减速器扭转刚度和空程误差测试实验台及其测试方法
【专利摘要】本发明公开了一种减速器扭转刚度和空程误差测试实验台及其测试方法，由工作台、输入轴夹紧装置、机架、加载系统和激光干涉仪测量系统组成；输入轴夹紧装置由分度头和过渡轴组成，过渡轴的一端与被测减速器的输入轴键连接，另一端装夹在分度头的三爪卡盘上；加载系统由输出轴、加载杠杆、力传感器、过渡球腕部件、螺旋千斤顶和数字显示器组成；其中输出轴的一端与被测减速器的输出端连接，中部与加载杠杆的中间套筒键连接，另一端连接至激光干涉仪测量系统；力传感器的一端与加载杠杆的支点接触，另一端通过一过渡球腕部件与螺旋千斤顶相连；本发明可测量被测减速器在不同啮合状态下的扭转刚度和空程误差，且测量精度高，结构简单，操作简易。
【专利说明】减速器扭转刚度和空程误差测试实验台及其测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种减速器扭转刚度和空程回差的测试技术，尤其涉及一种减速器扭转刚度和空程回差测试实验台及其测试方法。
【背景技术】
[0002]扭转刚度和空程误差是减速器的两项重要性能指标，准确测量和评价其扭转刚度和空程误差，是减速器领域的一项重要课题。齿轮减速器，无论是渐开线齿轮减速器还是摆线齿轮减速器，其扭转刚度和空程误差都会随着齿轮间的啮合状态的不同而有所变化。因此，准确测量减速器在不同啮合状态下的扭转刚度和空程误差，对减速器理论研究及实际应用都有着重要的意义。
[0003]现有的减速器扭转刚度测试实验台采用输入轴固定，输出轴加载，测量输出轴在不同加载扭矩下的转角的方式来衡量减速器的扭转刚度。该类实验台的输入轴与机架固连在一起，测试中无法改变输入轴角度，进而改变减速器中齿轮的啮合状态，即该类实验台只能测试减速器在某一固定啮合状态下的扭转刚度。现有扭转刚度实验台采用杠杆-砝码加载方式，加载杠杆通过键连接安装在减速器的输出轴上，加载杠杆的末端吊有砝码，加载力矩的大小通过砝码测量。这样的实验台难以满足高承载减速器的加载需求，且当加载杠杆处于非水平状态时，将导致测量误差。输出端转角采用角度编码器测量。角度编码器由于受到光栅条数的限制，测量精度很难满足高精密减速器的测试要求。为提高测量精度，需进行电子细分，从而增加了测量环节，带来测量误差，造成测量结果的不稳定。
【发明内容】
[0004]针对上述现有扭转刚度测试实验台的不足，本发明提供一种可测试减速器在不同啮合状态下扭转刚度和空程误差的测试实验台及其测试方法；本发明实验台具有测量精度高，结构简单，操作简易，可根据测量需求调整被测减速器输入轴转角，进而测量被测减速器在不同啮合状态下的扭转刚度和空回误差的特点。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种减速器扭转刚度和空程误差测试实验台，由工作台、输入轴夹紧装置、机架、加载系统和激光干涉仪测量系统组成；所述输入轴夹紧装置由分度头和过渡轴组成，所述过渡轴的一端与被测减速器的输入轴键连接，所述过渡轴的另一端为球头，所述球头装夹在所述分度头的三爪卡盘上，所述分度头固定在工作台上；所述机架固定在工作台上，被测减速器固定在所述机架上；所述加载系统由输出轴、力口载杠杆、力传感器、过渡球腕部件、螺旋千斤顶和数字显示器组成；其中，所述加载杠杆由中间套筒和两个力臂杆构成，所述输出轴的一端与被测减速器的输出端连接，所述输出轴的中部与所述中间套筒键连接，所述输出轴的另一端连接至所述激光干涉仪测量系统；所述力传感器的一端与所述加载杠杆的支点接触，所述力传感器的另一端通过一过渡球腕部件与螺旋千斤顶相连，所述力传感器的示数通过数字显示器读取；所述过渡球腕部件由球腕和推力轴承组成，所述球腕的上球腕固定在所述力传感器上，所述球腕的下球腕安装在所述推力轴承的座圈上，所述螺旋千斤顶包括底座和螺杆，所述螺杆的顶端设有圆柱轴头，所述推力轴承的轴圈安装在螺旋千斤顶的圆柱轴头上，所述螺旋千斤顶的底座固定在工作台上。
[0006]本发明一种减速器扭转刚度和空程误差的测试方法，采用上述减速器扭转刚度和空程误差测试实验台，并将所述力传感器、过渡球腕部件和螺旋千斤顶布置在所述加载杠杆中一个力臂杆的下方；将激光干涉仪测量系统的反射镜通过磁力表座固定在所述输出轴的端部；将激光干涉仪测量系统的干涉镜通过磁力表座固定在工作台上，将激光干涉仪测量系统的激光发射器放置在工作台上，所述激光发射器、干涉镜和反射镜的轴线重合；
[0007]扭转刚度的测试步骤如下:
[0008]步骤1-1:对力传感器零点标定，并初始化激光干涉仪测量系统的测试参数；
[0009]步骤1-2:通过操作螺旋千斤顶对被测减速器进行加载和卸载，在加载和卸载的间隔过程中通过数字显示器读取力、通过激光干涉仪测量系统的工控机读取角度，在额定载荷为50~100%范围内选取多组测量数据，采用最小二乘法计算被测减速器该啮合状态下的测量扭转刚度；采用公式计算被测减速器在该啮合状态下的实际扭转刚度:
【权利要求】
1.一种减速器扭转刚度和空程误差测试实验台，由工作台、输入轴夹紧装置、机架(4)、加载系统和激光干涉仪测量系统组成；其特征在于:所述输入轴夹紧装置由分度头(I)和过渡轴(2)组成，所述过渡轴(2)的一端与被测减速器(3)的输入轴键连接，所述过渡轴(2)的另一端为球头，所述球头装夹在所述分度头(I)的三爪卡盘上，所述分度头(I)固定在工作台上； 所述机架(4)固定在工作台上，被测减速器(3)固定在所述机架(4)上； 所述加载系统由输出轴(5)、加载杠杆(6)、力传感器(11)、过渡球腕部件(12)、螺旋千斤顶(13)和数字显示器组成(14);其中，所述加载杠杆(6)由中间套筒和两个力臂杆构成，所述输出轴(5)的一端与被测减速器(3)的输出端连接，所述输出轴(5)的中部与所述中间套筒键连接，所述输出轴(5)的另一端连接至所述激光干涉仪测量系统；所述力传感器(II)的一端与所述加载杠杆(6)的支点接触，所述力传感器(11)的另一端通过一过渡球腕部件(12)与螺旋千斤顶(13)相连，所述力传感器(11)的示数通过数字显示器(14)读取；所述过渡球腕部件(12)由球腕(121)和推力轴承(122)组成，所述球腕(121)的上球腕固定在所述力传感器(11)上，所述球腕(121)的下球腕安装在所述推力轴承(122)的座圈上，所述螺旋千斤顶(13)包括底座(132)和螺杆(131 )，所述螺杆(131)的顶端设有圆柱轴头，所述推力轴承(122)的轴圈安装在螺旋千斤顶(13)的圆柱轴头上，所述螺旋千斤顶(13)的底座(132)固定在工作台上。
2.一种减速器扭转刚度和空程误差的测试方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的减速器扭转刚度和空程误差测试实验台，将所述力传感器(11)、过渡球腕部件(12)和螺旋千斤顶(13)布置在所述加载杠杆(6)中一个力臂杆的下方；将激光干涉仪测量系统的反射镜(10)通过磁力表座固定在所述输出轴(5)的端部；将激光干涉仪测量系统的干涉镜(9)通过磁力表座固定在工作台上，将激光干涉仪测量系统的激光发射器(8)放置在工作台上，所述激光发射器(8)、干涉镜(9)和反射镜(10)的轴线重合；并包括扭转刚度测试和空程误差测试，其中: 扭转刚度的测试步骤如下: 步骤1-1:对力传感器零点标定，并初始化激光干涉仪测量系统的测试参数； 步骤1-2:通过操作螺旋千斤顶对被测减速器进行加载和卸载，在加载和卸载的间隔过程中通过数字显示器(14)读取力、通过激光干涉仪测量系统的工控机读取角度，在额定载荷为50~100%范围内选取多组测量数据，采用最小二乘法计算被测减速器该啮合状态下的测量扭转刚度；采用公式(I)计算被测减速器在该啮合状态下的实际扭转刚度k:
【文档编号】G01M13/02GK103776628SQ201410021027
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日
【发明者】杨玉虎, 沈兆光, 陈振宇, 朱临宇 申请人:天津大学