一种基于磁场调制型齿轮齿条的往复直线实验机及其工作过程制造技术

本发明专利技术提供一种基于磁场调制型齿轮齿条的往复直线实验机及其工作过程，包括电动机、联轴器、磁场调制型齿轮齿条结构、连接块和实验台；电动机通过螺栓A固定在电动机支座上，电动机输出轴通过联轴器与磁性齿轮输入轴连接；利用调磁装置导磁部分将上气隙处磁密谐波的磁极对数调制成下气隙处磁密谐波的磁极对数，使磁性齿轮与磁性齿条等磁极耦合；故磁性齿轮在电动机的带动下作往复转动，产生的驱动力带动磁性齿条做往复直线运动；进而通过连接块带动实验台上的试件做往复直线运动，同时液压泵施加载荷，达到测量试件摩擦磨损的目的。本发明专利技术能够有效改善直线实验机在极限位置的振动、噪声问题，减少了维护成本，提高了直线实验机的可靠性和稳定性。的可靠性和稳定性。的可靠性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁场调制型齿轮齿条的往复直线实验机及其工作过程


[0001]本专利技术涉及实验机
，具体而言，尤其涉及一种基于磁场调制型齿轮齿条的往复直线实验机及其工作过程。

技术介绍

[0002]往复直线实验机是一种测量试件摩擦磨损的重要机器。目前直线实验机多用摆动电机和曲柄滑块机构实现往复直线传动，该类结构在传动极限位置时振动、噪声较大，对输出的直线运动平稳性有影响。相比于机械式齿轮齿条，磁性齿轮齿条具有振动、噪声小，传动无接触，无需润滑等优势，尤其在极限位置处稳定性较高。并且伴随着高性能稀土永磁材料的广泛应用以及新型磁性齿轮拓扑结构的出现，磁场调制型齿轮齿条结构应运而生，相较于传统磁性齿轮齿条，磁场调制型齿轮齿条在具备其各项优势的同时，提高了永磁体利用率与输出力，并且在航空航天、军事、医疗器械、食品加工、化工设备和潮汐能开发等领域有潜在应用。

技术实现思路

[0003]根据上述提出的现有往复直线实验机在极限位置振动、噪声大，寿命短和维护成本高的技术问题，而提供一种基于磁场调制型齿轮齿条的往复直线实验机及其工作过程。本专利技术主要通过引入磁场调制型齿轮齿条结构，利用调磁装置导磁部分将上气隙处磁密谐波的磁极对数调制成下气隙处磁密谐波的磁极对数，使磁性齿轮与磁性齿条等磁极耦合，故磁性齿轮在电动机的带动下作往复转动，产生的驱动力带动磁性齿条做往复直线运动，进而通过连接块带动实验台上的试件做往复直线运动，同时液压泵施加载荷，达到测量试件摩擦磨损的目的，从而改善往复直线实验机在极限位置振动、噪声大，寿命短和维护成本高的问题。
[0004]本专利技术采用的技术手段如下：
[0005]一种基于磁场调制型齿轮齿条的往复直线实验机，包括：依次连接的电动机、联轴器、磁场调制型齿轮齿条结构、连接块、实验台、支撑台、机座、液压泵和支架；所述磁场调制型齿轮齿条结构包括磁性齿轮、调磁装置、磁性齿条、导轨F、导轨G、导轨H、滑块I和滑块J；
[0006]所述电动机通过螺栓A固定在电动机支座上，所述电动机的输出轴与所述磁性齿轮的输入轴通过联轴器连接，所述磁性齿条与连接块的一端焊接连接，所述连接块的另一端与实验台焊接连接，所述实验台通过导轨M与支撑台相连，所述导轨M通过螺栓C固定在支撑台上，试件通过夹具和螺栓E固定在实验台上；所述支撑台安装在机座的底部，所述机座的顶部安装有液压泵，所述液压泵上焊接有支架，所述支架用于对夹具挟持的试件施加载荷；
[0007]所述导轨F通过螺栓B固定在电动机支座上，所述滑块I和所述滑块J呈上下安装在导轨F上，分别在导轨F上进行上下往复直线运动；所述导轨G安装在滑块I内，所述导轨H安
装在滑块J内；所述调磁装置与导轨G固定连接，并位于所述磁性齿轮下方；所述磁性齿条位于所述调磁装置下方且与导轨H固定连接，通过导轨H使磁性齿条在滑块J上做往复直线运动，带动实验台带着试件在导轨M上进行往复直线运动，同时支架施加载荷，实现试件摩擦磨损的测量。
[0008]进一步地，所述磁性齿轮包括磁性齿轮背铁、磁性齿轮永磁体和磁性齿轮永磁体挡板；所述磁性齿轮背铁通过圆键与磁性齿轮的输入轴连接；所述磁性齿轮永磁体通过磁力吸引在所述磁性齿轮背铁上；所述磁性齿轮永磁体挡板和所述磁性齿轮背铁通过双头螺柱固定在一起。
[0009]进一步地，所述磁性齿条包括磁性齿条背铁和磁性齿条永磁体；所述磁性齿条背铁通过焊接固定在导轨H上；所述磁性齿条永磁体通过磁力吸引在所述磁性齿条背铁上。
[0010]进一步地，所述调磁装置包括导磁部分及非导磁体部分，所述导磁部分为导磁体，所述非导磁体部分为非导磁体，所述调磁装置由所述导磁体与所述非导磁体相互间隔拼接构成，所述调磁装置通过焊接固定在导轨G上。
[0011]进一步地，所述磁性齿轮永磁体的磁极对数为P1；所述磁性齿条永磁体的磁极对数为P2；所述调磁装置的级数为P
ad
。
[0012]进一步地，所述磁性齿轮永磁体的磁极对数P1、所述磁性齿条永磁体的磁极对数P2及所述调磁装置的极数P
ad
，满足如下关系：P
ad
＝P1/2+P2。
[0013]进一步地，所述磁性齿轮、所述调磁装置和所述磁性齿条之间均设有空气隙，所述磁性齿轮与所述调磁装置之间形成上气隙，所述调磁装置与所述磁性齿条之间形成下气隙。
[0014]进一步地，所述滑块I通过限位装置L安装在导轨F上，使滑块I在导轨F上滑动及固定。
[0015]进一步地，所述滑块J通过限位装置K安装在导轨F上，使滑块J在导轨F上滑动及固定。
[0016]本专利技术还提供了一种基于磁场调制型齿轮齿条的往复直线实验机的工作过程，包括如下步骤：
[0017]步骤一、电动机通过螺栓A固定在电动机支座上，电动机的输出轴通过联轴器与磁性齿轮的输入轴连接，磁性齿轮的输入轴通过圆键与磁性齿轮背铁连接；
[0018]步骤二、通过电动机的往复转动带动磁性齿轮作往复转动，利用调磁装置导磁部分将上气隙处磁密谐波的磁极对数调制成下气隙处磁密谐波的磁极对数，使磁性齿轮与磁性齿条的磁极耦合；
[0019]步骤三、通过磁性齿轮往复转动产生的驱动力带动磁性齿条做往复直线运动；进而通过连接块带动实验台上的试件做往复直线运动，同时液压泵上的支架对试件施加载荷，达到测量试件摩擦磨损的目的。
[0020]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0021]1、本专利技术提供的基于磁场调制型齿轮齿条的往复直线实验机及其工作过程，能够有效地改善直线实验机在极限位置的振动、噪声问题，减少了维护成本，提高了直线实验机的可靠性和稳定性。
[0022]2、本专利技术提供的基于磁场调制型齿轮齿条的往复直线实验机及其工作过程，利用
调磁装置导磁部分将上气隙处磁密谐波的磁极对数调制成下气隙处磁密谐波的磁极对数，使磁性齿轮与磁性齿条等磁极耦合，故磁性齿轮在电动机的带动下作往复转动，产生的驱动力带动磁性齿条做往复直线运动，进而通过连接块带动实验台上的试件做往复直线运动，同时液压泵施加载荷，从而达到测量试件摩擦磨损的目的。
[0023]综上，应用本专利技术的技术方案能够解决现有往复直线实验机在极限位置振动、噪声大，寿命短和维护成本高的问题。
[0024]基于上述理由本专利技术可在往复直线实验机等领域广泛推广。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术往复直线实验机的整体结构示意图。
[0027]图2为本专利技术磁场调制型齿轮齿条结构示意图。
[0028]图3为本专利技术磁场调制型齿轮齿条结构空气隙示意图。
[0029]图4为本专利技术调磁装置结构示意图。
[0030]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于磁场调制型齿轮齿条的往复直线实验机，其特征在于，包括：依次连接的电动机(4)、联轴器(31)、磁场调制型齿轮齿条结构、连接块(15)、实验台(17)、支撑台(19)、机座(14)、液压泵(24)和支架(23)；所述磁场调制型齿轮齿条结构包括磁性齿轮(36)、调磁装置(8)、磁性齿条(37)、导轨F(11)、导轨G(28)、导轨H(7)、滑块I(29)和滑块J(26)；所述电动机(4)通过螺栓A(5)固定在电动机支座(6)上，所述电动机(4)的输出轴与所述磁性齿轮(36)的输入轴通过联轴器(31)连接，所述磁性齿条(37)与连接块(15)的一端焊接连接，所述连接块(15)的另一端与实验台(17)焊接连接，所述实验台(17)通过导轨M(21)与支撑台(19)相连，所述导轨M(21)通过螺栓C(16)固定在支撑台(19)上，试件(18)通过夹具(20)和螺栓E(22)固定在实验台(17)上；所述支撑台(19)安装在机座(14)的底部，所述机座(14)的顶部安装有液压泵(24)，所述液压泵(24)上焊接有支架(23)，所述支架(23)用于对夹具(20)挟持的试件(18)施加载荷；所述导轨F(11)通过螺栓B(12)固定在电动机支座(6)上，所述滑块I(29)和所述滑块J(26)呈上下安装在导轨F(11)上，分别在导轨F(11)上进行上下往复直线运动；所述导轨G(28)安装在滑块I(29)内，所述导轨H(7)安装在滑块J(26)内；所述调磁装置(8)与导轨G(28)固定连接，并位于所述磁性齿轮(36)下方；所述磁性齿条(37)位于所述调磁装置(8)下方且与导轨H(7)固定连接，通过导轨H(7)使磁性齿条(37)在滑块J(26)上做往复直线运动，带动实验台(17)带着试件(18)在导轨M(21)上进行往复直线运动，同时支架(23)施加载荷，实现试件(18)摩擦磨损的测量。2.根据权利要求1所述的基于磁场调制型齿轮齿条的往复直线实验机，其特征在于，所述磁性齿轮(36)包括磁性齿轮背铁(13)、磁性齿轮永磁体(3)和磁性齿轮永磁体挡板(2)；所述磁性齿轮背铁(13)通过圆键与磁性齿轮(36)的输入轴连接；所述磁性齿轮永磁体(3)通过磁力吸引在所述磁性齿轮背铁(13)上；所述磁性齿轮永磁体挡板(2)和所述磁性齿轮背铁(13)通过双头螺柱(1)固定在一起。3.根据权利要求2所述的基于磁场调制型齿轮齿条的往复直线实验机，其特征在于，所述磁性齿条(37)包括磁性齿条背铁(9)和磁性齿条永磁体(10)；所述磁性齿条背铁(9)通过焊接固定在导轨H(7)上；所述磁性齿条永磁体(10)通过磁力吸引在所述磁性齿条背铁(9)上。4.根据权利要求1所述的基于磁场调制型齿轮齿条的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝秀红，侯书博，聂宇晶，张津澎，吴文超，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：