本發(fā)明涉及一種花鍵副微動(dòng)磨損試驗(yàn)臺(tái)，屬于機(jī)械工程中微動(dòng)摩擦學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

微動(dòng)是指兩接觸物體之間發(fā)生的極小振幅（微米量級(jí)）的運(yùn)動(dòng)，通常發(fā)生在一個(gè)振動(dòng)環(huán)境下的近似緊密配合的接觸表面。在微動(dòng)的作用下，兩接觸體表面會(huì)發(fā)生摩擦磨損，導(dǎo)致緊密的機(jī)械構(gòu)件間發(fā)生咬合、松動(dòng)等不良影響，同時(shí)，微動(dòng)也能加速裂紋的萌生、擴(kuò)展，使構(gòu)件發(fā)生疲勞斷裂而失效。微動(dòng)現(xiàn)象在許多工業(yè)重要部門廣泛存在，已成為引起一些關(guān)鍵配合零部件失效的主要原因之一。

花鍵副是一種用來傳遞扭矩與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械零部件，廣泛應(yīng)用于機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、汽車、機(jī)床、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械及一般機(jī)械傳動(dòng)裝置中；在實(shí)際情況下，由于加工制造誤差、裝配誤差和振動(dòng)等因素的影響，花鍵副常因?yàn)樘幱诓粚?duì)中狀態(tài)下發(fā)生微動(dòng)磨損而失效，嚴(yán)重影響了花鍵副的使用壽命、可靠性與安全性，因此需要這樣一種花鍵副微動(dòng)磨損試驗(yàn)臺(tái)，能夠研究分析花鍵副在不對(duì)中工況下微動(dòng)磨損情況，為花鍵副的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種花鍵副微動(dòng)磨損試驗(yàn)臺(tái)，該試驗(yàn)臺(tái)可以調(diào)節(jié)花鍵副的角向與徑向不對(duì)中量，能進(jìn)行花鍵副在角向不對(duì)中、徑向不對(duì)中以及復(fù)合不對(duì)中情況下的微動(dòng)磨損試驗(yàn)，對(duì)研究花鍵副的微動(dòng)磨損行為具有重要的作用。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種花鍵副微動(dòng)磨損試驗(yàn)臺(tái)，包括電機(jī)、扭矩傳感器、精密電動(dòng)角位移臺(tái)、精密電動(dòng)三維平移臺(tái)、加載器及數(shù)據(jù)采集控制裝置，所述的電機(jī)輸出軸與扭矩傳感器連接，扭矩傳感器與內(nèi)花鍵試樣連接，外花鍵試樣與所述的萬向節(jié)連接，外花鍵試樣與內(nèi)花鍵試樣配合組成花鍵副，外花鍵試樣與內(nèi)花鍵試樣分別安裝在兩軸承座上；外花鍵試樣與加載器連接；安裝外花鍵試樣的軸承座固定在精密電動(dòng)三維平移臺(tái)上，精密電動(dòng)角位移臺(tái)安裝在精密電動(dòng)角位移臺(tái)上；所述的扭矩傳感器、精密電動(dòng)三維平移臺(tái)和精密電動(dòng)角位移臺(tái)分別與數(shù)據(jù)采集控制裝置連接。

上述的花鍵副微動(dòng)磨損試驗(yàn)臺(tái)中，所述的外花鍵試樣通過萬向節(jié)與加載器連接。

上述的花鍵副微動(dòng)磨損試驗(yàn)臺(tái)中，所述的精密電動(dòng)角位移臺(tái)的分辨率為0.0005°，旋轉(zhuǎn)角度范圍為±15°。

上述的花鍵副微動(dòng)磨損試驗(yàn)臺(tái)中，所述的精密電動(dòng)三維平移臺(tái)的分辨率為0.5μm，行程范圍為±10mm。

上述的花鍵副微動(dòng)磨損試驗(yàn)臺(tái)中，所述的加載器采用的是磁粉制動(dòng)器、盤式制動(dòng)器或其它摩擦和非摩擦式制動(dòng)器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明可以接近真實(shí)的模擬花鍵副在各種工況下（如扭矩、轉(zhuǎn)速、角向不對(duì)中量、徑向不對(duì)中量、復(fù)合不對(duì)中量等）的微動(dòng)磨損行為，進(jìn)而對(duì)在不對(duì)中情況下花鍵副的微動(dòng)特性進(jìn)行分析，提出改善花鍵副微動(dòng)磨損的方法和措施，提高花鍵副的抗微動(dòng)磨損能力，延長花鍵副的使用壽命；因此，本發(fā)明對(duì)研究花鍵副的微動(dòng)磨損行為具有重要的作用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，本發(fā)明包括底座1、支座4、支座6、電機(jī)2、扭矩傳感器3、軸承座5、軸承座9、精密電動(dòng)角位移臺(tái)7、精密電動(dòng)三維平移臺(tái)8、萬向節(jié)10、加載器11及數(shù)據(jù)采集控制裝置14。所述的底座1上固定有電機(jī)2、加載器11、支座4和支座6，所述電機(jī)2的輸出軸與扭矩傳感器3的一端連接，扭矩傳感器3的另一端與內(nèi)花鍵試樣12連接，內(nèi)花鍵試樣12支撐在軸承座5上，軸承座5安裝在支座4上。所述的外花鍵試樣13與內(nèi)花鍵試樣12配合，外花鍵試樣13通過萬向節(jié)10與加載器11連接。外花鍵試樣13支撐在軸承座9上，軸承座9安裝在精密電動(dòng)三維平移臺(tái)8上，精密電動(dòng)三維平移臺(tái)8安裝在精密電動(dòng)角位移臺(tái)7上，精密電動(dòng)角位移臺(tái)7安裝在支座6上。所述的扭矩傳感器3、精密電動(dòng)角位移臺(tái)7及精密電動(dòng)三維平移臺(tái)8分別與數(shù)據(jù)采集控制裝置14連接。

所述的精密電動(dòng)角位移臺(tái)7由數(shù)據(jù)采集控制裝置14控制繞Y軸旋轉(zhuǎn)一定角度，使外花鍵試樣13相對(duì)于內(nèi)花鍵試樣12產(chǎn)生一定角度的角向不對(duì)中量。所述的精密電動(dòng)三維平移臺(tái)8在數(shù)據(jù)采集控制裝置14控制下可沿Y方向（徑向不對(duì)中方向Ⅰ）和Z方向（徑向不對(duì)中方向Ⅱ）平移，使外花鍵試樣13相對(duì)于內(nèi)花鍵試樣12沿Y方向或Z方向產(chǎn)生一定位移的徑向不對(duì)中量。

所述的精密電動(dòng)角位移臺(tái)7具有高負(fù)載能力，采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，內(nèi)有精研蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，定位精度高，分辨率為0.0005°，旋轉(zhuǎn)角度范圍為±15°，采用運(yùn)動(dòng)控制器可對(duì)其旋轉(zhuǎn)角位移實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，用來調(diào)節(jié)花鍵副角向不對(duì)中量。

所述的精密電動(dòng)三維平移臺(tái)8，采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，內(nèi)有精研絲杠及精密導(dǎo)軌導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，定位精度高，分辨率為0.5μm，行程范圍為±10mm，采用運(yùn)動(dòng)控制器可對(duì)其平移方向和位移大小實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，用來調(diào)節(jié)花鍵副徑向不對(duì)中量。

本發(fā)明的使用時(shí)，具體步驟如下：

1、將外花鍵試樣13與內(nèi)花鍵試樣12分別安裝在所述的軸承座9和軸承座5上；

2、啟動(dòng)電機(jī)2，調(diào)節(jié)加載器11，使外花鍵試樣13與內(nèi)花鍵試樣12組成的花鍵副在較低轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動(dòng)，打表測(cè)量內(nèi)外花鍵副的運(yùn)動(dòng)軌跡，通過數(shù)據(jù)采集控制裝置14調(diào)節(jié)控制精密電動(dòng)角位移臺(tái)7和精密電動(dòng)三維平移臺(tái)8使花鍵副完全對(duì)中，并記錄花鍵副完全對(duì)中時(shí)精密電動(dòng)角位移臺(tái)7和精密電動(dòng)三維平移臺(tái)8的行程位置參數(shù)；

3、以花鍵副完全對(duì)中時(shí)的行程位置參數(shù)為零點(diǎn)，通過數(shù)據(jù)采集控制裝置14控制精密電動(dòng)角位移臺(tái)7和精密電動(dòng)三維平移臺(tái)8，根據(jù)試驗(yàn)需要，使外花鍵試樣13相對(duì)于內(nèi)花鍵試樣12產(chǎn)生一定的角向不對(duì)中量、徑向不對(duì)中量或復(fù)合不對(duì)中量，并保持恒定；

4、調(diào)節(jié)控制電機(jī)2和加載器11，保證花鍵副在試驗(yàn)所需扭矩與轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，便可進(jìn)行花鍵副在不對(duì)中情況下的微動(dòng)磨損試驗(yàn)研究。

實(shí)施例結(jié)果表明，采用本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)花鍵副在角向不對(duì)中、徑向不對(duì)中和復(fù)合不對(duì)中情況下的微動(dòng)磨損試驗(yàn)，可以調(diào)節(jié)控制不對(duì)中量、扭矩、轉(zhuǎn)速和運(yùn)行時(shí)間，接近真實(shí)的模擬花鍵副在各種工況下（如扭矩、轉(zhuǎn)速、角向不對(duì)中量、徑向不對(duì)中量、復(fù)合不對(duì)中量等）的微動(dòng)磨損行為，對(duì)研究花鍵副的微動(dòng)磨損行為具有重要的作用。