挡圈抗剪切强度试验工装及试验方法

摘要

本发明提供了一种挡圈抗剪切强度试验工装，包括：压盘，所述压盘的上表面的中心位置安装有第一夹持件，所述压盘的下表面为半环形平面；顶盖，所述顶盖具有圆盘形的压合部和设置在所述压合部中心位置的螺纹杆；底座，所述底座具有同轴的上圆柱体和下圆柱体，所述上圆柱体的顶面半径小于所述下圆柱体的顶面半径，所述上圆柱体的顶面中心位置开有螺纹孔，所述下圆柱体的下表面的中心位置安装有第二夹持件；所述顶盖的螺纹杆与所述底座的螺纹孔实现螺纹连接，且所述压合部的半径等于所述上圆柱体的顶面的半径。本发明还提供了采用上述工装进行的挡圈抗剪切强度试验方法。本发明使得采用常规拉力试验机就能够对挡圈的抗剪切强度进行测量。

权利要求

1.一种挡圈抗剪切强度试验工装，其特征在于，包括：压盘，所述压盘的上表面的中心位置安装有第一夹持件，所述压盘的下表面为半环形平面；

顶盖，所述顶盖具有圆盘形的压合部和设置在所述压合部中心位置的螺纹杆；

底座，所述底座具有同轴的上圆柱体和下圆柱体，所述上圆柱体的顶面半径小于所述下圆柱体的顶面半径，所述上圆柱体的顶面中心位置开有螺纹孔，所述下圆柱体的下表面的中心位置安装有第二夹持件；

所述顶盖的螺纹杆与所述底座的螺纹孔实现螺纹连接，且所述压合部的半径等于所述上圆柱体的顶面的半径，同时小于挡圈的外径。

2.根据权利要求1所述的挡圈抗剪切强度试验工装，其特征在于，所述压盘为一端封闭的管状件，且所述管状件的侧壁从未封闭端开始被部分切除从而形成避让部。

3.根据权利要求2所述的挡圈抗剪切强度试验工装，其特征在于，所述避让部并未延伸至封闭端。

4.根据权利要求1所述的挡圈抗剪切强度试验工装，其特征在于，所述第一夹持件与所述压盘螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的挡圈抗剪切强度试验工装，其特征在于，所述第二夹持件与所述底座螺纹连接。

6.一种挡圈抗剪切强度试验方法，其特征在于，包括：采用如权利要求1至5中的任一项所述的挡圈抗剪切强度试验工装将待测挡圈的端面部分压紧在所述顶盖与所述上圆柱体的顶面之间；

将所述第一夹持件和所述第二夹持件连接到拉力试验机的施力部件的夹具上；

所述拉力试验机施加压力使所述压盘的下表面将所述待测挡圈压向所述下圆柱体直至所述待测挡圈产生塑性形变或者断裂，记录最大压力值；

获取抗剪切强度；

将所述抗剪切强度与所述待测挡圈的材料的许用抗剪切强度进行对比，判断待测挡圈抗剪切强度是否合格。

说明书

挡圈抗剪切强度试验工装及试验方法

技术领域

[0001] 本发明涉及挡圈强度检测领域，具体涉及挡圈抗剪切强度试验工装及试验方法。

背景技术

[0002] 如图1所示，变速箱中挡圈3承担着分隔不同档位的第一从动齿轮1和第二从动齿轮2及定位的作用，因此挡圈3承受第一从动齿轮1工作状态下较高的轴向力和两齿轮转动过程中挡圈3与齿轮之间相对较高的摩擦负荷。如图2所示，挡圈3上所受到的交变的轴向力f会造成挡圈3产生塑性形变甚至断裂，由此造成挡圈失效。

[0003] 当挡圈3在变速箱试验中失效时，在判定其热处理及材料、试验工况无问题的条件下，还要从挡圈3自身的性能上找出原因是急需解决的问题，此时需要试验来验证挡圈承受档位齿轮在档时传递的轴向力时抗剪切强度是否合格。

[0004] 在进行力学试验时最常用的设备就是拉力试验机，例如在授权公告号：CN 102778393 B、发明名称：“全自动拉力试验机”的中国发明专利和授权公告号：授权公告号CN 202974763 U、实用新型名称：“拉力试验机”的中国实用新型专利中所公开的。一般的拉力试验机，无论是液压驱动式还是电机驱动式，都是依靠拉力试验机的施力部件上的夹具来夹紧待测零部件，然后施力进行试验，因此如果直接采用拉力试验机的夹具夹紧挡圈3的话，则如图3所示，测量挡圈3在径向力F下的抗拉强度是合适的，但由于无法对挡圈3的端面
31施加压力，因此抗剪切强度无法测量。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种配合拉力试验机使用的工装及采用该工装进行试验的方法，从而能够更加精确地模拟挡圈所受轴向力，对挡圈抗剪切强度进行试验验证。

[0006] 为实现上述目的，本发明的实施例提供了如下技术方案：

[0007] 一种挡圈抗剪切强度试验工装，包括：压盘，所述压盘的上表面的中心位置安装有第一夹持件，所述压盘的下表面为半环形平面；顶盖，所述顶盖具有圆盘形的压合部和设置在所述压合部中心位置的螺纹杆；底座，所述底座具有同轴的上圆柱体和下圆柱体，所述上圆柱体的顶面半径小于所述下圆柱体的顶面半径，所述上圆柱体的顶面中心位置开有螺纹孔，所述下圆柱体的下表面的中心位置安装有第二夹持件；所述顶盖的螺纹杆与所述底座的螺纹孔实现螺纹连接，且所述压合部的半径等于所述上圆柱体的顶面的半径。

[0008] 优选地，所述压盘为一端封闭的管状件，且所述管状件的侧壁从未封闭端开始被部分切除从而形成避让部。

[0009] 优选地，所述避让部并未延伸至封闭端。

[0010] 优选地，所述第一夹持件与所述压盘螺纹连接。

[0011] 优选地，所述第二夹持件与所述底座螺纹连接。

[0012] 一种挡圈抗剪切强度试验方法，包括：

[0013] 采用如上所述的挡圈抗剪切强度试验工装将待测挡圈的端面部分压紧在所述顶盖与所述上圆柱体的顶面之间；

[0014] 将所述第一夹持件和所述第二夹持件连接到拉力试验机的施力部件的夹具上；

[0015] 所述拉力试验机施加压力使所述压盘的下表面将所述待测挡圈压向所述下圆柱体直至所述待测挡圈产生塑性形变或者断裂，记录最大压力值；

[0016] 获取抗剪切强度；

[0017] 将所述抗剪切强度与所述待测挡圈的材料的许用抗剪切强度进行对比，判断待测挡圈抗剪切强度是否合格。

[0018] 本发明采用顶盖与底座夹紧挡圈的一部分端面后，将第一夹持件和第二夹持件夹紧在拉力试验机的夹具上，以压盘的半环形的下表面顶住挡圈上剩余端面的一半，这样就精确地模拟了实际工作状态，拉力试验机所施加的压力经过压盘作用在半个挡圈上，从而使挡圈在轴向力的作用下发生塑性变形或者断裂，再计算出挡圈的抗剪切强度，从而能够判定挡圈的自身性能是否符合要求。

[0019] 进一步地，压盘上的避让部并不延伸至封闭端，而是在避让部与封闭端之间保留一部分材料，这就保证了压盘的整体强度。

附图说明

[0020] 接下来将结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细说明，其中：

[0021] 图1是变速箱中的挡圈装配示意图；

[0022] 图2是挡圈所受轴向力的受力分析图；

[0023] 图3是现有技术中拉力试验机对挡圈的施力图；

[0024] 图4是本发明的实施例的挡圈抗剪切强度试验工装的压盘的立体图；

[0025] 图5是本发明的实施例的挡圈抗剪切强度试验工装的顶盖的立体图；

[0026] 图6是本发明的实施例的挡圈抗剪切强度试验工装的底座的立体图；

[0027] 图7是采用本发明的实施例的挡圈抗剪切强度试验工装进行挡圈抗剪切强度试验的立体图；

[0028] 图8是采用本发明的实施例的挡圈抗剪切强度试验工装进行挡圈抗剪切强度试验的力-位移曲线图。

[0029] 上图中标记说明：1、第一从动齿轮，2、第二从动齿轮，3、挡圈，31、端面，100、压盘，110、压盘的上表面，120、侧壁，121、避让部，122、残余部，130、压盘的下表面，200、第一夹持件，300、顶盖，310、压合部，320、螺纹杆，400、底座，410、上圆柱体，411、上圆柱体的顶面，
412、螺纹孔，420、下圆柱体，421、下圆柱体的顶面，500、第二夹持件。

具体实施方式

[0030] 本实施例中的挡圈抗剪切强度试验工装主要包括压盘100、第一夹持件200、顶盖300、底座400和第二夹持件500五个部分。

[0031] 参考图4，压盘100的上表面110的中心位置通过焊接、螺纹连接、车削成型等方式安装有第一夹持件200，压盘100的下表面130为半环形平面。更具体地，压盘100是通过如下方式获得的：首先，压盘100为一管状件，且该管状件的一端以上表面110封闭，而下表面130处为未封闭端，该管状件的侧壁120从未封闭端的下表面130处开始被部分切除从而形成避让部121，由此使得压盘的下表面130成为半环形平面。同时，在切除时使避让部121并未延伸至封闭端的上表面110，而是在避让部121与压盘的上表面110之间的侧壁120上留有残余部122，残余部122能够保证压盘100具备足够的强度。

[0032] 参考图5，顶盖300具有圆盘形的压合部310和设置在压合部310中心位置的螺纹杆320。

[0033] 参考图6，底座400具有同轴的上圆柱体410和下圆柱体420，两个圆柱体层叠在一起，并且上圆柱体410的顶面411的半径小于下圆柱体420的顶面421的半径。在上圆柱体410的顶面411中心位置开有螺纹孔412。下圆柱体420的下表面的中心位置通过焊接、螺纹连接、车削一体成型等方式安装有第二夹持件500。

[0034] 参考图7，在试验时，将顶盖300的螺纹杆320穿过待测挡圈3的内孔，然后螺纹杆320与底座400的螺纹孔412实现螺纹连接，将待测挡圈3的端面31周向部分压紧在顶盖300的压合部310与底座400的上圆柱体410的顶面411之间，并且压合部310的半径等于上圆柱体410的顶面411的半径，同时小于挡圈3的外径。

[0035] 将挡圈3压装好后，将第一夹持件100和第二夹持件500连接到拉力试验机的施力部件的夹具上。参考图8，拉力试验机施加压力使压盘100的下表面130压在待测挡圈3的端面31上，这一状态精确地模拟了如图1所示的挡圈3的实际工作状态。压盘100将待测挡圈3压向下圆柱体420直至待测挡圈3产生塑性形变或者断裂，记录此时的最大压力值。在此过程中避让部121保持不与挡圈3的端面31接触。

[0036] 图8中示出了#1、#2、#3三个不同的挡圈3的力-位移曲线，每条曲线右侧的直线下降位置处所指示的压力值即为最大压力值，在此处挡圈3发生了塑性变形。

[0037] 下表为对#1、#2、#3挡圈进行抗剪切强度试验时所获得的最大压力值及所得的抗剪切强度表：

[0038]挡圈编号 最大压力 抗剪切强度
  kN MPa
#1 9.8 1200
#2 7.3 896
#3 16.7 2560

[0039] 在本实施例中，三个待测挡圈3所用的材料的许用抗剪切强度为1613MPa，通过上表中的数据与该许用抗剪切强度进行对比可知，#1与#2挡圈的抗剪切强度不合格，而#3的抗剪切强度合格。

[0040] 虽然本发明是结合以上实施例进行描述的，但本发明并不被限定于上述实施例，而只受权利要求的限定，本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化，但并不离开本发明的实质构思和范围。