一種多用途機械零部件傳動與摩擦實驗臺的制作方法
【專利摘要】一種多用途機械零部件傳動與摩擦實驗臺，包括：第一/二導(dǎo)軌、第一/二驅(qū)動電機、第一/二支撐板、第一/二主軸箱、第一/二試件、第一/二扭矩傳感器、第一/二/三剛性聯(lián)軸器、第一支撐板滑動驅(qū)動電機、萬向聯(lián)軸器、加載電動缸、機座、振動加速度/溫度/位移/壓力傳感器、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及總控計算機。本實驗臺可完成不同載荷、轉(zhuǎn)速、潤滑條件下多種低/高副的摩擦副在接觸區(qū)摩擦磨損、能耗、振動及材料行為的在線檢測，也可進(jìn)行傳動零部件及系統(tǒng)的摩擦與傳動行為過程實驗，對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理后可分析被測零件及系統(tǒng)的摩擦磨損、功耗、應(yīng)力以及傳動副的服役行為等情況，從而得出研究對象運行過程的行為特征、變化規(guī)律和失效機理。
【專利說明】一種多用途機械零部件傳動與摩擦實驗臺

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于摩擦磨損及傳動性能測試裝置，具體涉及一種多用途機械零部件傳動 與摩擦實驗臺。

【背景技術(shù)】
[0002] 轉(zhuǎn)動傳動副機構(gòu)，是指如同齒輪、圓柱滾子、圓錐滾子、異形滾子、滾動摩擦輪、皮 帶傳動副、鏈輪傳動副等以傳遞轉(zhuǎn)矩為目的的傳動機構(gòu)。為了提高機構(gòu)的性能，需要采用具 有轉(zhuǎn)動傳動副機構(gòu)的實驗臺對材料表面形貌、接觸形態(tài)、形貌變化進(jìn)行研究。摩擦學(xué)研究不 局限于轉(zhuǎn)動副，同一實驗臺可具備多種功能，在機器的大部分結(jié)構(gòu)無需變更位置的情況下 進(jìn)行不同實驗，利于結(jié)果在高度統(tǒng)一的邊界條件下進(jìn)行結(jié)果分析和對比。
[0003] 現(xiàn)有的轉(zhuǎn)動傳動副機構(gòu)實驗臺，一般專門為某種機構(gòu)的某種參數(shù)性能測試而設(shè) 計，測試對象的類型往往比較單一、檢測參數(shù)較少、測量范圍相對狹窄。例如CN102261992A 所公開的一種變剛度彈性支承的弧齒錐齒輪耦合傳動試驗臺結(jié)構(gòu)，只能進(jìn)行弧齒錐齒輪耦 合傳動實驗，且過長的主動軸會影響傳動精度。例如CN102419291A所公開的一種在線可控 摩擦系數(shù)與滑差的滾動摩擦磨損試驗機，只能進(jìn)行滾動摩擦實驗，且該試驗機在力的加載 過程中不能保證兩主軸的平行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述問題和不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：如何提供一種測試對象廣、 檢測參數(shù)多、測量范圍大且邊界條件高度統(tǒng)一的一種多用途機械零部件傳動與摩擦實驗 臺，以便采用一套設(shè)備就能進(jìn)行多種轉(zhuǎn)動傳動副零部件或系統(tǒng)實驗，實現(xiàn)不同傳動摩擦副 處于不同載荷、大范圍連續(xù)可調(diào)轉(zhuǎn)速下振動加速度、轉(zhuǎn)矩、溫度、轉(zhuǎn)速、載荷、摩擦磨損等參 數(shù)的實時在線檢測。
[0005] 為了解決上述問題，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案：
[0006] -種多用途機械零部件傳動與摩擦實驗臺，利用雙電機驅(qū)動兩平行軸作為驅(qū)動方 式，在試件受載前后兩主軸可保持平行，試件載荷、主軸轉(zhuǎn)速可控可變，允許多種試件裝卡， 不同類型實驗的邊界條件高度一致。該實驗臺包括第一導(dǎo)軌、第一驅(qū)動電機、第一剛性聯(lián)軸 器、第一支撐板、第一支撐板滑動驅(qū)動電機、第一扭矩傳感器、萬向聯(lián)軸器、第二導(dǎo)軌、加載 電動缸、第一主軸其特征是：所述第一導(dǎo)軌設(shè)置在機座上，第二導(dǎo)軌設(shè)置在第一支撐板上， 且與第一導(dǎo)軌平行；所述第一驅(qū)動電機和第一扭矩傳感器通過第一剛性聯(lián)軸器聯(lián)接，所述 第一扭矩傳感器和第一主軸箱通過萬向聯(lián)軸器聯(lián)接，然后一起固定于受第一支撐板滑動驅(qū) 動電機驅(qū)動的第一支撐板上；固定于第二支撐板上的第一主軸箱與加載電動缸連接，在加 載電動缸的加載下，第一主軸箱能沿第二導(dǎo)軌方向移動；第二主軸箱和第二扭矩傳感器通 過第二剛性聯(lián)軸器聯(lián)接，第二扭矩傳感器和第二驅(qū)動電機通過第三剛性聯(lián)軸器聯(lián)接，然后 一起固定于機座上。
[0007] 為確保運動平行性、提高檢測的準(zhǔn)確性和精確度，所述第一驅(qū)動電機、第一剛性聯(lián) 軸器、第一扭矩傳感器、萬向聯(lián)軸器、第一主軸箱、第一試件、第二試件、第二主軸箱、第二剛 性聯(lián)軸器、第二扭矩傳感器、第三剛性聯(lián)軸器和第二驅(qū)動電機的軸線均設(shè)置在同一個水平 面內(nèi)；所述第一驅(qū)動電機、第一剛性聯(lián)軸器和第一扭矩傳感器的軸線在一條直線上，所述第 二主軸箱、第二剛性聯(lián)軸器、第二扭矩傳感器、第三剛性聯(lián)軸器和第二驅(qū)動電機的軸線也在 一條直線上，兩條直線平行，且均與第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌垂直。
[0008] 所述第一主軸箱的輸出端用于安裝第一試件，所述第二主軸箱的輸出端用于安裝 第二試件，通過調(diào)節(jié)第一支撐板和第二支撐板在各自導(dǎo)軌上的位置，第一試件和第二試件 的中心距可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，當(dāng)兩試件表面接觸時，可進(jìn)行接觸式的摩擦副實驗，分別模 擬純滾動、純滑動、滾滑結(jié)合運動、正向/反向傳動、擠壓等多種相對運動狀況，當(dāng)兩試件中 心距較大時，即可進(jìn)行鏈輪、皮帶輪等非接觸式傳動系統(tǒng)性能測試。
[0009] 所述萬向聯(lián)軸器在試件加載和磨損狀態(tài)下仍可保證所連兩軸的平行度、消除傳動 軸過長而形成的內(nèi)應(yīng)力。
[0010] 所述第一扭矩傳感器和第二扭矩傳感器均采用非接觸式雙量程扭矩傳感器，根據(jù) 實驗類型選擇合適的量程可以提高測量精度；所述振動加速度傳感器是微型三軸加速度 計，安裝在兩輸出主軸上靠近摩擦副端，用于檢測兩試件在三個方向的振動加速度；所述溫 度傳感器采用非接觸式的紅外線檢測溫度傳感器，其探頭安裝在兩試件接觸處上方，探頭 與被測試件的距離可自如調(diào)節(jié)，用于檢測摩擦實驗時兩試件接觸處的溫度；所述位移傳感 器一端安裝在第二導(dǎo)軌上，另一端安裝在第二支撐板上，通過檢測光柵位移可以得到兩主 軸軸心線的中心距，相應(yīng)的磨損量可通過試件材料種類和試件尺寸得出；所述壓力傳感器 設(shè)置于加載電動缸上靠近第一主軸箱的輸出端，用于檢測加載電動缸輸出的加載力；所述 潤滑系統(tǒng)包括潤滑油供給系統(tǒng)和潤滑油回收系統(tǒng)，供給潤滑油主要用于兩試件構(gòu)成的摩擦 副的潤滑，供油流量大小、供油溫度、潤滑油種類等潤滑條件可控，潤滑油回收系統(tǒng)則及時 將用過的潤滑油重新回收過濾以循環(huán)利用；所述冷卻系統(tǒng)用于解決第一驅(qū)動電機和第二驅(qū) 動電機因長時間工作后出現(xiàn)的溫度過高問題；所述總控計算機不僅負(fù)責(zé)收集各傳感器檢 測到的數(shù)據(jù)并由內(nèi)置分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理和輸出，而且可以通過直接在計算機界 面輸入?yún)?shù)來控制加載電動缸的加載力、第一驅(qū)動電機主軸轉(zhuǎn)速和第二驅(qū)動電機的主軸轉(zhuǎn) 速。
[0011] 為增加實驗靈活性，第一試件采用多用途裝卡塊的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行裝卡，多用途裝 夾塊采用過盈配合的方式用花鍵固定在第一主軸箱的輸出端，旋轉(zhuǎn)第一主軸至不同角度 位置并鎖緊，則可以利用裝卡塊的特定面結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同接觸類型的摩擦實驗，如單線接觸 (環(huán)塊）、多線接觸、面接觸摩擦實驗。
[0012] 當(dāng)使用本發(fā)明實驗臺進(jìn)行多用途裝卡塊與圓環(huán)多線或單線接觸摩擦實驗時，需要 將多用途裝卡塊固定在第一主軸箱的輸出端、圓環(huán)安裝在第二主軸箱的輸出端；進(jìn)行滾動 軸承摩擦實驗時，需要將多用途裝卡塊固定在第一主軸箱的輸出端、滾動軸承安裝在第二 主軸箱的輸出端；進(jìn)行平行軸齒輪嚙合傳動實驗時，需要將兩個直齒齒輪或斜齒齒輪分別 安裝在第一主軸箱和第二主軸箱的輸出端；進(jìn)行帶傳動實驗時，需要將兩個帶輪分別安裝 在第一主軸箱和第二主軸箱的輸出端，然后在帶輪上纏以皮帶；當(dāng)進(jìn)行鏈傳動實驗時，需 要將兩個鏈輪分別安裝在第一主軸箱和第二主軸箱的輸出端，然后在鏈輪上裝上鏈條；當(dāng) 進(jìn)行板材擠壓傳動與摩擦學(xué)實驗時，需要將兩個滾子分別安裝在第一主軸箱和第二主軸箱 的輸出端，調(diào)整滾子間距并在兩滾子之間放入板材；通過將第一試件和第二試件置換為不 同類型零件，該實驗臺可進(jìn)行多種高副摩擦實驗，具體包括球-圓環(huán)、球-球、球-鼓形環(huán)、 球-凹形環(huán)、圓錐滾子-圓錐滾子、圓環(huán)-圓環(huán)、圓環(huán)-鼓形環(huán)、鼓形環(huán)-鼓形環(huán)、圓環(huán)-塊 等高副摩擦實驗；通過將第一試件和第二試件置換為不同類型零件，該實驗臺可進(jìn)行多種 低副摩擦實驗，具體包括扇形凹面塊-圓柱滾子、扇形凹環(huán)-鼓形滾子等低副摩擦實驗；通 過在第一試件和第二試件裝卡孔內(nèi)及裝卡面上加裝絕緣片，該實驗臺可實現(xiàn)各種發(fā)電機類 零部件、電加工設(shè)備零部件、電刷、繼電器、開關(guān)等零部件的電接觸傳動與摩擦學(xué)實驗。也即 該實驗臺具有高度統(tǒng)一的邊界條件：進(jìn)行不同類型的傳動或摩擦實驗時，僅需更換第一試 件或/和第二試件，機器的其他部分無需變動便可實現(xiàn)包括主軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、摩擦溫度、系 統(tǒng)加載力等各種參數(shù)在內(nèi)的實時檢測，利于結(jié)果分析和對比。
[0013] 與現(xiàn)有的摩擦磨損及傳動性能測試裝置相比，本發(fā)明一種多用途機械零部件傳動 與摩擦實驗臺具有以下有益效果：
[0014] (1)能進(jìn)行多種轉(zhuǎn)動傳動副零部件或系統(tǒng)實驗，能夠?qū)崿F(xiàn)對不同摩擦副處于不同 載荷、大范圍連續(xù)可調(diào)轉(zhuǎn)速下振動加速度、轉(zhuǎn)矩、溫度、轉(zhuǎn)速、載荷、摩擦磨損等相關(guān)參數(shù)的 在線檢測。
[0015] (2)通過選取合適類型的第一試件和第二試件，再配以其他零件如皮帶、鏈條、板 材，該實驗臺可進(jìn)行帶輪傳動實驗、無級變速器的鋼帶傳動、鏈傳動實驗、板材擠壓實驗和 電接觸傳動與摩擦學(xué)實驗。
[0016] (3)測試對象廣、檢測參數(shù)多、測量范圍大且邊界條件高度統(tǒng)一。
[0017] 說明書附圖
[0018] 圖1是本發(fā)明實驗臺的正視圖。
[0019] 圖2是本發(fā)明實驗臺的俯視圖。
[0020] 圖3是多用途裝卡塊示意圖。
[0021] 圖4是多用途裝卡塊與圓環(huán)多線接觸摩擦實驗示意圖。
[0022] 圖5是多用途裝卡塊與圓環(huán)單線接觸摩擦實驗示意圖。
[0023] 圖6是滾動軸承摩擦實驗示意圖。
[0024] 圖7是直齒齒輪嚙合傳動實驗示意圖。
[0025] 圖8是斜齒齒輪嚙合傳動實驗示意圖。
[0026] 圖9是帶傳動實驗示意圖。
[0027] 圖10是鏈傳動實驗示意圖。
[0028] 圖11是板材擠壓實驗示意圖。
[0029] 圖12是圓環(huán)-圓環(huán)、圓環(huán)-鼓形環(huán)、鼓形環(huán)-鼓形環(huán)摩擦實驗示意圖。
[0030] 圖13是扇形凹面塊-圓柱滾子摩擦實驗示意圖。
[0031] 圖14是扇形凹環(huán)-鼓形滾子摩擦實驗示意圖。
[0032] 上述圖中：1-第一導(dǎo)軌，2-第一驅(qū)動電機，3-第一剛性聯(lián)軸器，4-第一支撐板， 5_第一支撐板滑動驅(qū)動電機，6-第一扭矩傳感器，7-萬向聯(lián)軸器，8-第二導(dǎo)軌，9-加載電動 缸，10-第一主軸箱，11-第一試件，12-第二試件，13-第二支撐板，14-第二主軸箱，15-第 二剛性聯(lián)軸器，16-第二扭矩傳感器，17-第三剛性聯(lián)軸器，18-第二驅(qū)動電機，19-機座， 20-皮帶，21-鏈條，22-薄板。

【具體實施方式】
[0033] 下面結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0034] 本發(fā)明所涉及的一種多用途機械零部件傳動與摩擦實驗臺，其結(jié)構(gòu)如圖1和圖2 所不，該實驗臺包括第一導(dǎo)軌1、第一驅(qū)動電機2、第一剛性聯(lián)軸器3、第一支撐板4、第一支 撐板滑動驅(qū)動電機5、第一扭矩傳感器6、萬向聯(lián)軸器7、第二導(dǎo)軌8、加載電動缸9、第一主軸 箱10、第一試件11、第二試件12、第二支撐板13、第二主軸箱14、第二剛性聯(lián)軸器15、第二 扭矩傳感器16、第三剛性聯(lián)軸器17、第二驅(qū)動電機18、機座19、加速度振動傳感器、溫度傳 感器、位移傳感器、壓力傳感器、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及總控計算機，其特征是：所述第一 導(dǎo)軌1設(shè)置在機座19上，第二導(dǎo)軌8設(shè)置在第一支撐板4上，且與第一導(dǎo)軌1平行；所述第 一驅(qū)動電機2和第一扭矩傳感器6通過第一剛性聯(lián)軸器3聯(lián)接，所述第一扭矩傳感器6和 第一主軸箱10通過萬向聯(lián)軸器7聯(lián)接，然后一起固定于受第一支撐板滑動驅(qū)動電機5驅(qū)動 的第一支撐板4上；固定于第二支撐板13上的第一主軸箱10與加載電動缸9連接，在加載 電動缸9的加載下，第一主軸箱10能沿第二導(dǎo)軌8方向移動；第二主軸箱14和第二扭矩傳 感器16通過第二剛性聯(lián)軸器15聯(lián)接，第二扭矩傳感器16和第二驅(qū)動電機18通過第三剛 性聯(lián)軸器17聯(lián)接，然后一起固定于機座19上。為確保運動平行性、提高檢測的準(zhǔn)確性和精 確度，所述第一驅(qū)動電機2、第一剛性聯(lián)軸器3、第一扭矩傳感器6、萬向聯(lián)軸器7、第一主軸 箱10、第一試件11、第二試件12、第二主軸箱14、第二剛性聯(lián)軸器15、第二扭矩傳感器16、 第三剛性聯(lián)軸器17和第二驅(qū)動電機18的軸線均設(shè)置在同一個水平面內(nèi)；所述第一驅(qū)動電 機2、第一剛性聯(lián)軸器3和第一扭矩傳感器6的軸線在一條直線上，所述第二主軸箱14、第 二剛性聯(lián)軸器15、第二扭矩傳感器16、第三剛性聯(lián)軸器17和第二驅(qū)動電機18的軸線也在 一條直線上，兩條直線平行，且均與第一導(dǎo)軌1和第二導(dǎo)軌8垂直。
[0035] 所述第一主軸箱10的輸出端用于安裝第一試件11，所述第二主軸箱14的輸出端 用于安裝第二試件12,通過調(diào)節(jié)第一支撐板4和第二支撐板13在各自導(dǎo)軌上的位置，第一 試件11和第二試件12的中心距可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，當(dāng)兩試件表面接觸時，可進(jìn)行接觸式 的摩擦副實驗，分別模擬純滾動、純滑動、滾滑結(jié)合運動、正向/反向傳動、擠壓等多種相對 運動狀況，當(dāng)兩試件中心距較大時，即可進(jìn)行鏈輪、皮帶輪等非接觸式傳動系統(tǒng)性能測試。
[0036] 所述萬向聯(lián)軸器7在試件加載和磨損狀態(tài)下仍可保證所連兩軸的平行度、消除傳 動軸過長而形成的內(nèi)應(yīng)力。
[0037] 具體實施時，所述第一扭矩傳感器6和第二扭矩傳感器16均采用非接觸式雙量程 扭矩傳感器，第一扭矩傳感器6的第一量程是100N ·ηι，第二量程是ΙΟΝ ·ηι，第二扭矩傳感器 16的第一量程是500Ν ·πι，第二量程是50Ν ·πι，根據(jù)實驗類型選擇合適的量程可以提高測量 精度；所述振動加速度傳感器是微型三軸加速度計，安裝在兩輸出主軸上靠近摩擦副端，用 于檢測兩試件在三個方向的振動加速度；所述溫度傳感器采用非接觸式的紅外線檢測溫度 傳感器，其探頭安裝在兩試件接觸處上方，探頭與被測試件的距離可自如調(diào)節(jié)，用于檢測摩 擦實驗時兩試件接觸處的溫度；所述位移傳感器一端安裝在第二導(dǎo)軌8上，另一端安裝在 第二支撐板13上，通過檢測光柵位移可以得到兩主軸軸心線的中心距，相應(yīng)的磨損量可通 過試件材料種類和試件尺寸得出；所述壓力傳感器設(shè)置于加載電動缸9上靠近第一主軸箱 10的輸出端，用于檢測加載電動缸9輸出的加載力；所述潤滑系統(tǒng)包括潤滑油供給系統(tǒng)和 潤滑油回收系統(tǒng)，供給潤滑油主要用于兩試件構(gòu)成的摩擦副的潤滑，供油流量大小、供油溫 度、潤滑油種類等潤滑條件可控，潤滑油回收系統(tǒng)則及時將用過的潤滑油重新回收過濾以 循環(huán)利用；所述冷卻系統(tǒng)用于解決第一驅(qū)動電機2和第二驅(qū)動電機18因長時間工作后出現(xiàn) 的溫度過高問題；所述總控計算機不僅負(fù)責(zé)收集各傳感器檢測到的數(shù)據(jù)并由內(nèi)置分析軟件 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理和輸出，而且可以通過直接在計算機界面輸入?yún)?shù)來控制加載電動缸9 的加載力、第一驅(qū)動電機2主軸轉(zhuǎn)速和第二驅(qū)動電機18的主軸轉(zhuǎn)速。
[0038] 為增加實驗靈活性，第一試件11采用多用途裝卡塊的結(jié)構(gòu)形式以過盈配合的配 合方式用花鍵固定在第一主軸箱10的輸出端，多用途裝卡塊的結(jié)構(gòu)如圖3所示，旋轉(zhuǎn)第一 主軸至不同角度位置并鎖緊，則可以利用裝卡塊的特定面結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同接觸類型的摩擦實 驗，如單線接觸（環(huán)塊）、多線接觸、面接觸摩擦實驗。
[0039] 具體實施時，所述加載電動缸9具備輸出行程控制功能，其輸出端由加載裝置內(nèi) 部的精密絲桿精確調(diào)節(jié)，能實時測量輸出端的行程，具體可以優(yōu)先選用型號為GSX40的產(chǎn) 品，結(jié)合位移傳感器可得到第一試件11和第二試件12的中心距變化，磨損量可通過試件材 料種類和試件尺寸得出。在實驗過程中，若試件表面被磨損而導(dǎo)致兩相對旋轉(zhuǎn)摩擦的試件 中心距發(fā)生改變，加載電動缸9可以保證加載力的恒定。加載電動缸9除了可以常力加載， 還可以以階梯變力或任意可控變力實現(xiàn)力的加載。
[0040] 具體實施時，第一驅(qū)動電機2和第二驅(qū)動電機18的主軸可以定速或可控變速旋 轉(zhuǎn)，從而兩試件的滾滑比不變或可控變化。
[0041] 實施例1 :
[0042] 本實施例為采用本發(fā)明實驗臺進(jìn)行多用途裝卡塊與圓環(huán)多線或單線接觸摩擦實 驗，如圖4和圖5。此時，將多用途裝夾塊安裝于第一主軸箱10的輸出端、圓環(huán)安裝于第二 主軸箱14的輸出端，將第一主軸旋轉(zhuǎn)至圖4所示位置并鎖定，調(diào)整兩試件中心距至接觸狀 態(tài)，啟動實驗臺總開關(guān)，啟動第一驅(qū)動電機2和第二驅(qū)動電機18,開啟潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)， 可進(jìn)行多用途裝卡塊與圓環(huán)多線接觸摩擦實驗；使用同一個多用途裝卡塊，僅需將第一主 軸旋轉(zhuǎn)90°至圖5所示位置并鎖定，重新調(diào)整兩試件中心距至接觸狀態(tài)，則可進(jìn)行多用途 裝卡塊與圓環(huán)單線接觸摩擦實驗，也即環(huán)塊摩擦實驗。
[0043] 實施例2 :
[0044] 本實施例為采用本發(fā)明實驗臺進(jìn)行滾動軸承摩擦實驗，如圖6。此時，將多用途裝 夾塊安裝于第一主軸箱10的輸出端、滾動軸承安裝于第二主軸箱14的輸出端，將第一主軸 旋轉(zhuǎn)至圖6所示位置并鎖定，其余操作過程可參照實施例1。
[0045] 實施例3 :
[0046] 本實施例為采用本發(fā)明實驗臺進(jìn)行平行軸齒輪嚙合傳動實驗，如圖7和圖8。圖7 為直齒齒輪嚙合傳動實驗，圖8為斜齒齒輪嚙合傳動實驗。此時，將將兩個直齒齒輪或斜齒 齒輪分別安裝在第一主軸箱10和第二主軸箱14的輸出端，其余操作過程可參照實施例1。
[0047] 實施例4 :
[0048] 本實施例為采用本發(fā)明實驗臺進(jìn)行帶傳動實驗，如圖9。選取適當(dāng)類型的兩帶輪作 為第一試件11和第二試件12,然后在帶輪上纏以皮帶，調(diào)整兩帶輪中心距至皮帶松緊程度 合適位置，其余操作過程可參照實施例1。
[0049] 實施例5 :
[0050] 本實施例為采用本發(fā)明實驗臺進(jìn)行鏈傳動實驗，如圖10。選取適當(dāng)類型的鏈輪作 為第一試件11和第二試件12,然后在鏈輪上裝上鏈條，調(diào)整兩鏈輪中心距至鏈條松緊程度 合適位置，其余操作過程可參照實施例1。
[0051] 實施例6:
[0052] 本實施例為采用本發(fā)明實驗臺進(jìn)行板材擠壓傳動與摩擦學(xué)實驗，如圖11。將第一 試件11和第二試件12均置換為滾子并控制滾子間距離，在兩滾動滾子之間放入某種板材， 其余操作過程可參照實施例1。
[0053] 實施例7 :
[0054] 本實施例為采用本發(fā)明實驗臺進(jìn)行圓環(huán)-圓環(huán)、圓環(huán)-鼓形環(huán)、鼓形環(huán)-鼓形環(huán)三 種高副摩擦實驗，如圖12。該實驗臺可進(jìn)行多種高副摩擦實驗，具體包括球-圓環(huán)、球-球、 球-鼓形環(huán)、球-凹形環(huán)、圓錐滾子-圓錐滾子、圓環(huán)-圓環(huán)、圓環(huán)-鼓形環(huán)、鼓形環(huán)-鼓形 環(huán)、圓環(huán)-塊等實驗，針對不同類型的實驗，僅需將第一試件11或/和第二試件12置換為 不同類型零件即可，其余操作過程可參照實施例1。
[0055] 實施例8 :
[0056] 本實施例為采用本發(fā)明實驗臺進(jìn)行扇形凹面塊-圓柱滾子、扇形凹環(huán)-鼓形滾子 兩種高副摩擦實驗，如圖13和圖14。圖13為扇形凹面塊-圓柱滾子摩擦實驗，圖14為扇 形凹環(huán)-鼓形滾子摩擦實驗。該實驗臺可進(jìn)行多種低副摩擦實驗，具體包括扇形凹面塊-圓 柱滾子、扇形凹環(huán)-鼓形滾子等低副摩擦實驗，針對不同類型的實驗，僅需將第一試件11或 /和第二試件12置換為不同類型零件即可，其余操作過程可參照實施例1。
[0057] 此外，在第一試件11和第二試件12裝卡孔內(nèi)及裝卡面上加絕緣片，即可實現(xiàn)各種 發(fā)電機類零部件、電加工設(shè)備零部件、電刷、繼電器、開關(guān)等零部件的電接觸傳動與摩擦學(xué) 實驗。
[0058] 具體實施時，各個傳感器均連接到總控計算機，實驗過程中的載荷、轉(zhuǎn)速、扭矩、位 移、溫度、振動加速度等參數(shù)將直接顯示在計算機界面，相關(guān)分析軟件可對這些參數(shù)進(jìn)行監(jiān) 控、調(diào)整和處理，從而可得知實驗過程中試件表面形貌變化、摩擦磨損、摩擦功耗、應(yīng)力等變 化情況。
[0059] 本實驗臺解決了大部分實驗臺單一純滾動、純滑動的問題，可進(jìn)行滾動、滾滑、擠 壓等多種摩擦形式的實驗；解決了大部分實驗臺不能對溫度、載荷、轉(zhuǎn)速以外的振動、轉(zhuǎn)矩 等參數(shù)的在線檢測問題；解決了大部分實驗臺僅單一主軸可旋轉(zhuǎn)問題；解決了大部分實驗 臺主軸軸線中心距不可調(diào)或只能微調(diào)的問題；解決了現(xiàn)有實驗臺僅能進(jìn)行不同零件、材料 摩擦學(xué)實驗的問題，本實驗臺可同時進(jìn)行齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動、板材擠壓和電接觸等 傳動實驗。
[0060] 最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制技術(shù)方 案，盡管 申請人:參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解，那些對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍， 均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1. 一種多用途機械零部件傳動與摩擦實驗臺，該實驗臺包括第一導(dǎo)軌（1)、第一驅(qū)動 電機（2)、第一剛性聯(lián)軸器（3)、第一支撐板（4)、第一支撐板滑動驅(qū)動電機（5)、第一扭矩 傳感器（6)、萬向聯(lián)軸器（7)、第二導(dǎo)軌（8)、加載電動缸（9)、第一主軸箱（10)、第一試件 (11)、第二試件（12)、第二支撐板（13)、第二主軸箱（14)、第二剛性聯(lián)軸器（15)、第二扭矩 傳感器（16)、第三剛性聯(lián)軸器（17)、第二驅(qū)動電機（18)、機座（19)、振動加速度傳感器、溫 度傳感器、位移傳感器、壓力傳感器、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及總控計算機，其特征是：所述 第一導(dǎo)軌（1)設(shè)置在機座（19)上，第二導(dǎo)軌（8)設(shè)置在第一支撐板（4)上，且與第一導(dǎo)軌 (1) 平行；所述第一驅(qū)動電機（2)和第一扭矩傳感器（6)通過第一剛性聯(lián)軸器（3)聯(lián)接，所 述第一扭矩傳感器（6)和第一主軸箱（10)通過萬向聯(lián)軸器（7)聯(lián)接，然后一起固定于受第 一支撐板滑動驅(qū)動電機（5)驅(qū)動的第一支撐板（4)上；固定于第二支撐板（13)上的第一主 軸箱（10)與加載電動缸（9)連接，在加載電動缸（9)的加載下，第一主軸箱（10)能沿第二 導(dǎo)軌（8)方向移動；第二主軸箱（14)和第二扭矩傳感器（16)通過第二剛性聯(lián)軸器（15)聯(lián) 接，第二扭矩傳感器（16)和第二驅(qū)動電機（18)通過第三剛性聯(lián)軸器（17)聯(lián)接，然后一起 固定于機座（19)上；為確保運動平行性、提高檢測的準(zhǔn)確性和精確度，所述第一驅(qū)動電機 (2) 、第一剛性聯(lián)軸器（3)、第一扭矩傳感器（6)、萬向聯(lián)軸器（7)、第一主軸箱（10)、第一試 件（11)、第二試件（12)、第二主軸箱（14)、第二剛性聯(lián)軸器（15)、第二扭矩傳感器（16)、第 三剛性聯(lián)軸器（17)和第二驅(qū)動電機（18)的軸線均設(shè)置在同一個水平面內(nèi)；所述第一驅(qū)動 電機（2)、第一剛性聯(lián)軸器（3)和第一扭矩傳感器（6)的軸線在一條直線上，所述第二主軸 箱（14)、第二剛性聯(lián)軸器（15)、第二扭矩傳感器（16)、第三剛性聯(lián)軸器（17)和第二驅(qū)動電 機（18)的軸線也在一條直線上，兩條直線平行，且均與第一導(dǎo)軌（1)和第二導(dǎo)軌（8)垂直。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多用途機械零部件傳動與摩擦實驗臺，其特征在于：所 述第一主軸箱（10)的輸出端用于安裝第一試件（11)，所述第二主軸箱（14)的輸出端用于 安裝第二試件（12)，通過調(diào)節(jié)第一支撐板（4)和第二支撐板（13)在各自導(dǎo)軌上的位置，第 一試件（11)和第二試件（12)的中心距可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，調(diào)整兩試件中心距至兩試件 接觸，該實驗臺可進(jìn)行摩擦實驗，調(diào)整兩試件至中心距合適位置，該實驗臺可進(jìn)行帶傳動、 鏈傳動等傳動實驗。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多用途機械零部件傳動與摩擦實驗臺，其特征在于：所 述萬向聯(lián)軸器（7)在試件加載和磨損狀態(tài)下仍可保證所連兩軸的平行度、消除傳動軸過長 而形成的內(nèi)應(yīng)力。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多用途機械零部件傳動與摩擦實驗臺，其特征在于：所 述第一扭矩傳感器（6)和第二扭矩傳感器（16)均采用非接觸式雙量程扭矩傳感器，根據(jù)實 驗類型選擇合適的量程可以提高測量精度；所述振動加速度傳感器是微型三軸加速度計， 安裝在兩輸出主軸上靠近摩擦副端，用于檢測兩試件在三個方向的振動加速度；所述溫度 傳感器采用非接觸式的紅外線檢測溫度傳感器，其探頭安裝在兩試件接觸處上方，探頭與 被測試件的距離可自如調(diào)節(jié)，用于檢測摩擦實驗時兩試件接觸處的溫度；所述位移傳感器 一端安裝在第二導(dǎo)軌（8)上，另一端安裝在第二支撐板（13)上，通過檢測光柵位移可以得 到兩主軸軸心線的中心距，相應(yīng)的磨損量可通過試件材料種類和試件尺寸得出；所述壓力 傳感器設(shè)置于加載電動缸（9)上靠近第一主軸箱（10)的輸出端，用于檢測加載電動缸（9) 輸出的加載力；所述潤滑系統(tǒng)包括潤滑油供給系統(tǒng)和潤滑油回收系統(tǒng)，供給潤滑油主要用 于兩試件構(gòu)成的摩擦副的潤滑，供油流量大小、供油溫度、潤滑油種類等潤滑條件可控，潤 滑油回收系統(tǒng)則及時將用過的潤滑油重新回收過濾以循環(huán)利用；所述冷卻系統(tǒng)用于解決第 一驅(qū)動電機（2)和第二驅(qū)動電機（18)因長時間工作后出現(xiàn)的溫度過高問題；所述總控計 算機不僅負(fù)責(zé)收集各傳感器檢測到的數(shù)據(jù)并由內(nèi)置分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理和輸出， 而且可以通過直接在計算機界面輸入?yún)?shù)來控制加載電動缸（9)的加載力、第一驅(qū)動電機 (2)主軸轉(zhuǎn)速和第二驅(qū)動電機（18)的主軸轉(zhuǎn)速。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多用途機械零部件傳動與摩擦實驗臺，其特征在于：第 一試件（11)采用多用途裝卡塊的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行裝卡，多用途裝夾塊采用過盈配合的方式 用花鍵固定在第一主軸箱（10)的輸出端，旋轉(zhuǎn)第一主軸至不同角度位置并鎖緊，則可以利 用裝卡塊的特定面結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同接觸類型的摩擦實驗，如單線接觸（環(huán)塊）、多線接觸、面 接觸摩擦實驗。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多用途機械零部件傳動與摩擦實驗臺，其特征在于：當(dāng) 進(jìn)行多用途裝卡塊與圓環(huán)多線或單線接觸摩擦實驗時，需要將多用途裝卡塊固定在第一主 軸箱（10)的輸出端、圓環(huán)安裝在第二主軸箱（14)的輸出端。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多用途機械零部件傳動與摩擦實驗臺，其特征在于：當(dāng) 進(jìn)行滾動軸承摩擦實驗時，需要將多用途裝卡塊固定在第一主軸箱（10)的輸出端、滾動軸 承安裝在第二主軸箱（14)的輸出端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多用途機械零部件傳動與摩擦實驗臺，其特征在于：當(dāng) 進(jìn)行平行軸齒輪嚙合傳動實驗時，需要將兩個直齒齒輪或斜齒齒輪分別安裝在第一主軸箱 (10)和第二主軸箱（14)的輸出端。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多用途機械零部件傳動與摩擦實驗臺，其特征在于：當(dāng) 進(jìn)行帶傳動實驗時，需要將兩個帶輪分別安裝在第一主軸箱（10)和第二主軸箱（14)的輸 出端，然后在帶輪上纏以皮帶。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多用途機械零部件傳動與摩擦實驗臺，其特征在于：當(dāng) 進(jìn)行鏈傳動實驗時，需要將兩個鏈輪分別安裝在第一主軸箱（10)和第二主軸箱（14)的輸 出端，然后在鏈輪上裝上鏈條。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多用途機械零部件傳動與摩擦實驗臺，其特征在于：當(dāng) 進(jìn)行板材擠壓傳動與摩擦學(xué)實驗時，需要將兩個滾子分別安裝在第一主軸箱（10)和第二 主軸箱（14)的輸出端，調(diào)整滾子間距并在兩滾子之間放入板材。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多用途機械零部件傳動與摩擦實驗臺，其特征在于：通 過將第一試件（11)和第二試件（12)置換為不同類型零件，該實驗臺可進(jìn)行多種高副摩擦 實驗，具體包括球 -圓環(huán)、球-球、球-鼓形環(huán)、球-凹形環(huán)、圓錐滾子 -圓錐滾子、圓環(huán)-圓 環(huán)、圓環(huán)-鼓形環(huán)、鼓形環(huán)-鼓形環(huán)、圓環(huán)-塊等高副摩擦實驗。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多用途機械零部件傳動與摩擦實驗臺，其特征在于：通 過將第一試件（11)和第二試件（12)置換為不同類型零件，該實驗臺可進(jìn)行多種低副摩擦 實驗，具體包括扇形凹面塊-圓柱滾子、扇形凹環(huán)-鼓形滾子等低副摩擦實驗。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多用途機械零部件傳動與摩擦實驗臺，其特征在于：通 過在第一試件（11)和第二試件（12)裝卡孔內(nèi)及裝卡面上加裝絕緣片，該實驗臺可實現(xiàn)各 種發(fā)電機類零部件、電加工設(shè)備零部件、電刷、繼電器、開關(guān)等零部件的電接觸傳動與摩擦 學(xué)實驗。
【文檔編號】G01N3/56GK104155102SQ201410335820
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】孟凡明, 劉忠, 程志濤, 王劍, 王茜 申請人:重慶大學(xué)