一种机器人用精密减速器疲劳寿命测试方法技术

本发明专利技术提供了一种机器人用精密减速器疲劳寿命测试方法，采用往复摆动的惯量负载构件，模拟机器人用精密减速器的实际工况，进而测试机器人用精密减速器的疲劳寿命。主要包括测试原理、摆动加载及控制系统、数据处理系统。从输入端驱动被试减速器，使输出端作往复摆动，摆动范围为ψ，加/减速角度范围为α，等速区角度范围为ψ‑2α并且不小于0，以被试减速器正常工作最大允许载荷加载，快速评定精密减速器产品疲劳寿命，同时建立一套往复摆动加载过程测试疲劳寿命与连续稳态扭矩加载过程测试疲劳寿命之间的等效方法。本发明专利技术能高效、准确地测试机器人用精密减速器的疲劳寿命，并且测试精度高，成本低。

A fatigue life test method of precision reducer for robot

The invention provides a method for testing the fatigue life of the precision reducer for robot, using the inertia load component of the reciprocating swing, simulating the actual working condition of the precision reducer used in the robot, and then testing the fatigue life of the precision reducer for the robot. It mainly includes testing principle, swing loading and control system, data processing system. The test decelerator is driven from the input end, and the output end is swinging, the range of swing is equal to alpha, and the angle range of the acceleration / deceleration is alpha, and the angle range of the constant speed zone is 2 alpha and not less than 0. The fatigue life of the precision reducer is quickly evaluated by the maximum allowable load of the normal work of the decelerator, and a set of reciprocating pendulum is established at the same time. The equivalent method for measuring fatigue life and fatigue life of continuous steady torque loading process is measured by dynamic loading process. The invention can efficiently and accurately test the fatigue life of the precision reducer used by the robot, and has high test precision and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种机器人用精密减速器疲劳寿命测试方法
本专利技术涉及机器人用精密减速器测试领域，特别涉及一种机器人用精密减速器疲劳寿命测试方法。
技术介绍
精密减速器是机器人的核心部件，而使用寿命是机器人用精密减速器的一项重要性能参数。为了保证机器人用精密减速器的可靠性，对精密减速器的疲劳寿命测试显得尤为重要。内部轴承寿命是限制机器人用精密减速器寿命的关键部件。精密减速器的工作方式是频繁的加/减速以及往复摆动，轴承所受惯性和冲击负荷对其寿命影响很大。目前已有的精密减速器疲劳寿命试验装置，对减速器进行连续稳态扭矩加载，无法模拟机器人用减速器使用工况，测试方法与实际工况差别较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种机器人用精密减速器疲劳寿命测试方法，包括测试原理、摆动加载及控制系统、数据处理系统。能高效、准确地测试机器人用精密减速器的疲劳寿命，并且测试精度高，成本低。为了达到上述目的，本专利技术提出了模拟机器人实际工况的精密减速器疲劳寿命测试装置，基于此测试装置，对机器人精密减速器进行测试试验和性能研究，获取其性能参数。通过实测数据反馈来评价减速器在实际工况下的疲劳寿命，达到预测减速器寿命和优化减速器性能的目的。机器人用精密减速器疲劳寿命测试装置加载方式采用往复摆动的惯量负载构件，模拟被试减速器加/减速和冲击等负载工况，进行加速疲劳寿命试验，以被试减速器正常工作时最大允许载荷加载，快速评定精密减速器疲劳寿命。具体实施方式为从输入端驱动被试减速器，使输出端作往复摆动，摆动范围为ψ，加/减速角度范围为α，等速区角度范围为ψ-2α并且不小于0；考虑到实际工况与试验的一致性，等速区最大转速不大于被试减速器允许平均转速，被试减速器最大输出转矩不大于最大允许启停转矩，按照等加/减速曲线或正弦加/减速曲线进行加载寿命试验；同时建立一套往复摆动加载过程测试疲劳寿命与连续稳态扭矩加载过程测试疲劳寿命之间的等效方法，以实现本测试方法对已有国家标准和企业标准中机器人减速器疲劳寿命定义的具体描述。本专利技术的机器人用精密减速器疲劳寿命测试方法的测试原理为：通过惯量负载构件对被试减速器施加惯量负载，驱动电机驱动被试减速器输入端，被试减速器输出端带动惯量负载构件进行往复摆动，模拟机器人机械臂的实际工况。理论上对被试减速器施加的惯量负载越大，产品性能退化越快，测试时间越短，但惯量负载太大，将会影响到减速器本身的失效机理。惯量负载作为加速疲劳寿命试验中关键的技术参数，其确定过程有较严格的标准，遵循的原则为：1)施加的惯量负载必须能够加快减速器的性能衰退速度，可以极大的缩短试验周期，但不能影响减速器本身的失效机理；2)惯量负载不能仅凭理论上的可行性选择，还要有可实践性，既要便于施加，同时对减速器的性能影响尽可能大。基于上述原则，本测试装置结合精密减速器的实际工况，对于不同型号被试减速器，通过理论分析、参数计算与构型优化，确定了合理的惯量负载，配重块是针对不同被试减速器，通过配重块的施加与调整，来适配不同的惯量负载要求。本专利技术通过疲劳等效理论，建立了本测试方法与稳态扭矩加载连续运转疲劳寿命测试之间的关系。被试减速器输出端装有惯量负载构件，惯量负载构件模拟机器人机械臂，使输出端作往复摆动，则被试减速器周期性负载转矩T，包括惯量负载构件角加速度产生的惯性扭矩和惯量负载构件本身重量产生的重力矩，其计算方法如下：式中：J——输出轴上负载的转动惯量，ε——输出轴角加速度mi——输出轴上负载中各质点的质量ri——该质点到转动轴线的半径——输出轴上负载质心的摆动角位移g——重力加速度寿命试验所需时间t根据试验负载和试验转速，按照滚子/球轴承的疲劳寿命计算方法进行如下计算：式中：t0——额定转矩下的设计寿命n0——输出端额定转速T0——输出端额定转矩nm——试验时输出端平均转速，nm＝∑(tini)/∑tiTm——试验时输出端平均负载转矩，e——寿命指数，对摆线类减速器偏心轴滚子轴承，e＝10/3；对谐波减速器柔性(球)轴承，e＝3。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：1.能够较好的模拟机器人的实际工况，并考虑了相应的动载荷的影响，试验结果的准确性高；2.可最大限度进行加速疲劳试验，缩短试验周期；3.可测试多种型号被试件，兼容性强；4.试验装置结构简单，可靠性高；5.操作简单，制造成本低。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1出示了本专利技术的机器人用精密减速器疲劳寿命测试方法机械结构示意图；图2出示了图1中惯量负载构件示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：1、支撑台体；2、X向丝杠；3、Y向丝杠；4、驱动电机；5、过渡联接件；6、被试减速器支座；7、被试减速器输入轴；8、被试减速器适配盘；9、被试减速器；10、惯量负载构件；11、加速度传感器；12、配重块具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。本专利技术提供了一种机器人用精密减速器疲劳寿命测试方法，以实现在模拟机器人用精密减速器实际使用工况下进行疲劳寿命测试。如图1和图2所示，支撑台体(1)支撑测试装置的整个结构，驱动电机(4)提供测试所需动力，被试减速器(9)为需测试器件，通过被试减速器适配盘(8)，固定在被试减速器支座(6)上，驱动电机(4)与被试减速器输入轴(7)通过过渡联接件(5)联接，驱动电机(4)驱动被试减速器输入轴(7)，被试减速器(9)输出端做往复摆动，在被试减速器(9)输出端安装惯量负载构件(10)，模拟机器人机械臂，使测试结果与实际工况相结合。通过控制驱动电机(4)运转，使惯量负载构件(10)产生一定的角加速度，角加速度与转动惯量的乘积即为对被试减速器(9)施加的惯量扭矩，被试减速器(9)承受的扭矩还包括因重力而产生的力矩。将被试减速器(9)受到的扭矩与额定转速、额定扭矩下的额定寿命进行等效，得出所需测试时间与负载惯量构件(10)摆动周期。应当说明，惯量负载构件(10)摆动范围包括匀速区与加减速区，在匀速区内，因惯量负载构件(10)的角加速度为零，对被试减速器(9)施加的载荷小而影响试验周期，因此匀速区设置不宜过大。在加减速区内，摆动范围过大或过小都会延长测试时间，因此，加减速区与匀速区摆动范围的大小由数据计算分析优化后确定。如图1和图2所示，惯量负载构件(10)上安装有加速度传感器(11)，测试惯量负载构件(10)的加速度，惯量负载构件(10)上可以施加不同的配重块(12)，以满足不同被试减速器的测试需求，惯量负载构件(10)的摆动起始位置对整个测试时间与周期有较大影响，需通过计算确定。如图1所示，其特征在于被试减速器适配盘(8)与被试减速器支座(6)通过螺栓连接，通过更换不同被试减速器适配盘(8)，即可满足不同被试减速器的测试需求。如图1所示，驱动电机(4)在Y向丝杠(3)的驱动下，可以实现Y方向移动，满足不同被试件的测试需求。如图1所示，机器人用精密减速器疲劳寿命测试装置，其特征在于采用支撑台体(1)，其上设置有V形导轨结构，在X向丝杠(2)的驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人用精密减速器疲劳寿命测试方法，包括测试原理、摆动加载及控制系统、数据处理系统。其特征在于：a、从输入端驱动被试减速器，使输出端作往复摆动，以接近机器人减速器实际使用工况的运动方式，对机器人用精密减速器疲劳寿命进行测试，测试结果更接近实际工况，且易于实现减速器疲劳寿命的加速疲劳试验。b.建立疲劳等效数学模型，设计往复摆动加载系统、编制运动控制和数据处理软件，实现精密减速器摆动疲劳测试并解决摆动疲劳测试方法与传统连续回转测试方法所定义疲劳寿命之间的关系，通过控制驱动电机运转，使惯量负载构件产生一定的角加速度，角加速度与转动惯量的乘积即为对被试减速器施加的惯量扭矩，被试减速器承受的扭矩同时包括因惯量负载构件的重力矩，将被试减速器承受的惯量扭矩和重力矩叠加后，对其疲劳寿命损伤与额定转速、额定扭矩下的疲劳寿命损伤进行等效，得出测试对应寿命所需负载惯量及摆动周次。c、往复摆动范围为ψ，加/减速角度范围为α，等速区角度范围为ψ‑2α且不小于0，等速区最大转速不大于试验件允许平均转速，被试减速器最大输出转矩不大于最大允许启停转矩，按照等加/减速曲线或正弦加/减速曲线进行加载寿命试验。

【技术特征摘要】
1.一种机器人用精密减速器疲劳寿命测试方法，包括测试原理、摆动加载及控制系统、数据处理系统。其特征在于：a、从输入端驱动被试减速器，使输出端作往复摆动，以接近机器人减速器实际使用工况的运动方式，对机器人用精密减速器疲劳寿命进行测试，测试结果更接近实际工况，且易于实现减速器疲劳寿命的加速疲劳试验。b.建立疲劳等效数学模型，设计往复摆动加载系统、编制运动控制和数据处理软件，实现精密减速器摆动疲劳测试并解决摆动疲劳测试方法与传统连续回转测试方法所定义疲劳寿命之间的关系，通过控制驱动电机运转，使惯量负载构件产生一定的角加速度，角加速度与转动惯量的乘积即为对被试减速器施加的惯量扭矩，被试减速器承受的扭矩同时包括因惯量负载构件的重力矩，将被试减速器承受的惯量扭矩和重力矩叠加后，对其疲劳寿命损伤与额定转速、额定扭矩下的疲劳寿命损伤进行等效，得出测试对应寿命所需负载惯量及摆动周次。c、往复摆动范围为ψ，加/减速角度范围为α，等速区角度范围为ψ-2α且不小于0，等速区最大转速不大于试验件允许平均转速，被试减速器最大输出转矩不大于最大允许启停转矩，按照等加/减速曲线或正弦加/减速曲线进行加载寿命试验。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红旗，张敬彩，程曼，李金峰，孙刚，弓宇，吴哲，石献金，杨转玲，韩伟，董少甫，封楠，
申请(专利权)人：中机生产力促进中心，
类型：发明
国别省市：北京,11