一种可变负载刚度和惯量的双电机同轴冗余驱动实验台制造技术

本发明专利技术涉及一种可变负载刚度和惯量的双电机同轴冗余驱动实验台，其包括基座，沿纵向对称设置在基座两端的第一支撑装置和第二支撑装置，分别固定在第一支撑装置和第二支撑装置上的第一驱动单元和第二驱动单元，分别安装在第一支撑装置和第二支撑装置上的第一传动轴和第二传动轴，以及位于第一传动轴和第二传动轴之间的、配重和刚度可调的负载；其中，第一驱动单元与第二驱动单元沿纵向同轴相向设置，第一传动轴和第二传动轴的一端分别与第一驱动单元和第二驱动单元的输出端相连接，另一端通过端部法兰同时与负载紧固连接；第一驱动单元和第二驱动单元分别通过第一传动轴和第二传动轴共同驱动负载做旋转运动。

【技术实现步骤摘要】
一种可变负载刚度和惯量的双电机同轴冗余驱动实验台
本专利技术涉及一种电机实验台，尤其涉及一种可变负载刚度和惯量的双电机同轴冗余驱动实验台。
技术介绍
目前在自动化生产领域，由于单电机控制在远距离、高载荷以及多变量控制方面已远远不能满足现代工业发展的需求，因此为了节约成本、提高运行可靠性及稳定性、保证精度要求和实现大功率运行，双电机驱动及其同步控制在机床、起重装备、飞行模拟器中框和同步转台等需要多变量控制、冗余驱动以及消隙等领域中得到广泛研究。双电机驱动包括独立、柔性以及刚性等连接方式，在柔性或刚性连接方式下，双电机驱动可以克服单电机驱动造成的负载不平衡、大功率驱动成本高等缺点。但由于不同电机的制造材料、制造工艺和制造精度等不同，导致两台不同电机的电器参数和机械特性也不同，而不同的机械结构或系统会对双电机驱动的同步控制性能产生一定的影响，再加上运行过程中的各种外界干扰等的影响，如何保证双电机驱动的跟踪精度、同步精度和抗干扰能力等同步控制性能成为了双电机驱动能否得到广泛应用所需要解决的难题。为了研究不同的机械结构或系统对双电机同轴冗余驱动的同步控制性能的影响，现在一般是在实际操作的机械装置中开展实验研究，但这种实验方式存在实验成本高、危险大、风险大等缺陷，例如当负载刚度小、惯量大时可能会导致机械装置出现机械谐振，而当负载刚度大、双电机不同步情况严重时可能造成电机严重过载。因此，我们需要一种实验装置，能在较为安全的实验室中对双电机同轴冗余驱动进行测试和实验，避免对实际操作的机械装置进行实验研究；同时，当双电机输出不同步时，会造成负载产生较大的应力和应变，在实验室中可以检测不同步时负载结构不同部位的应力和应变，找出最大应力和应变部位，为负载结构设计和优化提供参考。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种操作安全、结构简单、成本低廉，可以检验不同机械结构或系统对双电机同轴冗余驱动控制性能的影响的可变负载刚度和惯量的双电机同轴冗余驱动实验台。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种可变负载刚度和惯量的双电机同轴冗余驱动实验台，其特征在于，该实验台包括：基座，沿纵向对称设置在所述基座两端的第一支撑装置和第二支撑装置，分别固定在所述第一支撑装置和第二支撑装置上的第一驱动单元和第二驱动单元，分别安装在所述第一支撑装置和第二支撑装置上的第一传动轴和第二传动轴，以及位于所述第一传动轴和第二传动轴之间且配重和刚度可调的负载；其中，所述第一驱动单元与所述第二驱动单元沿纵向同轴相向设置，所述第一传动轴和第二传动轴的一端分别与所述第一驱动单元和第二驱动单元的输出端相连接，另一端通过端部法兰同时与所述负载紧固连接；所述第一驱动单元和第二驱动单元分别通过所述第一传动轴和第二传动轴共同驱动所述负载做旋转运动。所述负载包括一框架，且所述框架上可拆装地设置有多根连杆，每根所述连杆上均可拆装地设置有至少一个配重。所述第一支撑装置包括第一支撑架和第一支撑座，所述第二支撑装置包括第二支撑架和第二支撑座，所述基座上设置有地脚螺栓孔和连接孔，所述第一支撑架和第二支撑架通过所述连接孔固定在所述基座上，所述第一支撑座和第二支撑座分别悬空固定于所述第一支撑架和第二支撑架的两内侧壁之间。所述第一驱动单元包括第一驱动电机和第一减速装置，所述第一减速装置安装在所述第一支撑架上，所述第一驱动电机与所述第一减速装置相连接；所述第二驱动单元包括第二驱动电机和第二减速装置，所述第二减速装置安装在所述第二支撑架上，所述第二驱动电机与所述第二减速装置相连接。所述第一支撑架上安装有第一轴承组，所述第一传动轴通过所述第一轴承组安装在所述第一支撑架上；所述第二支撑架上安装有第二轴承组，所述第二传动轴通过所述第二轴承组安装在所述第二支撑架上。还包括分别用于检测所述第一驱动单元和第二驱动单元的输出扭矩的第一扭矩传感器和第二扭矩传感器，所述第一扭矩传感器固定于所述第一支撑座上，其一端通过第一联轴器与所述第一减速装置相连接，另一端通过第三联轴器与所述第一传动轴相连接；所述第二扭矩传感器固定于所述第二支撑座上，其一端通过第二联轴器与所述第二减速装置相连接，另一端通过第四联轴器与所述第二传动轴相连接。所述第一传动轴和第二传动轴上分别设置有销孔，所述第一传动轴和第二传动轴上通过销连接分别固定有第一光栅套和第二光栅套，所述第一光栅套和第二光栅套上分别连接有第一光栅尺和第二光栅尺，所述第一支撑架和第二支撑架上分别通过第一L型支架和第二L型支架固定有第一读数头和第二读数头，所述第一读数头和第二读数头分别与所述第一光栅尺和第二光栅尺相配合，检测所述第一驱动单元和第二驱动单元的输出角位移、角速度和角加速度。在所述负载的不同部位粘贴应变片，并设置第一滑环和第二滑环，所述第一滑环和第二滑环分别位于所述第一支撑架与所述负载之间和所述第二支撑架与所述负载之间，所述第一滑环和第二滑环的转子分别与所述第一传动轴和第二传动轴连接，所述第一滑环和第二滑环的定子分别通过第一T形支架和第二T形支架固定在所述第一支撑架和第二支撑架上，通过所述第一滑环和第二滑环将所述负载上的所述应变片采集到的信号输出至整个机械系统外部。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术通过在负载上增加附加结构或者改变负载的结构或形状来改变负载的刚度和惯量，从而可以在实验室内完成不同负载刚度和惯量对双电机同轴冗余驱动系统控制性能影响的实验研究，从而大大降低在实际装置中进行上述实验的成本和风险；2、本专利技术通过设置在驱动单元和传动轴之间的扭矩传感器，可以检测驱动单元的输出扭矩；同时，通过设置在传动轴上的光栅尺和设置在支撑架上的读数头配合，可以检测驱动单元的输出角位移、角速度和角加速度等输出状态量，从而能为双电机同轴冗余驱动的控制算法研究提供参考；3、本专利技术通过在负载的不同部位粘贴应变片，可以检测负载不同部位的应力/应变，分析负载的变形情况，找出最大应力和应变部位，为双电机同轴冗余驱动的负载结构设计和优化提供参考。附图说明图1是本专利技术的立体结构示意图；图2是本专利技术的主视结构示意图；图3是本专利技术的传动轴的结构示意图；图4是本专利技术的光栅套的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。如图1、图2所示，本专利技术提供的一种可变负载刚度和惯量的双电机同轴冗余驱动实验台，包括基座1，沿纵向对称设置在基座1两端的第一支撑装置1-1和第二支撑装置1-2，分别固定在第一支撑装置1-1和第二支撑装置1-2上的第一驱动单元1-3和第二驱动单元1-4，分别安装在第一支撑装置1-1和第二支撑装置1-2上的第一传动轴16和第二传动轴17，以及位于第一传动轴16和第二传动轴17之间的配重和刚度可调的负载1-5。其中，第一驱动单元1-3与第二驱动单元1-4沿纵向同轴相向设置，第一传动轴16和第二传动轴17的一端分别与第一驱动单元1-3和第二驱动单元1-4的输出端相连接，另一端通过端部法兰同时与负载1-5紧固连接。第一驱动单元1-3和第二驱动单元1-4分别通过第一传动轴16和第二传动轴17共同驱动负载1-5做旋转运动。上述实施例中，如图1、图2所示，负载1-5包括一矩形(仅以此为例，并不限于此)框架20，且框架20上设置有多根与第一驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变负载刚度和惯量的双电机同轴冗余驱动实验台，其特征在于，该实验台包括：基座，沿纵向对称设置在所述基座两端的第一支撑装置和第二支撑装置，分别固定在所述第一支撑装置和第二支撑装置上的第一驱动单元和第二驱动单元，分别安装在所述第一支撑装置和第二支撑装置上的第一传动轴和第二传动轴，以及位于所述第一传动轴和第二传动轴之间且配重和刚度可调的负载；其中，所述第一驱动单元与所述第二驱动单元沿纵向同轴相向设置，所述第一传动轴和第二传动轴的一端分别与所述第一驱动单元和第二驱动单元的输出端相连接，另一端通过端部法兰同时与所述负载紧固连接；所述第一驱动单元和第二驱动单元分别通过所述第一传动轴和第二传动轴共同驱动所述负载做旋转运动。

【技术特征摘要】
1.一种可变负载刚度和惯量的双电机同轴冗余驱动实验台，其特征在于，该实验台包括：基座，沿纵向对称设置在所述基座两端的第一支撑装置和第二支撑装置，分别固定在所述第一支撑装置和第二支撑装置上的第一驱动单元和第二驱动单元，分别安装在所述第一支撑装置和第二支撑装置上的第一传动轴和第二传动轴，以及位于所述第一传动轴和第二传动轴之间且配重和刚度可调的负载；其中，所述第一驱动单元与所述第二驱动单元沿纵向同轴相向设置，所述第一传动轴和第二传动轴的一端分别与所述第一驱动单元和第二驱动单元的输出端相连接，另一端通过端部法兰同时与所述负载紧固连接；所述第一驱动单元和第二驱动单元分别通过所述第一传动轴和第二传动轴共同驱动所述负载做旋转运动；所述负载包括一框架，且所述框架上可拆装地设置有多根连杆，每根所述连杆上均可拆装地设置有至少一个配重。2.如权利要求1所述的一种可变负载刚度和惯量的双电机同轴冗余驱动实验台，其特征在于，所述第一支撑装置包括第一支撑架和第一支撑座，所述第二支撑装置包括第二支撑架和第二支撑座，所述基座上设置有地脚螺栓孔和连接孔，所述第一支撑架和第二支撑架通过所述连接孔固定在所述基座上，所述第一支撑座和第二支撑座分别悬空固定于所述第一支撑架和第二支撑架的两内侧壁之间。3.如权利要求2所述的一种可变负载刚度和惯量的双电机同轴冗余驱动实验台，其特征在于，所述第一驱动单元包括第一驱动电机和第一减速装置，所述第一减速装置安装在所述第一支撑架上，所述第一驱动电机与所述第一减速装置相连接；所述第二驱动单元包括第二驱动电机和第二减速装置，所述第二减速装置安装在所述第二支撑架上，所述第二驱动电机与所述第二减速装置相连接。4.如权利要求2或3所述的一种可变负载刚度和惯量的双电机同轴冗余驱动实验台，其特征在于，所述第一支撑架上安装有第一轴承组，所述第一传动轴通过所述第一轴承组安装在所述第一支撑架上；所述第二支撑架上安装有第二轴承组，所述第二传动轴通过所述第二轴承组安装在所述第二支撑架上。5.如权利要求3所述的一种可变负载刚度和惯量的双电机同轴冗余驱动实验台，其特征在于，还包括分别用于检测所述第一驱动单元和第二驱动单元的输出扭矩的第一扭矩传感器和第二扭矩传感器，所述第一扭矩传感器固定于所述第一支撑座上，其一端通过第一联轴器与所述第一减速装置相连接，另一端通过第三联轴器与所述第一传动轴相连接；所述第二扭矩传感器固定于所述第二支撑座上，其一...

【专利技术属性】
技术研发人员：关立文，郭丽莎，许华旸，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11