空间机构齿轮传动副润滑方案优选试验装置

摘要

本发明公开了一种空间机构齿轮传动副润滑方案优选试验装置，包括磁粉制动器、若干个齿轮试验箱、真空罐、磁流体密封轴、力矩传感器和驱动电机，磁粉制动器和若干个齿轮试验箱均设在真空罐中，磁流体密封轴固定在真空罐侧壁上；若干个齿轮试验箱依次连接，磁粉制动器与一端的齿轮试验箱连接，另一端齿轮试验箱与磁流体密封轴连接，磁流体密封轴经力矩传感器和驱动电机连接。本发明采用多个试验齿轮箱同时在真空环境下的对比试验，用于空间机构齿轮传动副润滑方案的优选，能缩短试验时间、降低试验成本；另外试验齿轮箱可通过调节齿轮啮合宽度的方式使各齿轮箱中齿轮试验件具有相同的接触应力，确保各齿轮试验件可在同等条件下试验。

说明书

技术领域

本发明涉及空间机构齿轮传动副真空试验技术领域，尤其是一种空间机构齿轮传动副润滑方案优选试验装置。

背景技术

空间相机调焦机构、天线指向机构、扫描机构以及空间机械臂等空间机构中大量使用齿轮传动副，常常需要根据这些机构中齿轮传动副的使用要求开展空间润滑方案优选工作。但直接使用整机进行试验存在试验成本高、周期长等缺点，因此需要针对空间机构中齿轮传动副使用要求的、试验周期短、成本低的齿轮部件级试验方法和装置。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种空间机构齿轮传动副润滑方案优选试验装置，可根据空间机构齿轮传动副的使用要求，在齿轮等效接触应力下开展润滑方案优选试验，具有试验周期短、成本低的特点。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种空间机构齿轮传动副润滑方案优选试验装置，包括磁粉制动器、若干个齿轮试验箱、真空罐、磁流体密封轴、力矩传感器和驱动电机，磁粉制动器和若干个齿轮试验箱均设在真空罐中，磁流体密封轴固定在真空罐侧壁上；若干个齿轮试验箱依次连接，磁粉制动器与一端的齿轮试验箱连接，另一端齿轮试验箱与磁流体密封轴连接，磁流体密封轴经力矩传感器和驱动电机连接。

进一步地，磁粉制动器、若干个齿轮试验箱、真空罐、磁流体密封轴、力矩传感器和驱动电机相互之间的连接均采用联轴器来连接。

进一步地，该齿轮试验箱由箱体、输入轴、输入齿轮、输出齿轮、输出轴、第一套筒和第二套筒组成，输入轴和输出轴均架设在箱体内，输入齿轮套设在输入轴上，输出齿轮套设在输出轴上，输入齿轮和输出齿轮啮合；第一套筒和第二套筒分别套设在输出齿轮两侧的输出轴上；输入轴的一端和输出轴的一端分别伸出箱体。

进一步地，输入齿轮和输出齿轮的传动比为1:1。

进一步地，第一套筒和第二套筒均为活动地套设在输出轴上，调节输入齿轮和输出齿轮之间的啮合宽度。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：采用多个试验齿轮箱同时在真空环境下的对比试验，用于空间机构齿轮传动副润滑方案的优选，并能缩短试验时间、降低试验成本；另外试验齿轮箱可通过调节齿轮啮合宽度的方式使各齿轮箱中齿轮试验件具有相同的接触应力，确保各齿轮试验件可在同等条件下试验，提高对比试验的可信度。

与现有技术相比的有益效果是：

1）进行等效接触应力下的齿轮部件级试验，不需要对空间机构整机进行试验，具有简单易行的优点；

2）可同时开展多组齿轮试验，进行空间机构齿轮传动副润滑方案优选，缩短试验时间、降低试验成本；

3）各齿轮箱中齿轮试验件的接触应力可以通过调节齿轮啮合宽度的方式实现，且啮合宽度的调节方式简单。

附图说明

图1是本发明空间机构齿轮传动副润滑方案优选试验装置的结构示意图；

图2是本发明齿轮试验箱的结构示意图。

图中：1－磁粉制动器、2、3、4、5－齿轮试验箱、6－磁流体密封轴、7－力矩传感器、8－驱动电机、9－联轴器、11－箱体、12－输入轴、13－输入齿轮、14－输出齿轮、15－输出轴、16－第一套筒、17－第二套筒。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1所示的一种空间机构齿轮传动副润滑方案优选试验装置，包括磁粉制动器1、若干个齿轮试验箱、真空罐10、磁流体密封轴6、力矩传感器7和驱动电机8，磁粉制动器1和若干个齿轮试验箱均设在真空罐10中，磁流体密封轴6固定在真空罐10侧壁上；若干个齿轮试验箱依次连接，磁粉制动器1与一端的齿轮试验箱2连接，另一端齿轮试验箱5与磁流体密封轴6连接，磁流体密封轴6经力矩传感器7和驱动电机8连接；上述零部件之间的连接均采用联轴器9来连接。

其中图1中所示的齿轮试验箱为四个：齿轮试验箱2、齿轮试验箱3、齿轮试验箱3和齿轮试验箱4；每个齿轮试验箱的结构如图2所示，由箱体11、输入轴12、输入齿轮13、输出齿轮14、输出轴15、第一套筒16和第二套筒17组成，输入轴12和输出轴15均架设在箱体11内，输入齿轮13套设在输入轴12上，输出齿轮14套设在输出轴15上，输入齿轮13和输出齿轮14啮合；第一套筒16和第二套筒17分别套设在输出齿轮14两侧的输出轴15上；输入轴12的一端和输出轴15的一端分别伸出箱体11。

输入齿轮13和输出齿轮14的传动比为1:1；第一套筒16和第二套筒17均为活动地套设在输出轴15上，调节输入齿轮13和输出齿轮14之间的啮合宽度。

上述装置的工作原理是：根据齿轮传动副的传递效率和空间机构齿轮传动副的力矩传递要求，可计算出等效接触应力下各齿轮箱中的齿轮啮合宽度，并可通过调整图2中第一套筒16和第二套筒17的轴向尺寸来实现齿轮啮合宽度的调节，保证各齿轮试验箱中齿轮试验件与空间机构中所使用齿轮传动副具有相同的齿轮接触应力，可同时开展多组齿轮在真空环境下的对比试验，用于空间机构齿轮传动副润滑方案的优选，达到缩短试验时间、降低试验成本的目的。

实施例

某空间机构中有一对齿轮传动副，需要对其的空间润滑方案进行优选，备选方案共四种，需要同时实施于四个齿轮试验箱中进行试验，根据该机构中齿轮副扭矩传动需求，计算得其等效接触应力下试验齿轮箱在加载扭矩为10Nm时的齿轮啮合宽度为6mm，则可根据本发明试验方法和装置，其试验实施步骤如下：

1）将实施了润滑方案一的齿轮副装入如图1所示的齿轮试验箱2中，磁粉制动器1施加负载扭矩T₂=10Nm，调节图1中齿轮试验箱2中的如图2所示的第一套筒6和第二套筒7的轴向尺寸使其齿轮啮合宽度为B₂=6mm；

2）将实施了润滑方案二的齿轮副装入如图1所示的齿轮试验箱3中，根据事先获知的齿轮试验箱2的传递效率η₂=95%，可计算得到图1中齿轮试验箱3上的输出扭矩T₃=T₂/η₂=10.53Nm，则根据比例关系可计算得图1中齿轮试验箱3的齿轮啮合宽度B₃=T₃*B₂/T₂=6.32mm，调节图1中齿轮试验箱3中如图2所示的第一套筒6和第二套筒7的轴向尺寸使其齿轮啮合宽度为B₃=6.32mm；

3）将实施了润滑方案三的齿轮副装入如图1所示的齿轮试验箱4中，根据事先获知的齿轮试验箱3的传递效率η₃=95%，可计算得到图1中齿轮试验箱4上的输出扭矩T₄=T₃/η₃=11.08Nm，则根据比例关系可计算得图1中齿轮试验箱4的齿轮啮合宽度B₄=T₄*B₃/T₃=6.65mm，调节图1中齿轮试验箱4中如图2所示的第一套筒6和第二套筒7的轴向尺寸使其齿轮啮合宽度为B₄=6.65mm；

4）将实施了润滑方案四的齿轮副装入如图1所示的齿轮试验箱5中，根据事先获知的齿轮试验箱4的传递效率η₄=95%，可计算得到图1中齿轮试验箱5上的输出扭矩T₅=T₄/η₄=11.66Nm，则根据比例关系可计算得图1中齿轮试验箱5的齿轮啮合宽度B₅=T₅*B₄/T₄=7.00mm，调节图1中齿轮试验箱5中如图2所示的第一套筒6和第二套筒7的轴向尺寸使其齿轮啮合宽度为B₅=7.00mm；

5）根据事先获知的齿轮试验箱5的传递效率η₅=95%，和图1中真空罐10上磁流体密封轴6的摩擦力矩T₀=0.2Nm，可计算得到试验中图1所示扭矩传感器7的示值需为T=T₅/η₅+ T₀=12.47Nm；

6）按图1连接试验装置并抽真空，当真空度满足试验要求时，开启驱动电机8，调节磁粉制动器的加载电流，使扭矩传感器7的示值为12.47Nm，开始试验；

7）试验中检测扭矩传感器7示值，确保试验的有效性，待达到试验完成的条件后，打开真空罐，取出采用四种不同润滑方案的试验齿轮箱，分析比较针对该机构齿轮传动副最优的空间润滑方案。

本发明空间机构齿轮传动副试验装置，1）采用传动比为1:1的试验齿轮箱，可同时开展多组齿轮在真空环境下的对比试验，用于空间机构齿轮传动副润滑方案的优选，并能缩短试验时间、降低试验成本；2）齿轮试验箱可通过调节齿轮啮合宽度的方式使各齿轮箱中齿轮试验件具有相同的接触应力，确保各齿轮试验件可在同等条件下试验，提高对比试验的可信度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。