本发明提供一种可快速换装的大功率锥齿轮综合性能试验台。本发明试验台包括变频电机、伺服电机、齿轮减速箱、左封闭圆柱齿轮箱、第一联轴器、第一扭矩转速传感器、主试锥齿轮副试验平台、第二联轴器、左封闭锥齿轮箱、第二扭矩转速传感器、右封闭锥齿轮箱、第三联轴器、陪试锥齿轮副试验平台、第三扭矩转速传感器、第四联轴器、右封闭圆柱齿轮箱、第五联轴器、第六联轴器、中间传递轴、本发明能在一个试验台上开展不同尺寸规格锥齿轮副啮合的高速动态、低速准静态和大扭矩工况下的试验，并能够满足长期频繁试验需要，可以对锥齿轮副的接触印痕、传递误差、传动效率特性进行试验，也可以用于研究安装距误差对锥齿轮副的啮合性能的影响。
1.一种可快速换装的大功率锥齿轮综合性能试验台，其特征在于，该试验台包括变频电机(1)、伺服电机(2)、齿轮减速箱(3)、左封闭圆柱齿轮箱(4)、第一联轴器(5)、第一扭矩转速传感器(6)、主试锥齿轮副试验平台(7)、第二联轴器(8)、左封闭锥齿轮箱(9)、第二扭矩转速传感器(10)、右封闭锥齿轮箱(11)、第三联轴器(12)、陪试锥齿轮副试验平台(13)、第三扭矩转速传感器(14)、第四联轴器(15)、右封闭圆柱齿轮箱(16)、第五联轴器(17)、第六联轴器(18)、中间传递轴(19)、第七联轴器(20)、液压扭矩加载器(21)、第八联轴器(22)、铸铁平台(23)和第九联轴器(24)；
变频电机(1)和伺服电机(2)固定在铸铁平台(23)左侧；变频电机(1)包括电机本体和变频电机底座(25)，变频电机(1)通过第九联轴器(24)与左封闭圆柱齿轮箱(4)进行连接实现高速动力输入，变频电机底座(25)通过螺栓与铸铁平台(23)固连；伺服电机(2)通过齿轮减速箱(3)中的内花键(27)与左封闭圆柱齿轮箱(4)上的外花键(26)进行花键连接实现低速动力输入；
试验台的动力通过变频电机(1)或伺服电机(2)输入，传递至左封闭圆柱齿轮箱(4)后再输出，左封闭圆柱齿轮箱(4)输出端通过第一联轴器(5)与第一扭矩转速传感器(6)进行连接，第一扭矩转速传感器(6)再通过螺栓与主试锥齿轮副输入轴法兰(30)进行连接，动力经主试锥齿轮副输入轴法兰(30)和主试锥齿轮副输入轴(48)传递给主试锥齿轮副(32)，实现主试锥齿轮副(32)的啮合和动力的转向传递；主试锥齿轮副输出轴(34)与左封闭锥齿轮箱输入轴(35)通过第二联轴器(8)进行连接，动力通过左封闭锥齿轮箱输入轴(35)传递到左封闭锥齿轮箱(9)中，再通过左封闭锥齿轮箱(9)内部的锥齿轮副啮合实现动力路径的转向；左封闭锥齿轮箱(9)的输出端与第二扭矩转速传感器(10)连接，然后连接右封闭锥齿轮箱(11)的输入端；动力在右封闭锥齿轮箱(11)中经过锥齿轮副的啮合通过右封闭锥齿轮箱输出轴(37)输出，右封闭锥齿轮箱输出轴(37)与陪试锥齿轮副输入轴(38)通过第三联轴器(12) 进行连接，动力通过陪试锥齿轮副输入轴(38)传递给陪试锥齿轮副(45)，实现陪试锥齿轮副(45)的啮合和动力的转向传递；陪试锥齿轮副输出轴(43)及陪试锥齿轮副输出轴法兰(40)通过螺栓连接第三扭矩转速传感器(14)，第三扭矩转速传感器(14)通过第四联轴器(15)与右封闭圆柱齿轮箱(16)输入端连接；动力先经过右封闭圆柱齿轮箱(16)输入端，再通过内部圆柱齿轮对实现平行反向输出，第五联轴器(17)与右封闭圆柱齿轮箱(16)输出端连接，再通过第六联轴器(18)连接中间传递轴(19)，中间传递轴(19)通过第七联轴器(20)连接液压扭矩加载器(21)；液压扭矩加载器(21)通过液压站实现整个功率流中扭矩的加载，并通过第八联轴器(22)与左封闭圆柱齿轮箱(4)输入端进行连接，完成整个试验平台的功率闭环；第一扭矩转速传感器(6)包括扭矩转速传感器和第一扭矩转速传感器底座(29)，第一扭矩转速传感器(6)通过第一扭矩转速传感器底座(29)支撑在铸铁平台(23)上；第二扭矩转速传感器(10)安装固定在封闭锥齿轮箱底座(36)上；第三扭矩转速传感器(14)包括扭矩转速传感器和第三扭矩转速传感器底座(41)，第三扭矩转速传感器(14)通过第三扭矩转速传感器底座(41)支撑在铸铁平台(23)上；中间传递轴(19)包括传递轴和中间传递轴支撑底座(63)，中间传递轴(19)通过中间传递轴支撑底座(63)支撑在铸铁平台(23)上；液压扭矩加载器(21)包括扭矩加载器和液压扭矩加载器支撑底座(64)，液压扭矩加载器(21)通过液压扭矩加载器支撑底座(64)支撑在铸铁平台(23)上；
主试锥齿轮副试验平台(7)和主试锥齿轮副(32)的配套机械机构与陪试锥齿轮副试验平台(13)和陪试锥齿轮副(45)的配套机械结构完全对称；主试锥齿轮副试验平台(7)通过螺栓固定在主试锥齿轮副试验平台底座(28)上，主试锥齿轮副试验平台底座(28)固定在铸铁平台(23)上，主试锥齿轮副输入轴(48)左端通过主试锥齿轮副输入轴法兰(30)与第一扭矩转速传感器(6)连接，另一端通过左固定轴承座(31)和左固定轴承座底座(49)支撑，主试锥齿轮副(32)分别通过过盈配合与主试锥齿轮副输入轴(48)和主试锥齿轮副输出轴(34)固连；主试锥齿轮副输出轴(34)一端通过两个左活动轴承座(33)支撑，另一端通过第二联轴器(8)与左封闭锥齿轮箱输入轴(35)连接；左活动轴承座(33)底部存在凹槽与主试锥齿轮副移动平台(47)上的导轨相配合实现左右滑动，主试锥齿轮副移动平台(47)底部存在T型和V型凸起块与主试锥齿轮副试验平台(7)上的T型滑槽(59)和V型滑槽(60)实现前后滑动；
陪试锥齿轮副试验平台(13)通过螺栓固定在陪试锥齿轮副试验平台底座(44)上，陪试锥齿轮副试验平台底座(44)固定在铸铁平台(23)上，陪试锥齿轮副输出轴(43)右端通过陪试锥齿轮副输出轴法兰(40)与第三扭矩转速传感器(14)连接，左端通过右固定轴承座(42)支撑在陪试锥齿轮副试验平台(13)上，陪试锥齿轮副(45)分别通过过盈配合与陪试锥齿轮副输入轴(38)和陪试锥齿轮副输出轴(43)固连；陪试锥齿轮副输入轴(38)一端通过两个右活动轴承座(39)支撑，另一端通过第三联轴器(12)与右封闭锥齿轮箱输出轴(37)连接；右活动轴承座(39)底部存在凹槽与陪试锥齿轮副移动平台(46)上的导轨相配合实现左右滑动，陪试锥齿轮副移动平台(46)底部存在T型和V型凸起块与陪试锥齿轮副试验平台(13)上的T型滑槽和V型滑槽实现前后滑动。
2.根据权利要求1所述的一种可快速换装的大功率锥齿轮综合性能试验台，其特征在于，主试锥齿轮副移动平台(47)上表面设计了两个活动轴承座滑动导轨(56)，可与左活动轴承座(33)底部的凹槽配合实现左活动轴承座(33)的左右滑动；活动轴承座滑动导轨(56)中间布置了两根第一丝杆(53)和两个第一步进电机(52)，第一丝杆(53)端部固定在左活动轴承座(33)底部，两个第一步进电机(52)通过两根第一丝杆(53)拖动两个左活动轴承座(33)，从而实现主试锥齿轮副输出轴(34)的左右滑动；主试锥齿轮副移动平台(47)下表面存在T型和V型凸起块，可以与主试锥齿轮副试验平台(7)上的T型滑槽(59)和V型滑槽(60)贴合实现前后滑动；主试锥齿轮副试验平台(7)上布置了第二丝杆(54)和第二步进电机(55)，第二丝杆(54)穿过第二丝杆安装孔(61)，一端与主试锥齿轮副移动平台(47)前部的第二丝杆螺孔(57)固定；主试锥齿轮副移动平台(47)由第二步进电机(55)通过第二丝杆(54)带动实现前后滑动，并通过两侧安装的液压螺母(51)与主试锥齿轮副试验平台(7)上的液压螺母固定槽(62)配合固定；主试锥齿轮副移动平台(47)上安装了三个激光位移传感器(50)，可分别与两个第一步进电机(52)和一个第二步进电机(55)实现移动位置的闭环控制；陪试锥齿轮副移动平台(46)的配套机械机构与主试锥齿轮副移动平台(47)的配套机械结构完全对称，工作原理相同。
一种可快速换装的大功率锥齿轮综合性能试验台
技术领域
[0001] 本发明涉及齿轮试验台领域，具体涉及一种精密的、可快速换装、试验工况多样的大功率锥齿轮综合性能试验台。
背景技术
[0002] 锥齿轮因其传动效率平稳、重合度高、承载能力强和振动噪声小等优点被广泛应用于航空航天、汽车行业和工程机械领域。同时锥齿轮由于齿面结构复杂，制造困难，其传动性能和振动噪声控制等问题一直困扰着齿轮行业。为了使锥齿轮机构可靠地工作，需要对锥齿轮轮齿的弯曲强度、啮合传动质量和胶合承载能力等进行测定，像这样复杂的测试过程只能在相应的齿轮试验台上进行。锥齿轮试验台可以综合测试在不同的扭矩和转速、不同润滑条件等工况下，被试齿轮的弯曲应力、齿面啮合区域、传递误差、输入输出转速和转矩等试验项目，为齿轮传动的优化设计提供依据，并提高锥齿轮的承载能力和使用寿命。
[0003] 目前通用的齿轮试验台以圆柱齿轮为被试件的居多，涉及锥齿轮的比较少。另外现有技术中齿轮试验台大多只能为一种被试件齿轮进行测试，往往为了测试某一特定齿轮对的综合特性就需要制造一套专门的被试件工装，换装时也费时费力。同时现有技术中齿轮试验台试验工况较为单一，扭矩和转速的测试范围较小。因此目前需要一种能够适用于不同参数规格的锥齿轮被试件、方便换装且试验工况多样的锥齿轮试验台。
发明内容
[0004] 针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种可快速换装的大功率锥齿轮综合性能试验台。能在一个试验台上满足多种尺寸规格锥齿轮副的高速动态、低速准静态、大扭矩的啮合试验需要，结构简单，换装方便，能够进行长期频繁试验。
[0005] 本发明采用的技术方案是：
[0006] 一种可快速换装的大功率锥齿轮综合性能试验台包括变频电机、伺服电机、齿轮减速箱、左封闭圆柱齿轮箱、第一联轴器、第一扭矩转速传感器、主试锥齿轮副试验平台、第二联轴器、左封闭锥齿轮箱、第二扭矩转速传感器、右封闭锥齿轮箱、第三联轴器、陪试锥齿轮副试验平台、第三扭矩转速传感器、第四联轴器、右封闭圆柱齿轮箱、第五联轴器、第六联轴器、中间传递轴、第七联轴器、液压扭矩加载器、第八联轴器、铸铁平台和第九联轴器。
[0007] 变频电机和伺服电机固定在铸铁平台左侧。变频电机包括电机本体和变频电机底座，所述的变频电机通过第九联轴器与左封闭圆柱齿轮箱进行连接实现高速动力输入，所述的变频电机底座通过螺栓与铸铁平台固连。伺服电机通过齿轮减速箱中的内花键与左封闭圆柱齿轮箱上的外花键进行花键连接实现低速动力输入。
[0008] 本发明试验台的动力通过变频电机或伺服电机输入，传递至左封闭圆柱齿轮箱后再输出，左封闭圆柱齿轮箱输出端通过第一联轴器与第一扭矩转速传感器进行连接，第一扭矩转速传感器通过螺栓与主试锥齿轮副输入轴法兰进行连接，动力经主试锥齿轮副输入轴法兰和主试锥齿轮副输入轴传递给主试锥齿轮副，实现主试锥齿轮副的啮合和动力的转向传递。主试锥齿轮副输出轴与左封闭锥齿轮箱输入轴通过第二联轴器进行连接，动力通过左封闭锥齿轮箱输入轴传递到左封闭锥齿轮箱中，再通过左封闭锥齿轮箱内部的锥齿轮副啮合实现动力路径的转向。左封闭锥齿轮箱的输出端与第二扭矩转速传感器连接，然后连接右封闭锥齿轮箱的输入端。动力在右封闭锥齿轮箱中经过锥齿轮副的啮合通过右封闭锥齿轮箱输出轴输出，右封闭锥齿轮箱输出轴与陪试锥齿轮副输入轴通过第三联轴器进行连接，动力通过陪试锥齿轮副输入轴传递给陪试锥齿轮副，实现陪试锥齿轮副的啮合和动力的转向传递。陪试锥齿轮副输出轴及陪试锥齿轮副输出轴法兰通过螺栓连接第三扭矩转速传感器，第三扭矩转速传感器通过第四联轴器与右封闭圆柱齿轮箱输入端连接。动力先经过右封闭圆柱齿轮箱输入端，再通过内部圆柱齿轮对实现平行反向输出，第五联轴器与右封闭圆柱齿轮箱输出端连接，再通过第六联轴器连接中间传递轴，中间传递轴通过第七联轴器连接液压扭矩加载器。液压扭矩加载器通过液压站实现整个功率流中扭矩的加载，并通过第八联轴器与左封闭圆柱齿轮箱输入端进行连接，完成整个试验平台的功率闭环。
[0009] 第一扭矩转速传感器包括扭矩转速传感器和第一扭矩转速传感器底座，第一扭矩转速传感器通过第一扭矩转速传感器底座支撑在铸铁平台上；第二扭矩转速传感器安装固定在封闭锥齿轮箱底座上；第三扭矩转速传感器包括扭矩转速传感器和第三扭矩转速传感器底座，第三扭矩转速传感器通过第三扭矩转速传感器底座支撑在铸铁平台上；中间传递轴包括传递轴和中间传递轴支撑底座，中间传递轴通过中间传递轴支撑底座支撑在铸铁平台上；液压扭矩加载器包括扭矩加载器和液压扭矩加载器支撑底座，液压扭矩加载器通过液压扭矩加载器支撑底座支撑在铸铁平台上。
[0010] 主试锥齿轮副试验平台和主试锥齿轮副的配套机械机构与陪试锥齿轮副试验平台和陪试锥齿轮副的配套机械结构完全对称。主试锥齿轮副试验平台通过螺栓固定在主试锥齿轮副试验平台底座上，主试锥齿轮副试验平台底座固定在铸铁平台上，主试锥齿轮副输入轴左端通过主试锥齿轮副输入轴法兰与第一扭矩转速传感器连接，另一端通过左固定轴承座和左固定轴承座底座支撑，主试锥齿轮副分别通过过盈配合与主试锥齿轮副输入轴和主试锥齿轮副输出轴固连。主试锥齿轮副输出轴一端通过两个左活动轴承座支撑，另一端通过第二联轴器与左封闭锥齿轮箱输入轴连接。左活动轴承座底部存在凹槽与主试锥齿轮副移动平台上的导轨相配合实现左右滑动，主试锥齿轮副移动平台底部存在T型和V型凸起块与主试锥齿轮副试验平台上的T型滑槽和V型滑槽相配合实现前后滑动。
[0011] 陪试锥齿轮副试验平台通过螺栓固定在陪试锥齿轮副试验平台底座上，陪试锥齿轮副试验平台底座固定在铸铁平台上，陪试锥齿轮副输出轴右端通过陪试锥齿轮副输出轴法兰与第三扭矩转速传感器连接，左端通过右固定轴承座支撑在陪试锥齿轮副试验平台上，陪试锥齿轮副分别通过过盈配合与陪试锥齿轮副输入轴和陪试锥齿轮副输出轴固连。陪试锥齿轮副输入轴一端通过两个右活动轴承座支撑，另一端通过第三联轴器与右封闭锥齿轮箱输出轴连接。右活动轴承座底部存在凹槽与陪试锥齿轮副移动平台上的导轨相配合实现左右滑动，陪试锥齿轮副移动平台底部存在T型和V型凸起块与陪试锥齿轮副试验平台上的T型滑槽和V型滑槽相配合实现前后滑动。
[0012] 主试锥齿轮副移动平台上表面设计了两个活动轴承座滑动导轨，可与左活动轴承座底部的凹槽配合实现左活动轴承座的左右滑动。活动轴承座滑动导轨中间布置了两根第一丝杆和两个第一步进电机，第一丝杆端部固定在左活动轴承座底部，两个第一步进电机通过两根第一丝杆拖动两个左活动轴承座，从而实现主试锥齿轮副输出轴的左右滑动。主试锥齿轮副移动平台下表面存在T型和V型凸起块，可以与主试锥齿轮副试验平台上的T型滑槽和V型滑槽贴合实现前后滑动。主试锥齿轮副试验平台上布置了第二丝杆和第二步进电机，第二丝杆穿过第二丝杆安装孔，一端与主试锥齿轮副移动平台前部的第二丝杆螺孔固定。主试锥齿轮副移动平台由第二步进电机通过第二丝杆带动实现前后滑动，并通过两侧安装的液压螺母与主试锥齿轮副试验平台上的液压螺母固定槽配合固定。主试锥齿轮副移动平台上安装了三个激光位移传感器，可分别与两个第一步进电机和一个第二步进电机实现移动位置的闭环控制。陪试锥齿轮副移动平台的配套机械机构与主试锥齿轮副移动平台的配套机械结构完全对称，工作原理相同。
[0013] 本发明具有的有益效果是：
[0014] 1.本发明是功率封闭型试验台，可以满足台架的长期低功耗工作。
[0015] 2.本发明调整方便、拆装快速，利用移动平台实现了锥齿轮副的水平和前后移动，从而方便锥齿轮副的换装，避免了齿轮轴系在轴承座的反复拆装，使每次换装时只需更换齿轮而不需要拆卸轴承，能够满足长期频繁试验的需要，有效提高了试验效率。
[0016] 3.本试验台有变频电机和伺服电机两套动力系统，通过联轴器和内外花键分别实现齿轮的高速动态性能测试和低速准静态性能测试的动力输入。试验台有液压扭矩加载器，可以实现被试锥齿轮的大扭矩加载。本发明可以满足多种尺寸规格锥齿轮副的高速动态、低速准静态、大扭矩的啮合试验需要。
[0017] 4.本试验台可实现的功能较多，在高速工况下，可利用噪声传感器、振动传感器、热电偶测试被试齿轮副的声振特性、热变形检测。在低速工况下，可利用应变片、工业相机、圆光栅检测被试齿轮副的齿根应力应变、接触区域、传递特性。另外还能利用移动平台的功能研究安装距误差对锥齿轮副的啮合性能的影响。
附图说明
[0018] 图1为本发明试验台的三维结构图
[0019] 图2为本发明试验台的俯视图
[0020] 图3为本发明伺服电机、变频电机和左封闭齿轮箱的三维结构图
[0021] 图4为本发明主试、陪试锥齿轮副试验平台和封闭锥齿轮箱的三维结构图[0022] 图5为本发明主试锥齿轮副试验平台及配套结构的三维结构图
[0023] 图6为本发明主试锥齿轮副移动平台的三维结构图
[0024] 图7为本发明主试锥齿轮副试验平台的三维结构图
[0025] 图8为本发明左活动轴承座的三维结构图
[0026] 图9为本发明左固定轴承座及底座的三维结构图
[0027] 图10为本发明中间传递轴及两端联轴器的三维结构图
[0028] 图11为本发明液压扭矩加载器及端部联轴器的三维结构图
[0029] 图中：1-变频电机，2-伺服电机，3-齿轮减速箱，4-左封闭圆柱齿轮箱，5-第一联轴器，6-第一扭矩转速传感器，7-主试锥齿轮副试验平台，8-第二联轴器，9-左封闭锥齿轮箱，10-第二扭矩转速传感器，11-右封闭锥齿轮箱，12-第三联轴器，13-陪试锥齿轮副试验平台，14-第三扭矩转速传感器，15-第四联轴器，16-右封闭圆柱齿轮箱，17-第五联轴器，18-第六联轴器，19-中间传递轴，20-第七联轴器，21-液压扭矩加载器，22-第八联轴器，23-铸铁平台，24-第九联轴器，25-变频电机底座，26-齿轮减速箱外花键，27-齿轮减速箱内花键，
28-主试锥齿轮副试验平台底座，29-第一扭矩转速传感器底座，30-主试锥齿轮副输入轴法兰，31-左固定轴承座，32-主试锥齿轮副，33-左活动轴承座，34-主试锥齿轮副输出轴，35-左封闭锥齿轮箱输入轴，36-封闭锥齿轮箱底座，37-右封闭锥齿轮箱输出轴，38-陪试锥齿轮副输入轴，39-右活动轴承座，40-陪试锥齿轮副输出轴法兰，41-第三扭矩转速传感器底座，42-右固定轴承座，43-陪试锥齿轮副输出轴，44-陪试锥齿轮副试验平台底座，45-陪试锥齿轮副，46-陪试锥齿轮副移动平台，47-主试锥齿轮副移动平台，48-主试锥齿轮副输入轴，49-左固定轴承座底座，50-激光位移传感器，51-液压螺母，52-第一步进电机，53-第一丝杆，54-第二丝杆，55-第二步进电机，56-活动轴承座滑动导轨，57-第二丝杆螺孔，58-液压螺母安装孔，59-T型滑槽，60-V型滑槽，61-第二丝杆安装孔，62-液压螺母固定槽，63-中间传递轴支撑底座，64-液压扭矩加载器支撑底座，
具体实施方式
[0030] 以下结合附图和实例对本发明做进一步的描述
[0031] 如图1和图2所示，本发明试验台包括变频电机(1)、伺服电机(2)、齿轮减速箱(3)、左封闭圆柱齿轮箱(4)、第一联轴器(5)、第一扭矩转速传感器(6)、主试锥齿轮副试验平台(7)、第二联轴器(8)、左封闭锥齿轮箱(9)、第二扭矩转速传感器(10)、右封闭锥齿轮箱(11)、第三联轴器(12)、陪试锥齿轮副试验平台(13)、第三扭矩转速传感器(14)、第四联轴器(15)、右封闭圆柱齿轮箱(16)、第五联轴器(17)、第六联轴器(18)、中间传递轴(19)、第七联轴器(20)、液压扭矩加载器(21)、第八联轴器(22)、铸铁平台(23)和第九联轴器(24)。
[0032] 如图1、图2、图3、图4、图10和图11所示，变频电机(1)和伺服电机(2)固定在铸铁平台(23)左侧。变频电机(1)包括电机本体和变频电机底座(25)，变频电机(1)通过第九联轴器(24)与左封闭圆柱齿轮箱(4)进行连接实现高速动力输入，变频电机底座(25)通过螺栓与铸铁平台(23)固连。伺服电机(2)通过齿轮减速箱(3)中的内花键(27)与左封闭圆柱齿轮箱(4)上的外花键(26)进行花键连接实现低速动力输入。
[0033] 本发明试验台的动力通过变频电机(1)或伺服电机(2)输入，传递至左封闭圆柱齿轮箱(4)后再输出，左封闭圆柱齿轮箱(4)输出端通过第一联轴器(5)与第一扭矩转速传感器(6)进行连接，第一扭矩转速传感器(6)再通过螺栓与主试锥齿轮副输入轴法兰(30)进行连接，动力经主试锥齿轮副输入轴法兰(30)和主试锥齿轮副输入轴(48)传递给主试锥齿轮副(32)，实现主试锥齿轮副(32)的啮合和动力的转向传递。主试锥齿轮副输出轴(34)与左封闭锥齿轮箱输入轴(35)通过第二联轴器(8)进行连接，动力通过左封闭锥齿轮箱输入轴(35)传递到左封闭锥齿轮箱(9)中，再通过左封闭锥齿轮箱(9)内部的锥齿轮副啮合实现动力路径的转向。左封闭锥齿轮箱(9)的输出端与第二扭矩转速传感器(10)连接，然后连接右封闭锥齿轮箱(11)的输入端。动力在右封闭锥齿轮箱(11)中经过锥齿轮副的啮合通过右封闭锥齿轮箱输出轴(37)输出，右封闭锥齿轮箱输出轴(37)与陪试锥齿轮副输入轴(38)通过第三联轴器(12)进行连接，动力通过陪试锥齿轮副输入轴(38)传递给陪试锥齿轮副(45)，实现陪试锥齿轮副(45)的啮合和动力的转向传递。陪试锥齿轮副输出轴(43)及陪试锥齿轮副输出轴法兰(40)通过螺栓连接第三扭矩转速传感器(14)，第三扭矩转速传感器(14)通过第四联轴器(15)与右封闭圆柱齿轮箱(16)输入端连接。动力先经过右封闭圆柱齿轮箱(16)输入端，再通过内部圆柱齿轮对实现平行反向输出，第五联轴器(17)与右封闭圆柱齿轮箱(16)输出端连接，再通过第六联轴器(18)连接中间传递轴(19)，中间传递轴(19)通过第七联轴器(20)连接液压扭矩加载器(21)。液压扭矩加载器(21)通过液压站实现整个功率流中扭矩的加载，并通过第八联轴器(22)与左封闭圆柱齿轮箱(4)输入端进行连接，完成整个试验平台的功率闭环。第一扭矩转速传感器(6)包括扭矩转速传感器和第一扭矩转速传感器底座(29)，第一扭矩转速传感器(6)通过第一扭矩转速传感器底座(29)支撑在铸铁平台(23)上；第二扭矩转速传感器(10)安装固定在封闭锥齿轮箱底座(36)上；第三扭矩转速传感器(14)包括扭矩转速传感器和第三扭矩转速传感器底座(41)，第三扭矩转速传感器(14)通过第三扭矩转速传感器底座(41)支撑在铸铁平台(23)上；中间传递轴(19)包括传递轴和中间传递轴支撑底座(63)，中间传递轴(19)通过中间传递轴支撑底座(63)支撑在铸铁平台(23)上；液压扭矩加载器(21)包括扭矩加载器和液压扭矩加载器支撑底座(64)，液压扭矩加载器(21)通过液压扭矩加载器支撑底座(64)支撑在铸铁平台(23)上。
[0034] 如图4、图8和图9所示，主试锥齿轮副试验平台(7)和主试锥齿轮副(32)的配套机械机构与陪试锥齿轮副试验平台(13)和陪试锥齿轮副(45)的配套机械结构完全对称。主试锥齿轮副试验平台(7)通过螺栓固定在主试锥齿轮副试验平台底座(28)上，主试锥齿轮副试验平台底座(28)固定在铸铁平台(23)上，主试锥齿轮副输入轴(48)左端通过主试锥齿轮副输入轴法兰(30)与第一扭矩转速传感器(6)连接，另一端通过左固定轴承座(31)和左固定轴承座底座(49)支撑，主试锥齿轮副(32)分别通过过盈配合与主试锥齿轮副输入轴(48)和主试锥齿轮副输出轴(34)固连。主试锥齿轮副输出轴(34)一端通过两个左活动轴承座(33)支撑，另一端通过第二联轴器(8)与左封闭锥齿轮箱输入轴(35)连接。左活动轴承座(33)底部存在凹槽与主试锥齿轮副移动平台(47)上的导轨相配合实现左右滑动，主试锥齿轮副移动平台(47)底部存在T型和V型凸起块与主试锥齿轮副试验平台(7)上的T型滑槽(59)和V型滑槽(60)实现前后滑动。
[0035] 陪试锥齿轮副试验平台(13)通过螺栓固定在陪试锥齿轮副试验平台底座(44)上，陪试锥齿轮副试验平台底座(44)固定在铸铁平台(23)上，陪试锥齿轮副输出轴(43)右端通过陪试锥齿轮副输出轴法兰(40)与第三扭矩转速传感器(14)连接，左端通过右固定轴承座(42)支撑在陪试锥齿轮副试验平台(13)上，陪试锥齿轮副(45)分别通过过盈配合与陪试锥齿轮副输入轴(38)和陪试锥齿轮副输出轴(43)固连。陪试锥齿轮副输入轴(38)一端通过两个右活动轴承座(39)支撑，另一端通过第三联轴器(12)与右封闭锥齿轮箱输出轴(37)连接。右活动轴承座(39)底部存在凹槽与陪试锥齿轮副移动平台(46)上的导轨相配合实现左右滑动，陪试锥齿轮副移动平台(46)底部存在T型和V型凸起块与与陪试锥齿轮副试验平台(13)上的T型滑槽和V型滑槽实现前后滑动。
[0036] 如图5、图6和图7所示，主试锥齿轮副移动平台(47)上表面设计了两个活动轴承座滑动导轨(56)，可与左活动轴承座(33)底部的凹槽配合实现左活动轴承座(33)的左右滑动。活动轴承座滑动导轨(56)中间布置了两根第一丝杆(53)和两个第一步进电机(52)，第一丝杆(53)端部固定在左活动轴承座(33)底部，两个第一步进电机(52)通过两根第一丝杆(53)拖动两个左活动轴承座(33)，从而实现主试锥齿轮副输出轴(34)的左右滑动。主试锥齿轮副移动平台(47)下表面存在T型和V型凸起块，可以与主试锥齿轮副试验平台(7)上的T型滑槽(59)和V型滑槽(60)贴合实现前后滑动。主试锥齿轮副试验平台(7)上布置了第二丝杆(54)和第二步进电机(55)，第二丝杆(54)穿过第二丝杆安装孔(61)，一端与主试锥齿轮副移动平台(47)前部的第二丝杆螺孔(57)固定。主试锥齿轮副移动平台(47)由第二步进电机(55)通过第二丝杆(54)带动实现前后滑动，并通过两侧安装的液压螺母(51)与主试锥齿轮副试验平台(7)上的液压螺母固定槽(62)配合固定。主试锥齿轮副移动平台(47)上安装了三个激光位移传感器(50)，可分别与两个第一步进电机(52)和一个第二步进电机(55)实现移动位置的闭环控制。陪试锥齿轮副移动平台(46)的配套机械机构与主试锥齿轮副移动平台(47)的配套机械结构完全对称，工作原理相同。
[0037] 本发明的工作原理如下：
[0038] 试验台整体安装：如图1、2、4、10、11所示，从伺服电机(2)开始，按顺时针方向依次安装左封闭圆柱齿轮箱(4)、第一扭矩转速传感器(6)、主试锥齿轮副试验平台(7)、左封闭锥齿轮箱(9)、第二扭矩转速传感器(10)、右封闭锥齿轮箱(11)，陪试锥齿轮副试验平台(13)、第三扭矩转速传感器(14)、右封闭齿轮箱(16)、中间传递轴(19)、液压扭矩加载器(21)、变频电机(1)，并以联轴器连接各个部件。
[0039] 高速和低速试验模式的切换：如图3所示，试验台在转速输入端部安装有变频电机(1)和伺服电机(2)两套动力系统。进行高速实验时，齿轮减速箱(3)中的内花键(27)与左封闭圆柱齿轮箱(4)输入端的外花键(26)脱开，从而截断伺服电机(2)与左封闭圆柱齿轮箱(4)之间的动力传递，变频电机(1)开始运作工作，并将高速动力通过第九弹性联轴器(24)传递给左封闭圆柱齿轮箱(4)。进行低速试验时，第九弹性联轴器(24)与左封闭圆柱齿轮箱(4)断开连接避免变频电机(1)发生倒拖，齿轮减速箱(3)中的内花键(27)与左封闭圆柱齿轮箱(4)输入端的外花键(26)进行连接，伺服电机(3)自身的高转速通过齿轮减速箱(3)转换成低速传递给功率封闭系统，且伺服电机(3)内置编码器，可实现精确、稳定的闭环转速控制。
[0040] 锥齿轮副的换装和定位：如图4、5、6、7、8、9所示，由于主试和陪试锥齿轮副试验平台结构对称，以主试锥齿轮副的换装和定位为例进行说明。主试锥齿轮副(32)要换装时，首先将主试锥齿轮副移动平台(47)两侧的液压螺母(51)松开，再将主试锥齿轮副输出轴(34)与左封闭锥齿轮箱输入轴(35)之间的第二联轴器(8)拆下。然后控制两个第一步进电机(52)通过两根第一丝杆(53)带动两个活动轴承座(33)向右移动，由于活动轴承座(33)与主试锥齿轮副输出轴(34)过盈配合安装，所以主试锥齿轮副输出轴(34)及轴上的锥齿轮也向右移动。再控制第二步进电机(55)通过第二丝杆(54)带动主试锥齿轮副移动平台(47)以及平台上两个活动轴承座(33)、主试锥齿轮副输出轴(34)和轴上的锥齿轮向后移动，直到这对相互啮合的齿轮之间距离较远便于换装时停止移动。最后将主试锥齿轮副(32)分别从主试锥齿轮副输入轴(48)和主试锥齿轮副输出轴(34)上拆下，以过盈配合换装上其他规格的锥齿轮副。在每次换装过程中只需更换被试锥齿轮副而不需要拆卸轴承和齿轮轴，从而避免了齿轮轴系在轴承座的反复拆装。
[0041] 换装完成后，以上述过程相反的顺序将主试锥齿轮副(32)进行啮合定位，在定位过程中分别通过主试锥齿轮副移动平台(47)上三个激光位移传感器(50)、两个第一步进电机(52)和一个第二步进电机(55)实现对齿轮横向和纵向啮合位置的精确闭环控制。主试锥齿轮副(32)装配及调整完成后，利用液压螺母(51)锁紧主试锥齿轮副移动平台(47)，从而完成主试锥齿轮副(32)的定位。
