專利名稱：齒輪傳動失效數(shù)控演示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及教學(xué)設(shè)備，特別是涉及齒輪傳動失效數(shù)控演示儀。 背榮技術(shù)
目前，國內(nèi)市面上有齒輪失效數(shù)控演示儀，而國外類似的產(chǎn)品則是齒輪轉(zhuǎn)動效率或齒 輪壽命試驗(yàn)臺，它們的工作原理均是測量齒輪的功率損失或齒輪壽命。齒輪轉(zhuǎn)動效率演示 儀雖然應(yīng)用在教學(xué)中，但不具有判斷齒輪失效形式的功能；齒輪壽命試驗(yàn)臺試驗(yàn)周期長、 費(fèi)用高，且不能同時(shí)評價(jià)幾種典型失效齒輪的傳動特征主要用于企業(yè)的齒輪壽命研究， 不適應(yīng)課堂教學(xué)要求。并且，這些與齒輪傳動相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備不能演示由于齒輪傳動系統(tǒng) 中的輪齒失效形態(tài)改變而引起的振動模態(tài)現(xiàn)象，也不能實(shí)現(xiàn)不同輪齒失效形態(tài)對齒輪傳動 效率和傳動精度影響的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種齒輪傳動失效數(shù)控演示儀，它可以在課堂教 學(xué)實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)齒輪傳動的系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案設(shè)有機(jī)座、振動傳感器、磁粉離合器、 力傳感器、變速系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)；還設(shè)有齒輪失 效特征組，其安裝在傳動軸上，該傳動軸的兩端各通過一個(gè)軸承座安裝在機(jī)座上。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)-
其一.結(jié)構(gòu)緊湊、體積小。
其二.由于在設(shè)備中預(yù)設(shè)齒輪失效典型特征組，使之在齒輪傳動的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中能夠分 析齒輪的失效特征與傳動效率、傳動精度和傳動穩(wěn)定性之間的相互聯(lián)系。
其三.預(yù)設(shè)的齒輪失效典型特征組可基于教學(xué)內(nèi)容而任意設(shè)計(jì)和安裝；測量系統(tǒng)可對 不同齒輪的振動模態(tài)、傳動效率失效和傳動精度進(jìn)行瞬態(tài)監(jiān)測，并將測量結(jié)果儲存和輸出 以供數(shù)據(jù)處理和分析；系統(tǒng)中的人機(jī)界面則可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選擇失效特征齒輪組中任意一 組進(jìn)行演示。由于將齒輪傳動與失效特征相結(jié)合，因此，在評價(jià)齒輪失效特征的同時(shí)，可 滿足不同齒輪失效模式下的傳動特征——傳動效率、傳動精度和傳動平穩(wěn)性等教學(xué)實(shí)驗(yàn)要 求，從而達(dá)到通過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識齒輪傳動過程中不同失效特征對齒輪傳動精度與運(yùn)動精 度影響程度的教學(xué)效果。
總之，本發(fā)明將齒輪失效、轉(zhuǎn)動效率和轉(zhuǎn)動精度于一體，不僅結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，而 且能夠演示由于齒輪傳動系統(tǒng)中的輪齒失效形態(tài)而引起的振動模態(tài)現(xiàn)象，也能夠?qū)崿F(xiàn)不同 輪齒失效形態(tài)對齒輪傳動效率和傳動精度影響的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從而拓寬了齒輪傳動的系統(tǒng)教 學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
圖1是本發(fā)明提供的齒輪傳動失效數(shù)控演示儀的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖1中齒輪失效特征組1的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中l(wèi).齒輪失效特征組2.第一軸承座；3.傳動軸；4.第一力臂；5.第一力傳感 器；6.第--轉(zhuǎn)速數(shù)碼器；7.驅(qū)動電機(jī)；8.第一法蘭盤；9.滑動軸；IO.滑動齒輪； ll.滑動駁叉；12.步進(jìn)電機(jī)；13.第二軸承座；14.磁粉離合器；15.第二轉(zhuǎn)速數(shù)碼器； 16.第二力臂；17.第二力傳感器；18.第二法蘭盤；19.振動傳感器；20.機(jī)座；21.第一 種失效特征齒輪；22.第二種失效特征齒輪；23.第三種失效特征齒輪；24.第四種失效 特征齒輪。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
本發(fā)明是一種集齒輪失效、轉(zhuǎn)動效率和轉(zhuǎn)動精度演示于一體的，能夠?qū)崿F(xiàn)齒輪傳動系 統(tǒng)中產(chǎn)生失效形態(tài)后的傳動現(xiàn)象的教學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)控演示儀，其結(jié)構(gòu)如圖l所示主要由齒 輪失效特征組l、磁粉離合器14、振動傳感器19、變速系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、力傳感器、 數(shù)控系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)釆集和處理系統(tǒng)組成，它們裝在機(jī)座20上。齒輪失效特征組l安裝在 傳動軸3上，傳動軸3通過第一軸承座2和第二軸承座13安裝在機(jī)座20上。傳動軸3的 左端，通過第二法蘭盤18與磁粉離合器14和第二轉(zhuǎn)速數(shù)碼器15連接。第一力傳感器5 和第二力傳感器17安裝在機(jī)座20上。第一傳感器5與安裝在驅(qū)動電機(jī)7上的第一力臂4 相對應(yīng)，第二力傳感器17與安裝在磁粉離合器14上的第二力臂16相對應(yīng)。變速系統(tǒng)中 的滑動齒輪10和滑動駁叉11在步進(jìn)電機(jī)12的驅(qū)動下，沿著滑動軸9在齒輪失效特征組 l間滑動，以完成失效特征齒輪的選擇性嚙合?；瑒虞S9的右端由第一法蘭盤8與驅(qū)動電 機(jī)7的機(jī)軸左端相連，驅(qū)動電機(jī)7的機(jī)軸右端與第一轉(zhuǎn)速數(shù)碼器6相連。振動傳感器19 安裝在第二軸承座13上，以測量不同失效齒輪傳動副的振動信號。
所述齒輪失效特征組1,由一種或一種以上的基于教學(xué)要求設(shè)計(jì)的失效特征齒輪組 成，它們排列和安裝在傳動軸3上。由一種以上的失效特征齒輪組成的齒輪失效特征組1， 是由基于教學(xué)要求設(shè)計(jì)的兩種或兩種以上的失效特征齒輪構(gòu)成。所述基于教學(xué)要求設(shè)計(jì)的 失效特征的齒輪為磨損失效齒輪，斷齒齒輪，缺齒齒輪，不同材質(zhì)齒輪，漸開線不正確 齒輪，齒形變形齒輪，齒形超差齒輪。
本發(fā)明中，齒輪失效特征組1與加載磁粉離合器14和驅(qū)動電機(jī)7組成具有失效特征 系統(tǒng)的齒輪傳動效率鏈。齒輪失效特征組1通過驅(qū)動電機(jī)7和第一轉(zhuǎn)速數(shù)碼器6與第二轉(zhuǎn) 速數(shù)碼器15組成具有失效特征系統(tǒng)的齒輪傳動精度鏈。所述的齒輪傳動效率鏈和齒輪傳 動精度鏈均能夠獨(dú)立演示其功能，，且其運(yùn)一動參數(shù)均通過數(shù)控,系統(tǒng)進(jìn)行控制。、
失效特征齒輪21、第二種失效特征齒輪22、第三種失效特征齒輪23和第四種失效特征齒
輪24,它們自左向右依次排列和安裝在傳動軸3上。這四種失效特征齒輪為不同種類， 它們可以從上述的基于教學(xué)要求設(shè)計(jì)的典型的失效特征的齒輪中選用。工作中，滑動齒輪 IO在數(shù)控系統(tǒng)的驅(qū)動下，沿著滑動軸9滑動，并根據(jù)預(yù)先設(shè)置的程序選擇失效齒輪中的 任意一種進(jìn)行嚙合，形成齒輪傳動副。
所述第一轉(zhuǎn)速數(shù)碼器6、滑動駁叉11、磁粉離合器14、第二轉(zhuǎn)速數(shù)碼器15、振動傳 感器19、變速系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)和力傳感器等均為現(xiàn)有技術(shù)，它們是構(gòu)成國內(nèi)市面上 的齒輪失效數(shù)控演示儀、國外的齒輪轉(zhuǎn)動效率或齒輪壽命試驗(yàn)臺上的組成部件。
本發(fā)明提供的齒輪傳動失效數(shù)控演示儀，其工作過程是驅(qū)動電機(jī)7通過滑動軸9和 滑動齒輪IO與齒輪失效特征組1中任意一對齒輪組成傳動副，并通過磁粉離合器14對其 進(jìn)行加載；此時(shí)，傳動效率失效的瞬態(tài)值是由第一力傳感器5和第二力傳感器17采集， 而傳動精度的瞬態(tài)值則通過第二轉(zhuǎn)速數(shù)碼器15和第一轉(zhuǎn)速數(shù)碼器6采集；采集的數(shù)據(jù)進(jìn) 入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理、儲存和輸出；過程參數(shù)則由數(shù)控系統(tǒng)控制。
權(quán)利要求
1．一種齒輪傳動失效數(shù)控演示儀，設(shè)有機(jī)座(20)、振動傳感器(19)、磁粉離合器(14)、力傳感器、變速系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，其特征是所述演示儀還設(shè)有齒輪失效特征組(1)，其安裝在傳動軸(3)上，該傳動軸的兩端各通過一個(gè)軸承座安裝在機(jī)座(20)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪失效數(shù)控演示儀，其特征是所述齒輪失效特征組(1) 由一種或一種以上的失效特征齒輪組成，它們排列和安裝在傳動軸(3)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的齒輪失效數(shù)控演示儀，其特征是失效特征齒輪包括磨損 失效齒輪，斷齒齒輪，缺齒齒輪，不同材質(zhì)齒輪，漸開線不正確齒輪，齒形變形齒輪，齒 形超差齒輪。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的齒輪失效數(shù)控演示儀，其特征是齒 輪失效特征組(1)與加載磁粉離合器(14)和驅(qū)動電機(jī)(7)組成具有失效特征系統(tǒng)的齒 輪傳動效率鏈；齒輪失效特征組(1)通過驅(qū)動電機(jī)(7)和第一轉(zhuǎn)速數(shù)碼器(6)與第二 轉(zhuǎn)速數(shù)碼器(15)組成具有失效特征系統(tǒng)的齒輪傳動精度鏈。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的齒輪失效數(shù)控演示儀，其特征是所述的齒輪傳動效率鏈 和齒輪傳動精度鏈均能夠獨(dú)立演示其功能，并且其運(yùn)動參數(shù)均通過數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明提供齒輪傳動失效數(shù)控演示儀，其結(jié)構(gòu)是設(shè)有齒輪失效特征組(1)、機(jī)座(20)、振動傳感器(19)、磁粉離合器(14)、力傳感器、變速系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)；所述齒輪失效特征組(1)安裝在傳動軸(3)上，該傳動軸的兩端各通過一個(gè)軸承座安裝在機(jī)座(20)上。本發(fā)明將齒輪失效、轉(zhuǎn)動效率和轉(zhuǎn)動精度于一體，不僅結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，而且能夠演示由于齒輪傳動系統(tǒng)中的輪齒失效形態(tài)而引起的振動模態(tài)現(xiàn)象，也能夠?qū)崿F(xiàn)不同輪齒失效形態(tài)對齒輪傳動效率和傳動精度影響的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從而拓寬了齒輪傳動的系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
文檔編號G09B25/00GK101364356SQ20081019689
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者劉佐民, 張一兵, 王二虎, 王斌球 申請人:武漢理工大學(xué)