专利名称：一种摩擦力动态过程测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械设计的摩擦力测试领域，具体是一种摩擦力动态过程测试装置。 二背景技术：
在专利号为200720089567. 6的专利申请文件中公开了一种轴系摩擦力矩测试 仪。如图4所示，该测试仪包括伺服电机6、同步齿形带17、光电编码器18、支撑主轴19、台 面2、卡盘20、立柱导轨22、扭矩传感器10以及被测轴系21组成。该仪器可以实现对轴系 摩擦力矩测试，但被测对象的摩擦力矩很小时，无法对摩擦力矩静态变化过程进行测量；同 时该仪器的测试对象有一定的局限性，只能针对轴系进行测试。 在专利号为02226928. 2的实用新型专利中公开了一种微摩擦力测试装置，其摩 擦力测试精度为0. 5Nm，测试精度难以满足高精度摩擦力测试要求。 经对现有技术文献的检索分析，发现目前摩擦力测试装置，测试对象范围小；测试 过程主要是测试动摩擦力变化，未能精确测试摩擦力由静态到动态的整个变化过程；同时 也难以测试被测对象各指定点的静动摩擦力以及摩擦力的测试精度相对较低。随着摩擦力 测试对象的多元化，测试过程的完整性要求以及测试精度成倍提高等要求，目前的各种摩 擦力测试装置或仪器已无法满足测试要求。 三
发明内容为克服现有技术中存在的或者无法测量摩擦力矩测静态变化过程，或者测试精度 相对较低的不足，本发明提出了一种摩擦力动态过程测试装置。 本发明是用于高精度摩擦力动态过程测试装置，包括台架、动力部件和被测件工 装部件。台架的台面中部固定有定位条，动力部件和被测件工装部件分布位于定位条的两 本发明包括台架、动力部件、被测件工装部件和控制系统；台架的台面中部固定有 定位条，动力部件和被测件工装部件位于定位条的两侧；控制系统包括工业控制机计算机、 多轴运动控制器和伺服驱动器；扭矩传感器的信号输出电缆与多轴运动控制器接线板模拟 量AD数据采集口相连。
台架包括支架、台面和定位条。定位条沿台面的宽度方向固定在台面上表面中部； 在台面的上表面有一对T形槽，该T形槽位于定位条一侧，并与定位条垂直。 动力部件包括动力部件支座、伺服电机及电机支撑座、电机联轴器、扭杆弹簧、传 感器联轴器、扭矩传感器及其支座。动力部件支座固定在位于台面上的定位条的一侧，电机 支撑座固定在动力部件支座一端上表面。 伺服电机和电机联轴器分别位于电机支撑座的垂直支板两侧，并且电机联轴器的 一端通过电机支撑座上的连接孔与伺服电机的输出轴连接。扭杆弹簧两端的轴杆分别与电 机联轴器和膜片式传感器联轴器相连接；传感器支座固定在动力部件支座另一端上表面； 扭矩传感器固定传感器支座上方，传感器联轴器与扭矩传感器输入端连接，扭矩传感器输 出端接花键轴轴器。扭杆弹簧弹性变形与扭矩大小为线性关系，精度为O. 1%。扭矩传感器 精度为0. 1%。扭杆弹簧所受扭矩不大于1Nm时，弹性变形与扭矩大小为线性关系，精度为0.1%。 被测件工装部件包括连接轴、被测件、固定架和被测件支座。被测件支座位于定位 条的另一侧，被固定在固定架上。连接轴的两端分别与被测件和花键轴联轴器连接。被测 件固定架固定在被测件支座的上表面。 本发明的特点在于 1、在本发明测试装置中，由于增加了扭杆弹簧，伺服电机震动和位移都被扭杆弹
簧部分吸收，被测机构的静摩擦力和动摩擦力的动态变化过程得到了精确测量。 2、可准确测试不同型号的轴系、轴承、齿轮副、丝杠副以及其它任何有旋转输入或
输出的机构任意点的静动摩擦力和摩擦力的动态变化过程。 3、本发明测试装置结构简单，操作方便，只需一人即可快速完成试验测试，同时对
摩擦力的动态测试精度可达0. 3% 。若扭矩传感器量程为1Nm，测试精度为0. 003Nm ;若扭
矩传感器量程为0. 1Nm，测试精度为0. 0003Nm。选取更高精度的扭矩传感器，则摩擦力的测
试更加精确。 四
本发明针对现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种高精度摩擦力动态测试装 置。由于本发明在伺服电机和扭矩传感中间增加了扭杆弹簧，消除了伺服电机震动和对初 始位移及转矩的缓冲，因而可以完整的测试被测件摩擦力由静态到动态的动态变化的全过 程，同时对该装置摩擦力测试精度可达0.3%适用于包括各种轴系、轴承、齿轮副、丝杠副以
及其它任何有旋转输入或输出的机构。 图1是丝杠副摩擦力动态测试主视图； 图2是丝杠副摩擦力动态测试俯视图； 图3是扭杆弹簧主视图； 图4是摩擦力动态过程测试装置控制系统的结构示意图。图中 1.台架2.台面3.定位条4.动力部件支座5.电机支撑座6.伺服电机 7.电机联轴器8.扭杆弹簧9.传感器联轴器10.扭矩传感器11.传感器支座 五具体实施方式12.花键轴联轴器13.连接轴14.被测件固定架15.被测件16.被测件支座 17.同步齿形带18.光电编码器19.支撑主轴20.卡盘21.被测轴系22.立柱 导轨 实施例一 本实施例是用于测试丝杠副摩擦力动态过程的装置，包括台架、动力部件、被测件 工装部件和控制系统。 如图1、图2所示，台架包括支架1、台面2和定位条3，并且支架1与地面固定，台 面2固定在支架1上。端面为矩形的长条状定位条3沿台面2的宽度方向固定在台面2上 表面中部；在台面2的上表面有一对T形槽，该T形槽位于定位条3 —侧，并与定位条3垂直。 动力部件包括动力部件支座4、伺服电机6及电机支撑座5、电机联轴器7、扭杆弹 簧8、传感器联轴器9、扭矩传感器10及其支座11 。其中动力部件支座4为一底部有减重槽 的方形铸铁平台。电机支撑座5为L形；在电机支撑座5垂直的支板中部，有伺服电机轴的过孔；在电机支撑座5水平支板上分布有该电机支撑座的安装孔。电机联轴器7为刚性联 轴器。扭杆弹簧8是用45CrMn制成的弹性机构，其两端是与联轴器连接的轴杆，该轴杆的 直径同联轴器的连接孔；扭杆弹簧8的长度应能够将固定在电机支撑座5上的电机联轴器 7和固定在扭矩传感器10上的传感器联轴器9相连接；扭杆弹簧8，弹性变形与扭矩大小为 线性关系，精度为O. 1%。扭矩传感器10为成品件，精度为0. 1%。扭矩传感器10的支座 11为矩形，固定在动力部件支座4上。 所述动力部件支座4固定在位于台面2上的定位条3的一侧，电机支撑座5固定 在动力部件支座4一端上表面。伺服电机6固定在电机支撑座5外侧；电机联轴器7位于 电机支撑座5内侧， 一端通过电机支撑座5上的连接孔与伺服电机6的输出轴连接，另一端 通过扭杆弹簧8与传感器联轴器连接9，其中传感器联轴器9为膜片式。传感器支座11固 定在动力部件支座4另一端上表面；扭矩传感器10固定传感器支座11上方，传感器联轴器 9与扭矩传感器10输入端连接，扭矩传感器10输出端接花键轴轴器12。其中动力部件固 定在台架l上不可拆卸。 被测件工装部件包括连接轴13、被测件15、固定架14和被测件支座16。 连接轴13为花键轴；连接轴13的一端与被测件15配合连接。被测件固定架14 为L形，其水平板用于与被测件支座16连接，其垂直板中部有连接孔，用于连接轴13与花 键轴联轴器12连接。被测件支座16为一内部有减重槽的方形铸铁平台；被测件支座16的 两侧面开有与台面2平行的工艺槽，用于被测工装的搬移。被测件支座16固定在定位条3 的另一侧；被测件固定架14固定在被测件支座16的上表面。 如图4所示，高精度摩擦力动态过程测试装置的控制系统包括工控机、多轴运动 控制器和伺服驱动器。其中多轴运动控制器包括运动控制卡和接线板，运动控制卡插在工 控机PCI插槽内；扭矩传感器的信号输出电缆与多轴运动控制器接线板模拟量AD数据采集 口相连。
权利要求一种摩擦力动态过程测试装置，其特征在于a.所述的测试装置包括台架(1)、动力部件、被测件工装部件和控制系统；台架(1)的台面中部固定有定位条(3)，动力部件和被测件工装部件位于定位条(3)的两侧；控制系统包括工业控制机计算机、多轴运动控制器和伺服驱动器；扭矩传感器的信号输出电缆与多轴运动控制器接线板模拟量AD数据采集口相连。b.动力部件包括动力部件支座(4)、伺服电机(6)及电机支撑座(5)、电机联轴器(7)、扭杆弹簧(8)、传感器联轴器(9)、扭矩传感器(10)及其支座(11)；电机联轴器(7)的一端通过电机支撑座(5)上的连接孔与伺服电机(6)的输出轴连接；扭杆弹簧(8)两端的轴杆分别与电机联轴器(7)和膜片式传感器联轴器(9)相连接；传感器联轴器(9)与扭矩传感器(10)输入端连接，扭矩传感器(10)输出端接花键轴轴器(12)；c.扭杆弹簧(8)所受扭矩不大于1Nm时，弹性变形与扭矩大小为线性关系，精度为0.1％；扭矩传感器(10)的精度为0.1％；d.被测件工装部件包括连接轴(13)、被测件(15)、固定架(14)和被测件支座(16)；连接轴(13)的两端分别与被测件(15)和花键轴联轴器(12)连接。
2. 如权利要求1所述一种摩擦力动态过程测试装置，其特征在于动力部件中的伺服 电机(6)和电机联轴器(7)分别位于电机支撑座(5)的垂直支板两侧；动力部件支座(4) 固定在位于台面(2)上的定位条(3)的一侧，电机支撑座(5)固定在动力部件支座(4) 一 端上表面；传感器支座(11)固定在动力部件支座(4)另一端上表面；扭矩传感器(10)固定传感器支座(11)上方。
3. 如权利要求1所述一种摩擦力动态过程测试装置，其特征在于被测件工装部件中的被测件支座(16)固定在定位条(3)另一侧的固定架(14)上；被测件固定架(14)固定在 被测件支座(16)的上表面。
专利摘要本实用新型涉及一种摩擦力动态过程测试装置。电机联轴器(7)与伺服电机(6)连接。扭杆弹簧(8)两端分别与电机联轴器(7)和传感器联轴器(9)连接；扭矩传感器(10)的输入端和输出端分别与联轴器(9)和连轴器(12)连接。连接轴(13)的两端分别与被测件(15)和花键轴联轴器(12)连接。扭杆弹簧(8)的扭矩弹性变形与扭矩为线性关系时，精度为0.1％。本实用新型由于增加了扭杆弹簧使伺服电机的震动和位移被部分吸收，对摩擦力的动态测试精度可达0.3％。本实用新型具有结构简单，操作方便，可用于旋转输入或输出的各种机构任意点静动摩擦力和摩擦力的动态变化过程的测量。
文档编号G01L1/00GK201514297SQ20092003366
公开日2010年6月23日 申请日期2009年6月24日 优先权日2009年6月24日
发明者张双权, 沈宏华, 秦现生, 蒋明桔, 谭小群, 陈耀东 申请人:西北工业大学