一种新型高低温非线性机构实时效率测试试验台及其试验方法与流程

本发明涉及一种实时效率测试试验台及其试验方法，具体涉及一种新型高低温非线性机构实时效率测试试验台及其试验方法，属于机械领域。

背景技术：

机构效率测试试验台是一种重要的载荷模拟和机构性能测试设备。随着我国机械、航天等行业的飞速发展，各种新型机构得到了广泛的研究和应用，这些新型机构中的各种构件通常具有更加复杂的受力状态，机构往往具有很强的非线性特性，采用常规的试验无法精确得到机构的实时效率等特性，其固有的非线性特性会对效率分析造成很大的误差，严重时会误导方案选型和结构设计，造成严重的损失。

技术实现要素：

本发明为解决常规试验无法精确得到机构的实时效率等特性的问题，进而提出一种新型高低温非线性机构实时效率测试试验台及其试验方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明所述试验台包括两个直线加载及测量子系统、两个容差调整子系统、驱动及测量子系统和高低温环境箱，被测试机构设置在高低温环境箱内，驱动及测量子系统与被测试机构连接，两个容差调整子系统对称设置在被测试机构的两侧，每个直线加载及测量子系统分别安装在一个容差调整子系统上。

进一步的，驱动及测量子系统包括驱动伺服电机、驱动轴、固定隔板、直线运动单元、悬臂式拉压力传感器和滑动换向器，驱动伺服电机通过驱动轴与固定隔板连接，直线运动单元安装在固定隔板上，直线运动单元与悬臂式拉压力传感器连接，悬臂式拉压力传感器的下端通过滑动换向器与被测试机构连接。

进一步的，直线加载及测量系统包括连接件、s型拉压力传感器、悬臂梁轴、直线电机动子和直线电机定子，直线电机动子安装在直线电机定子上，且直线电机动子能沿直线电机定子直线移动，悬臂梁轴安装在直线电机动子上，s型拉压力传感器安装在悬臂梁轴的端部，s型拉压力传感器通过连接件与被测试机构连接。

本发明所述试验方法的具体步骤如下：

一种新型高低温非线性机构实时效率测试试验台的试验方法是通过如下步骤实现的：

步骤一、将被测试机构安装到试验台上，通过试验台位置调整子系统将被测试机构沿垂直轴上下移动，调整被测试机构的高度，通过容差调整子系统调整模拟件加载端在水平两个方向的位置，高低温环境箱模拟被测试机构工作的高低温环境，使被测试机构在高低温环境下进行效率测试；

步骤二、驱动及测量子系统由电机直线运动单元将旋转运动转换直线运动，代替被测试机构的驱动源带动被测试机构运动，同时通过编码器测量被测试机构输入端的运动速度，通过力传感器测量被测试机构输入端的驱动力大小，计算出被测试机构的输入功率；

步骤三、直线加载测量子系统为被测试机构提供负载，并实时测量被测试机构输出端的输出速度和所受加载力的大小，计算出被测试机构输出端的输出功率，最后通过被测试机构输出功率与输入功率的比值算出被测试机构的效率。

本发明的有益效果是：本发明可以全行程内实时测试具有非线性特性机构的效率，而且可以实现动态加载。并且可以模拟被试件工作的高低温环境；2、本发明采用直线电机作为加载装置，加载力的大小正比于加载电机的输入电流，可精确控制加载力值；3、本发明采用电机驱动丝杠的位移平台系统代替被测试机构的动力装置，精确控制机构输入端的位移，并检测输入端的驱动力；4、本发明运用高低温箱模拟被试机构的各种工作环境，并将易受影响的驱动机构置于温箱外部保证性能。5、本发明所述系统可进行实时效率测试。通过实时测量输入端的驱动力、移动速度以及输出端的阻力、移动速度，系统可自动实时计算得出被测试机构的传递效率，系统可自动实时绘制出被测试机构的效率曲线；6、本发明利用驱动系统代替被测试机构的动力装置，利用直线电机作为加载装置模拟被测试机构的负载，利用高低温箱模拟被试件工作的高低温环境，通过测量输入端的驱动力、移动速度以及输出端的阻力、移动速度，实时计算得到输入端与输出端的功率，输出端功率与输入端功率的比值就是被测试机构的传递效率。此外，还可进行被测试机构加载位置的调节，以适应多种不同的被试件。

附图说明

图1是试验台的结构示意图；

图2是驱动及测量子系统的结构示意图；

图3是直线加载及测量子系统的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种新型高低温非线性机构实时效率测试试验台包括两个直线加载及测量子系统1、两个容差调整子系统2、驱动及测量子系统3和高低温环境箱4，被测试机构5设置在高低温环境箱4内，驱动及测量子系统3与被测试机构5连接，两个容差调整子系统2对称设置在被测试机构5的两侧，每个直线加载及测量子系统1分别安装在一个容差调整子系统2上。

容差调整子系统2包括直线电机模组、x方向位置调整平台、y方向位移调整平台和支架，直线加载及测量子系统1安装在y方向位移调整平台上，y方向位移调整平台安装在x方向位置调整平台上，x方向位置调整平台与直线电机模组连接，直线电机模组和x方向位置调整平台均安装在支架上。

通过位置容差调整子系统调节直线加载端相对于被试机构件输出端的位置，使直线加载端与被试机构件输出端同轴。然后将被试机构件输出端与直线加载与测量子系统加载端连接。

被测试机构件的效率测试分为常温测试和高低温环境测试两种。常温下机构效率的测试不需要高低温箱工作；高低温环境下机构效率的测试需要密闭高低温箱，使高低温箱内的被试件和相应的驱动和加载以及测量系统在指定的温度、湿度环境下进行机构效率的测试。

系统安装准备完成后，使温箱达到相应的高低温测试环境。通过控制系统设定被测试机构件加载端的加载力和驱动端的驱动速度和位移。设定好控制参数后开始试验。被测试机构件在驱动和测量子系统的驱动下进行动作，同时加载和测量子系统会在输出端施加相应的加载力。系统根据传感器采集到的数据实时计算出各个时刻机构的效率，并绘制出效率曲线。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种新型高低温非线性机构实时效率测试试验台的驱动及测量子系统3包括驱动伺服电机3-1、驱动轴3-2、固定隔板3-3、直线运动单元3-4、悬臂式拉压力传感器3-5和滑动换向器3-6，驱动伺服电机3-1通过驱动轴3-2与固定隔板3-3连接，直线运动单元3-4安装在固定隔板3-3上，直线运动单元3-4与悬臂式拉压力传感器3-5连接，悬臂式拉压力传感器3-5的下端通过滑动换向器3-6与被测试机构5连接。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述一种新型高低温非线性机构实时效率测试试验台的直线加载及测量系统1包括连接件1-1、s型拉压力传感器1-2、悬臂梁轴1-3、直线电机动子1-4和直线电机定子1-5，直线电机动子1-4安装在直线电机定子1-5上，且直线电机动子1-4能沿直线电机定子1-5直线移动，悬臂梁轴1-3安装在直线电机动子1-4上，s型拉压力传感器1-2安装在悬臂梁轴1-3的端部，s型拉压力传感器1-2通过连接件1-1与被测试机构5连接。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种新型高低温非线性机构实时效率测试试验台的试验方法是通过如下步骤实现的：

步骤一、将被测试机构5安装到试验台上，通过试验台位置调整子系统将被测试机构5沿垂直轴上下移动，调整被测试机构5的高度，通过容差调整子系统2调整模拟件加载端在水平两个方向的位置，高低温环境箱4模拟被测试机构5工作的高低温环境，使被测试机构5在高低温环境下进行效率测试；

步骤二、驱动及测量子系统3由电机直线运动单元将旋转运动转换直线运动，代替被测试机构5的驱动源带动被测试机构5运动，同时通过编码器测量被测试机构5输入端的运动速度，通过力传感器测量被测试机构5输入端的驱动力大小，计算出被测试机构5的输入功率；

步骤三、直线加载测量子系统1为被测试机构5提供负载，并实时测量被测试机构5输出端的输出速度和所受加载力的大小，计算出被测试机构5输出端的输出功率，最后通过被测试机构5输出功率与输入功率的比值算出被测试机构5的效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。