一种谐波齿轮传动的回差测量装置及方法与流程

本发明属于精密机械传动技术领域，涉及一种谐波齿轮传动的回差测量装置。

背景技术：

谐波齿轮传动具有结构简单、体积小、重量轻、运动平稳、噪音低、单级减速比范围大、传动精度高等优点，因此一经问世就立刻引起了世界各国的极大重视，已被广泛应用于空间技术、机器人、医疗机械、信息通讯等各个工业领域。

回差是谐波齿轮传动的重要性能指标，对于应用于正反转切换的场合，在往复运动时，为保证机械系统的位置精度，对传动装置的回差有着严格的要求。回差是指±3％额定转矩处扭转角均值之差。回差测试是检验谐波齿轮传动装置精度不可缺少的一项重要指标，是生产质量的保证。

目前关于谐波减速器回差的测试方面工程中主要采用滞回曲线测量法(qj1820-1989谐波齿轮减速器测试方法,行业标准(航天工业标准),1990.)(黑沫.精密谐波齿轮传动系统建模与控制方法研究[d].长沙:国防科学技术大学,2015.)。滞回曲线测量法大都以输入端锁紧、输出端加载的方式直接测量输出端的回差，其原理简单，可靠性高。然而随着谐波齿轮传动技术的不断发展，常用的回差测量精度3″已无法满足精密谐波齿轮传动性能要求。

因此，亟需要一种测量方便、成本较低并且测量精度更高(精度1″)的谐波齿轮传动的回差测量装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构简单、安装方便、测量精度高的谐波齿轮传动回差测量装置，用于检测谐波齿轮传动的性能，精度在1″的范围。

为了实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种谐波齿轮传动的回差测量装置，包括输入轴固定装置、谐波减速器、谐波减速器支架、加载杆、角度测量装置、加载装置、底座工作台；

所述谐波减速器支撑在谐波减速器支架上，谐波减速器支架与底座工作台固定；谐波减速器的波发生器输入端与输入轴固定装置通过键连接；谐波减速器的柔轮输出端与加载杆连接端a固定；加载杆连接端b与角度测量装置连接，记录谐波减速器的柔轮输出端的转角；加载杆的两力臂杆头依次安装加载装置，由加载装置对谐波减速器的柔轮输出端进行加载；

所述加载装置包括力传感器、球头法兰、液压缸；所述加载装置依次安装于加载杆的两力臂杆头端，分别实现正向、逆向加载方式；所述力传感器的内圈通过螺纹与力臂杆头的螺杆连接，外圈与球头法兰通过螺钉固定连接；所述液压缸一端输出平面与球头法兰相切；液压缸另一端水平放置在底座工作台上用来提供驱动力，通过与球头法兰相切提供垂直于加载杆力臂的载荷，载荷由力传感器记录并读出。

上述谐波减速器支架的中心孔和端面分别为谐波减速器提供轴向和径向定位，通过螺栓螺母与谐波减速器固定，谐波减速器支架与底座工作台通过t型螺栓螺母固定连接。

上述输入轴固定装置包括固定支架、固定轴；固定轴与固定支架通过螺钉固定连接；所述的固定轴与谐波减速器的波发生器输入端通过键连接，固定支架与底座工作台通过t型螺栓固定连接。

上述加载杆包括连接端a、连接端b、加载杆的力臂杆头，力臂杆头两端垂直固定焊接有螺杆；所述的加载杆的连接端a通过螺钉与谐波减速器柔轮输出端固定连接，并通过定位槽保证其同轴度；连接端b与角度测量装置的编码器内环固定连接。

上述角度测量装置包括角度编码器支架、角度编码器；所述角度编码器支架为l形薄片弹性支架，水平端与谐波减速器支架通过螺钉固定连接，根据加载杆连接端b的输出轴的实际情况调节轴向位置；垂直端与角度编码器外圈通过螺钉固定连接；角度编码器支架支撑角度编码器适用于轴线的误差波动；所述角度编码器内圈与加载杆连接端b通过螺钉固定连接，其输出转角由角度编码器记录并读出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、传统的滞回曲线测量回差一般加载方式为砝码加载，测量扭矩精度较低，采用液压驱动，力传感器计数，螺杆与输出加载杆通过垂直固定焊接、球头法兰与液压缸相切方式加载，扭矩测量精度高，提高了回差测量的准确性。

2、传统的滞回曲线测量回差一般转角测量方式为光电测角器，测量转角精度较低，采用角度编码器测量转角，安装方便，转角测量精度更高，提高了回差测量的准确性。

附图说明

图1是本发明的一种谐波齿轮传动的回差测量装置装配图。

图2是本发明的输入轴固定装置结构示意图。

图3是本发明的谐波减速器支架结构示意图。

图4是本发明的加载杆结构示意图。

图5是本发明的谐波减速器装配结构示意图。

图6是本发明的角度测量装置结构示意图。

图7是本发明的加载装置结构示意图。

图中：1输入轴固定装置；2谐波减速器；3谐波减速器支架；4加载杆；5角度测量装置；6加载装置；7底座工作台；101固定支架；102固定轴；201波发生器输入端；202柔轮输出端；301中心孔；302端面；401连接端a；402连接端b；403力臂杆头；501角度编码器支架；502角度编码器；601力传感器；602球头法兰；603液压缸。

具体实施方式

为更好的说明本发明的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式，对本发明进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

实施例1：如图1～图7所示，本发明披露了包括输入轴固定装置1、谐波减速器2、谐波减速器支架3、加载杆4、角度测量装置5、加载装置6、底座工作台7；

所述谐波减速器2支撑在谐波减速器支架3上，谐波减速器支架3与底座工作台7固定；谐波减速器的波发生器输入端201与输入轴固定装置1通过键连接；谐波减速器的柔轮输出端202与加载杆连接端a401固定；加载杆连接端b402与角度测量装置5连接，记录谐波减速器的柔轮输出端202的转角；加载杆4的两力臂杆头403分别安装加载装置6，由加载装置6对谐波减速器的柔轮输出端202进行加载；

所述加载装置6包括力传感器601、球头法兰602、液压缸603；所述加载装置6分别安装于加载杆4的两力臂杆头403端，分别实现正向、逆向加载方式；所述力传感器601的内圈通过螺纹与力臂杆头403的螺杆连接，外圈与球头法兰602通过螺钉固定连接；所述液压缸603一端输出平面与球头法兰602相切；液压缸603另一端水平放置在底座工作台7上用来提供驱动力，通过与球头法兰602相切提供垂直于加载杆4力臂的载荷，载荷由力传感器601记录并读出。

一种谐波齿轮传动的回差测量装置使用方法(工作原理)：

本发明装置采用输入端/轴固定，输出端/轴加载方式进行，输出端通过液压缸603驱动加载，载荷由力传感器601测得，采用球头法兰602与液压缸603输出平面相切方式实现适应加载杆的角度变化，加载杆的力臂杆头403采用垂直固定焊接螺杆方式确保输出端扭矩t(t＝fl，f为输出端力臂为l处的螺杆所受的力)的准确性，加载杆连接端b402安装角度编码器502用于测量谐波减速器柔轮输出端202的转角。

第一步，将谐波减速器2安装在谐波减速器支架3上，谐波减速器支架3固定在底座工作台7上；将输入轴固定装置1安装在谐波减速器波发生器输入端201；加载杆连接端a401安装在谐波减速器柔轮输出端202，使用水平仪调节加载杆4两臂至水平；将角度测量装置5安装在加载杆连接端b402；将加载装置6安装在加载杆的力臂杆头403右臂处；查看各连接处是否加紧，查看加载装置6、角度测量装置5是否正常工作；

第二步，正向逐渐加载至额定转矩后卸载，使用角度编码器502记录谐波减速器柔轮输出端202的扭转角θa，使用力传感器601记录并计算谐波减速器柔轮输出端202的扭矩ta；

第三步，将加载装置6安装在加载杆的力臂杆头403左臂处，反向逐渐加载至额定转矩后卸载，使用角度编码器502记录谐波减速器柔轮输出端202的扭转角θb，使用力传感器601记录并计算谐波减速器柔轮输出端202的扭矩tb；

第四步，以谐波减速器柔轮输出端202的扭矩为横坐标，以谐波减速器柔轮输出端202的扭转角为纵坐标，绘制出滞回曲线，滞回曲线输出转矩及转角的采样数量分别不少于200点；

第五步，在滞回曲线中，横坐标为+3％额定转矩时，对应正向曲线中两个转角值的平均值为θ1；横坐标为-3％额定转矩时，对应反向曲线中两个角度值的平均值为θ2，则θ1与θ2的差值即为谐波齿轮传动的回差δθ。

上述角度编码器为绝对式编码器，精度为0.5″；所述力传感器为轮辐压力传感器，精度为0.1n。

所述谐波减速器支架3的中心孔301与输入轴固定装置1的固定轴102的轴线的同轴度与平行度通过设计和安装保证。

显然，本发明的上述实施方式仅仅为了清楚说明本发明装置，不限于上述实施方式的细节。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变动，这里无需也无法对所有的方式进行穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。