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专利号: 2020104358139
申请人: 青岛理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种齿轮传动齿面摩擦的测量系统,其特征在于,包括传动机构、负载机构、激光位移传感器、角度传感器和服务器,传动机构通过齿轮对连接负载机构,服务器电连接于激光位移传感器和角度传感器,其中,激光位移传感器用于检测传动机构在齿轮对摩擦力方向和啮合力方向的位移,角度传感器用于检测齿轮对的轮转角信号;

所述传动机构还连接动力源;传动机构包括输入轴和输出轴;

所述动力源连接并驱动输入轴,负载机构连接在输出轴上;

所述激光位移传感器包括第一激光位移传感器和第二激光位移传感器,第一激光位移传感器能够沿齿轮对的摩擦力方向发射激光,第二位移传感器能够沿齿轮对啮合力方向发射激光;

其中,第一激光位移传感器和第二激光位移传感器在输入轴上测得的信号分别为δf(t)和δm(t),设啮合力和摩擦力作用下的输入轴在摩擦力和啮合力方向上的误差位移分别为af(t)和am(t),则摩擦力作用下输入轴沿摩擦力方向上的实际变形ef(t)和啮合力作用下输入轴沿啮合力方向上的实际变形em(t)计算为:ef(t)=δf(t)‑af(t)     (3)

em(t)=δm(t)‑am(t)    (4)

设输入轴半径为Rb,根据力作用下变形前后输出轴的几何位置关系,啮合力和摩擦力作用下的误差位移am(t)和af(t)计算为:联立公式(3)和(5),可求得摩擦力作用下输入轴沿摩擦力方向上的实际变形为:联立公式(4)和(6),可求得啮合力作用下输入轴沿啮合力方向上的实际变形摩擦力和摩擦系数计算:啮合力和摩擦力实际引起的输入轴在啮合力方向和摩擦力方向上的变形乘以输入轴在测点的弯曲刚度ks即可得到相应的啮合力Fm(t)和摩擦力Ff(t):Fm(t)=ksem(t)   (9)

Ff(t)=ksef(t)   (10)

啮合力除以摩擦力,可得到摩擦系数:

2.如权利要求1所述的齿轮传动齿面摩擦的测量系统,其特征在于,所述传动机构包括输入轴和输出轴,输入轴和输出轴保持平行,输入轴连接主动齿轮,输出轴连接从动齿轮。

3.如权利要求2所述的齿轮传动齿面摩擦的测量系统,其特征在于,所述输入轴还能够连接有偏心轮,且当偏心轮与输出轴相抵时,齿轮对分离。

4.如权利要求1所述的齿轮传动齿面摩擦的测量系统,其特征在于,所述角度传感器套设于所述传动机构,且当传动机构安装偏心轮时,所述角度传感器初始位置与偏心轮的偏心方向相同。

5.如权利要求1所述的齿轮传动齿面摩擦的测量系统,其特征在于,所述激光位移传感器安装于转动支架,所述激光位移传感器的发射方向能够改变。

6.一种齿轮传动齿面摩擦的测量方法,其特征在于,使用如权利要求1~5任意一项所述的齿轮传动齿面摩擦的测量系统,包括以下步骤:对输入轴的弯曲刚度进行测试;

对输入轴在摩擦力和啮合力方向上的位移测试;

计算误差位移和实际变形;

计算摩擦力和摩擦系数,对摩擦力和摩擦系数信号角域转换。

7.如权利要求6所述的齿轮传动齿面摩擦的测量方法,其特征在于,对输入轴的弯曲刚度进行测试时,齿轮对脱离啮合,在传动机构的接近齿轮对中主动齿轮的位置安装偏心轮,调整一个激光位移传感器的测量方向为圆盘偏心方向,启动电机,测量输入轴的弯曲变形位移。

8.如权利要求6所述的齿轮传动齿面摩擦的测量方法,其特征在于,对输入轴在摩擦力和啮合力方向上的位移测试时,使主动轮与从动轮啮合,调整激光位移传感器的在传动机构的测量方向,使得激光位移传感器能够测量摩擦力方向和啮合力,启动电机,并施加负载扭矩进行测试。