻所述齿轮模块的凹槽组成一圆形安装孔，所述调节体位于圆形安装孔内。调节体位于齿轮模块接缝处的圆形安装孔内，使调节体与齿轮模块之间的作用面平滑且尽量大，一方面避免调节体布置给齿轮模块带来应力集中，另一方面有利于调节体进行刚柔和形变转换时高效地对齿轮啮合性能进行调节。所述固定盘呈具有轴孔的圆形块，并且固定盘的其中一端面凸起形成环形的轴套部，所述齿轮模块呈扇形，并且每一齿轮模块的同一端面均凹陷形成扇形凹陷，多个齿轮模块的所述扇形凹陷组成一供固定盘嵌入的圆形凹陷，并且每一所述齿轮模块的内缘均通过固定盘轴套部的周侧面定位；在每一所述齿轮模块上均开设有第一安装孔，在所述固定盘上开有与各第一安装孔一一对应的第二安装孔，所述齿轮模块和固定盘通过贯穿第一安装孔和对应第二安装孔的螺栓固定连接。这样一来，不仅固定盘和齿轮模块各自的结构简单，生产加工容易；而且固定盘与各齿轮模块的装配操作方便，装配成一体后整体的结构紧凑、占用空间小，有利于智能齿轮的小型化。在所述固定盘与齿轮模块的扇形接触面之间垫装有橡胶合金层，在所述固定盘的轴套部与齿轮模块的內缘之间垫装有橡胶合金套。利用橡胶合金层和橡胶合金套，可以对固定盘与齿轮模块之间的窜动和冲击进行缓冲。作为优选，所述智能控制系统包括：数据采集模块，用于采集传感器模块中各传感器的数据；通信模块，用于与服务器之间进行通信，包括将数据采集模块采集的数据传递到服务器，并从服务器获取优化指令；服务器，用于对数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型智能齿轮，包括固定盘和多个周向均布的齿轮模块，每一所述齿轮模块均与固定盘固定连接，使各齿轮模块的外缘拼接形成一个完整的轮缘，在相邻齿轮模块的接缝处布置有调节体，所述调节体采用可变刚度柔性材料，还包括：/n传感器模块，所述传感器模块用于直接感受测量齿轮的啮合状态参数并发送到智能控制系统；/n智能控制系统，所述智能控制系统对传感器模块发送来的参数进行处理，并根据处理得出的优化指令控制调节体的可变刚度柔性材料进行刚柔和形变转换。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型智能齿轮，包括固定盘和多个周向均布的齿轮模块，每一所述齿轮模块均与固定盘固定连接，使各齿轮模块的外缘拼接形成一个完整的轮缘，在相邻齿轮模块的接缝处布置有调节体，所述调节体采用可变刚度柔性材料，还包括：
传感器模块，所述传感器模块用于直接感受测量齿轮的啮合状态参数并发送到智能控制系统；
智能控制系统，所述智能控制系统对传感器模块发送来的参数进行处理，并根据处理得出的优化指令控制调节体的可变刚度柔性材料进行刚柔和形变转换。


2.根据权利要求1所述的一种新型智能齿轮，其特征在于：所述齿轮模块的数量为偶数个。


3.根据权利要求2所述的一种新型智能齿轮，其特征在于：所述传感器模块包括加速度计、压力传感器、应力传感器、角度传感器、位置传感器、振动检测传感器和温度传感器。


4.根据权利要求3所述的一种新型智能齿轮，其特征在于：所述传感器模块包括A传感器组和B传感器组，其中A传感器组包括角度传感器、压力传感器、应力传感器和温度传感器，所述B传感器组包括加速度计、压力传感器、应力传感器和位置传感器，所述A传感器组和B传感器组的数量均为齿轮模块接缝数量的二分之一，并且A传感器组和B传感器组在各接缝间隔布置；所述振动检测传感器安装在固定盘轴孔的键槽顶部。


5.根据权利要求1所述的一种新型智能齿轮，其特征在于：在每一所述齿轮模块的径向侧面设有半圆形的凹槽，相邻所述齿轮模块的凹槽组成一圆形安装孔，所述调节体位于圆形安装孔内。


6.根据权利要求1所述的一种新型智能齿轮，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家序，陈守安，韩彦峰，李俊阳，肖科，向果，唐东兴，蒲伟，周广武，周青华，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50