空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备的制作方法

本发明涉及一种测试设备，特别是涉及一种基于空间应用背景下，对大扭矩绳传动系统进行传动刚度测试的大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备。

背景技术：

传统的传动刚度测试方法基本应用于齿轮传动，尤其是谐波减速器。由于各部分的结构件刚度近似，需要考虑各部分形变，目前，绳传动已广泛应用于力觉交互设备、太空环境等环境下，绳传动系统的尺寸参数由于使用场地的限制，受到空间、质量等结构参数的约束。设计出一种适应空间应用的大扭矩绳传动系统传动刚度的测试设备已经成为迫切需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备，以解决上述现有技术存在的问题，其结构紧凑、体积小，并且可以简单、方便地测试绳传动系统的传动刚度，具有良好的人机交互功能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明一种空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备，其特征在于：包括主动轮组件、从动轮组件、传动绳，所述主动轮组件包括主动绳轮，所述从动轮组件包括从动绳轮，所述传动绳连接于所述主动绳轮与从动绳轮之间，所述主动绳轮连接主动轮编码器，所述从动绳轮连接从动轮编码器，所述主动绳轮与主动轮编码器同步转动，所述从动绳轮与从动轮编码器同步转动，所述主动绳轮连接加载装置，所述主动轮编码器、从动轮编码器分别将采集的主动绳轮、从动绳轮的转角数值传输至控制卡，所述控制卡经处理后通过串口传输给pc机，所述pc机完成传动刚度的分析计算并显示结果。

本发明空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备，其中，所述主动轮组件包括主动轮安装板、主动绳轮、主动轮轴，所述主动轮轴通过轴承设置于所述主动轮安装板上，所述主动轮轴的轴线方向和所述主动轮安装板所在平面相垂直，所述主动绳轮固定于所述主动轮轴一端，所述主动轮轴另一端通过一联轴器连接主动轮编码器，所述从动轮组件包括从动轮安装板、从动绳轮、从动轮轴，所述从动轮轴通过轴承安装于所述从动轮安装板上，所述从动轮轴的轴线方向和所述从动轮安装板所在平面相垂直，所述从动绳轮固定于所述从动轮轴的一端，所述从动轮轴的另一端通过另一联轴器连接从动轮编码器。

本发明空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备，其中，所述主动绳轮上开有主动绳头安装孔，所述从动绳轮上开有从动绳头安装孔，所述传动绳两端分别固定于所述主动绳头安装孔、从动绳头安装孔内。

本发明空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备，其中，所述主动轮轴上开有径向轴孔，所述加载装置包括驱动杆、重物，所述重物固定于所述驱动杆一端，所述驱动杆的另一端安装于所述主动轮轴上的径向轴孔内。

本发明空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备，其中，所述主动轮安装板上位于所述主动绳轮的一侧表面可拆卸安装有驱动定位座，所述驱动杆置于所述驱动定位座内。

本发明空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备，其中，所述主动轮安装板表面开有两个用于安装所述驱动定位座的主动轮侧定位槽。

本发明空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备，其中，所述从动轮组件还包括限位杆、限位座，所述限位座可拆卸安装于所述从动轮安装板上和所述从动绳轮位于同一侧的表面，所述从动轮轴上开有径向轴孔，所述限位杆置于所述限位座内，并且限位杆一端连接于所述径向轴孔内。

本发明空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备，其中，所述从动轮安装板表面开有两个用于安装所述限位座的从动轮侧定位槽。

本发明空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备，其中，所述主动轮安装板固定于第一机架上，所述从动轮安装板固定于所述第二机架上，所述第一机架、第二机架结构相同，其中，所述第一机架由六个框架杆依次连接成正六边形，所述正六边形的中心和各连接点之间还分别设置一加强杆。

本发明空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备，其中，所述控制卡读取编码器的数据、换算成准确的角度值，通过串口传给所述pc机，所述控制卡包括stm32嵌入式微处理器、dac数模转换模块、i/o接口，所述编码器是增量式编码器。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：由于本发明包括主动轮组件、从动轮组件、传动绳，主动轮组件的主动绳轮连接主动轮编码器，从动轮组件的从动绳轮连接从动轮编码器，使主动绳轮与主动轮编码器同步转动，从动绳轮与从动轮编码器同步转动，主动轮编码器、从动轮编码器分别将采集的主动绳轮、从动绳轮的转角数值传输至控制卡，pc机即可完成传动刚度的分析计算并显示结果，整个测试过程步骤简单、数据显示准确直观，并且具有良好的人机交互功能，简洁美观而且内部结构紧凑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1为本发明空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备的整体结构示意图；

图2为本发明空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备中主动轮组件及加载装置的装配轴测图；

图3为本发明空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备中主动轮组件的轴系结构剖视图；

图4为本发明空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备中主动轮组件的主视图；

图5为本发明空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备中从动轮组件及限位装置的装配轴测图；

图6为本发明空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备中从动轮组件的轴系结构剖视图；

图7为本发明空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备中从动轮组件的主视图；

图8为本发明空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备中第一机架的结构图；

图9为本发明空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备中控制系统的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明一种空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备，包括机械系统和控制系统，机械系统为测试的实验平台基础，控制系统在机械平台上读取编码器数据并在电脑屏幕上显示对应数据，控制系统包括编码器、控制卡、pc机，其中机械系统包括主动轮组件、从动轮组件、传动绳6，如图3、6所示，主动轮组件包括主动绳轮403，从动轮组件包括从动绳轮509，传动绳6连接于主动绳轮403与从动绳轮509之间，主动绳轮403连接主动轮编码器409，从动绳轮509连接从动轮编码器502，主动绳轮403与主动轮编码器409同步转动，从动绳轮509与从动轮编码器502同步转动，主动绳轮403连接加载装置，主动轮编码器409、从动轮编码器502分别将采集的主动绳轮403、从动绳轮509的转角数值传输至控制卡，控制卡经处理后通过串口传输给pc机，pc机完成传动刚度的分析计算并显示结果。

如图3所示，主动轮组件包括主动轮安装板406、主动绳轮403、主动轮轴402，主动轮轴402通过轴承411设置于主动轮安装板406上，轴承411采用深沟球轴承，主动轮轴402的轴线方向和主动轮安装板406所在平面相垂直，主动绳轮403固定于主动轮轴402一端，主动轮轴402另一端通过一联轴器408连接主动轮编码器409，如图5、6所示，从动轮组件包括从动轮安装板505、从动绳轮509、从动轮轴507，从动轮轴507通过轴承510安装于从动轮安装板505上，轴承510采用深沟球轴承，从动轮轴507的轴线方向和从动轮安装板505所在平面相垂直，从动绳轮509固定于从动轮轴507的一端，从动轮轴507的另一端通过另一联轴器503连接从动轮编码器502，主动绳轮403上开有主动绳头安装孔404，从动绳轮509上开有从动绳头安装孔506，传动绳6两端分别固定于主动绳头安装孔404、从动绳头安装孔506内。

如图3所示，主动轮轴402上开有径向轴孔401，如图2所示，加载装置包括驱动杆701、重物703，驱动杆701一端设置加载处704，加载处704为开在驱动杆701表面的周向环状凹槽，重物703采用砝码，砝码通过绳子系在加载处704，使重物的施力位置固定，驱动杆701的另一端安装于主动轮轴402上的径向轴孔401内，在加载处依次添加砝码，完成加载过程。

如图2所示，主动轮安装板406上位于主动绳轮403的一侧表面通过螺栓可拆卸安装有驱动定位座702，驱动杆701置于驱动定位座702内，主动轮安装板406表面开有两个主动轮侧定位槽412，驱动定位座702可根据需要确定安装于任一个主动轮侧定位槽412内，使驱动杆701的位置变化，从而改变加载角度位置。

如图5所示，从动轮组件还包括限位杆801、限位座802，限位座802通过螺栓可拆卸安装于从动轮安装板505上和从动绳轮509位于同一侧的表面，从动轮安装板505表面开有两个从动轮侧定位槽512，限位座802可根据需要安装于任一从动轮侧定位槽512内，使用更方便，如图6所示，从动轮轴507上开有径向轴孔508，限位杆801置于限位座802内，并且限位杆801一端连接于径向轴孔508内。

如图4、图1所示，主动轮安装板406的三个顶点处分别开有一安装孔413，主动轮安装板406通过设置于三个安装孔413内的螺钉固定于第一机架上，如图7、图1所示，从动轮安装板505三个顶点处分别开有一安装孔513，从动轮安装板505通过设置于三个安装孔513内的螺钉固定于第二机架上，第一机架、第二机架结构相同，第一、第二机架均固定于地面保持静止，如图8所示，第一机架由六个框架杆301依次连接成正六边形，正六边形的中心和各连接点302之间还分别设置一加强杆303，其中正六边形的中心和各连接点302处均设置一连接球，连接球上开有贯穿螺纹孔，各框架杆301、加强杆303均螺纹连接于各连接球上，第一、第二机架通过将各连接点302固定在地面上来稳定整个框架。

如图9所示，控制卡读取编码器的数据、换算成准确的角度值，通过串口传给pc机，控制卡包括stm32嵌入式微处理器、dac数模转换模块、i/o接口，编码器是增量式编码器，pc机有良好的人机显示界面，显示数据，分析计算绳传动系统传动刚度。pc机采用笔记本电脑或是台式电脑，主要用来读取编码器的数据和完成传动刚度的分析与计算，以及图形界面交互等功能；控制卡的作用是分别与pc机和编码器进行数据的通讯，它直接读取编码器的数据、换算成准确的角度值，通过串口传给pc机，完成与pc的数据通讯。控制卡与上位机(pc)通过串口进行通讯。

本发明空间大扭矩绳传动系统传动刚度测试设备使用时，先通过限位座将从动轮组件限位，然后在驱动杆701的加载处依次添加砝码，完成加载过程，在加载过程中，两个编码器将采集的数据传输至控制卡，控制卡将数据处理后传输至pc机，pc机完成传动刚度的分析与计算并显示计算结果。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。