谐波齿轮减速器启动力矩和摩擦阻力矩测试系统及方法技术方案
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种谐波齿轮减速器启动力矩和摩擦阻力矩的测试系统及测试方法。
技术介绍
谐波齿轮减速器是利用行星齿轮传动原理发展起来的一种减速器，谐波齿轮传动从它一出现就显示了其优越性，具有传动比高、齿隙小、传动精度高、零部件少、安装简便、体积小、重量轻、转矩容量高、效率高、传动平稳、噪音小，可向密闭空间传递运动等特点。因此谐波齿轮减速器在航空航天、仿生机械、精密机械、机器人等领域得到日益广泛的应用。精密的谐波齿轮减速器在加工、装配完成后，需要对其进行启动力矩和摩擦阻力矩的测量，以验证、评价减速器装配完成后的整体性能和装配质量。目前，行业标准中采用静态加载测量方法，即通过在减速器输入轴上固定一个圆盘，圆盘上缠绕一个加载盘，通过在加载盘上逐步增加放置砝码，当所加砝码驱动输入轴转动时，把此时的转矩作为谐波齿轮减速器的启动力矩。这种传统的加载方式因砝码的质量细分不足、砝码的加载冲击、圆盘及加载盘的自身惯量等会直接影响启动力矩的测量精度、同时加载力臂杠杆的偏心加载方式使减速器输入轴产生附加弯矩，测量结果不能完全反映其空载启动力矩的真实大小，存在一定的测量误差，另外，静态砝码测量方法采用人工加载进行测量，其测试、调整时间长、测试后需进行数据换算处理，数据需进行录入存储，过程繁琐、无法实现自动化测量，生产效率低下。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种谐波
【技术保护点】
一种谐波齿轮减速器启动力矩和摩擦阻力矩测试系统，其特征在于，包括：加载驱动模块、扭矩及转角测量模块、控制与数据处理模块、测试台架；加载驱动模块包括电机驱动器、驱动电机(2)；电机驱动器在控制与数据处理模块的控制下驱动驱动电机(2)运动，驱动电机(2)按照电机驱动器的驱动对被测谐波齿轮减速器(11)进行扭矩加载；扭矩及转角测量模块包括扭矩传感器(6)、扭矩传感器信号处理板、光电编码器(1)；扭矩传感器(6)对驱动电机(2)施加给被测谐波齿轮减速器(11)输入轴的扭矩值信号进行实时测量，并将测得的扭矩值信号传输给扭矩传感器信号处理板，扭矩传感器信号处理板将扭矩传感器(6)测得的扭矩值信号传输给控制与数据处理模块；光电编码器(1)实时测量被测谐波齿轮减速器(11)的转动角度值信号，并将测得的转动角度值信号传输给控制与数据处理模块；测试台架包括基台、第一联轴器(5)、第二联轴器(8)、连接套筒(4)；驱动电机(2)与光电编码器(1)连接，驱动电机(2)通过连接套筒(4)与第一联轴器(5)连接，第一联轴器(5)另一端与扭矩传感器(6)输入端连接，扭矩传感器(6)的测试端连接第二联轴器(8)，被测...
【技术特征摘要】
1.一种谐波齿轮减速器启动力矩和摩擦阻力矩测试系统，其特征在于，
包括：加载驱动模块、扭矩及转角测量模块、控制与数据处理模块、测试台架；
加载驱动模块包括电机驱动器、驱动电机(2)；电机驱动器在控制与数据
处理模块的控制下驱动驱动电机(2)运动，驱动电机(2)按照电机驱动器的
驱动对被测谐波齿轮减速器(11)进行扭矩加载；
扭矩及转角测量模块包括扭矩传感器(6)、扭矩传感器信号处理板、光电
编码器(1)；扭矩传感器(6)对驱动电机(2)施加给被测谐波齿轮减速器(11)
输入轴的扭矩值信号进行实时测量，并将测得的扭矩值信号传输给扭矩传感器
信号处理板，扭矩传感器信号处理板将扭矩传感器(6)测得的扭矩值信号传输
给控制与数据处理模块；光电编码器(1)实时测量被测谐波齿轮减速器(11)
的转动角度值信号，并将测得的转动角度值信号传输给控制与数据处理模块；
测试台架包括基台、第一联轴器(5)、第二联轴器(8)、连接套筒(4)；
驱动电机(2)与光电编码器(1)连接，驱动电机(2)通过连接套筒(4)与
第一联轴器(5)连接，第一联轴器(5)另一端与扭矩传感器(6)输入端连接，
扭矩传感器(6)的测试端连接第二联轴器(8)，被测谐波减速器(11)通过转
接轴(9)与第二联轴器(8)连接，被测谐波减速器(11)、驱动电机(2)、扭
矩传感器(6)分别固定在基台的安装支座上；
控制与数据处理模块完成启动力矩测试和摩擦阻力矩测试；在启动力矩测
试中，控制与数据处理模块按照力矩控制模式进行启动力矩测试，力矩控制模
式包括转角测试模式、转速测试模式；在转角测试模式中，控制加载驱动模块
按照设定的力矩加载步长及加载持续时间对被测谐波减速器(11)进行力矩加
载，被测谐波齿轮减速器(11)的转动角度达到测试停止转动角度设定值，控
制加载驱动模块停止加载，将从扭矩及转角测量模块获得的加载力矩的最大值
作为被测谐波齿轮减速器(11)的启动力矩；在转速测试模式中，控制加载驱
动模块按照设定的力矩加载步长及加载持续时间对被测谐波减速器(11)进行
\t力矩加载，被测谐波齿轮减速器(11)的转速达到测试停止转速设定值，控制
加载驱动模块停止加载，将从扭矩及转角测量模块获得的加载力矩的最大值作
为被测谐波齿轮减速器(11)的启动力矩；在摩擦阻力矩测试中，控制与数据
处理模块按照转速控制模式进行摩擦阻力矩测试，控制加载驱动模块驱动被测
谐波齿轮减速器(11)输入端按设定转速转动，将从扭矩及转角测量模块获得
的扭矩值作为摩擦阻力矩值；被测谐波齿轮减速器(11)输入端转动角度值达
到设定的测试停止转动角度值时，控制与数据处理模块控制加载驱动模块停止
加载。
2.根据权利要求1所述的一种谐波齿轮减速器启动力矩和摩擦阻力矩测
试系统，其特征在于：所述加载驱动模块还包括为电机驱动器供电的直流开关
电源。
3.根据权利要求1或2所述的一种谐波齿轮减速器启动力矩和摩擦阻力
矩测试系统，其特征在于：所述扭矩及转角测量模块还包括为扭矩传感器信号
处理板进行供电的直流线性电源。
4.根据权利要求1或2所述的一种谐波齿轮减速器启动力矩和摩擦阻力
矩测试系统，其特征在于：所述控制与数据处理模块在转角测试模式下的工作
过程为：控制驱动电机(2)按照设定的力矩加载步长及加载持续时间，对被测
谐齿轮波减速器(11)进行力矩逐级加载，扭矩传感器(6)实时监测扭矩值，
同时光电编码器(1)实时监测被测谐波齿轮减速器(11)的输入端转动角度值，
测得的扭矩值和转动角度值数据传递给控制与数据处理模块；当控制与数据处
理模块监测到被测谐波齿轮减速器(11)输入轴发生转动时，控制驱动电机(2)
停止逐级加载并保持当前加载力矩持续加载；如果被测谐波齿轮减速器(11)
的转动角度达到测试停止转动角度设定值，驱动电机(2)停止加载，该测点的
测试停止；控制与数据处理模块根据测试过程的扭矩值，找到加载力矩的最大
值为被测谐波齿轮减速器(11)该测试点的启动力矩；一个测点启动力矩测试
结束后，加载驱动电机(2)驱动被测谐波齿轮减速器(11)转动设定测点间隔
\t角度，进行下一测点的启动力矩测试，直至完成所有测试点的启动力矩测试。
5.根据权利要求1或2所述的一种谐波齿轮减速器启动力矩和摩擦阻力
矩测试系统，其特征在于：所述控制与数据处理模块在转速测试模式下的工作
过程为：控制驱动电机(2)按照设定的力矩加载步长及加载持续时间，对被测
谐齿轮波减速器(11)进行力矩逐级加载，扭矩传感器(6)实时监测扭矩值，
同时光电编码器(1)实时监测被测谐波齿轮减速器(11)的输入端转动角度值，
测得的扭矩值和转动角度值数据传递给控制与数据处理模块；当控制与数据处
理模块监测到被测谐波齿轮减速器(11)输入轴发生转动时，控制驱动电机(2)
停止逐级加载并保持当前加载力矩持续加载；如果被测谐波齿轮减速器(11)
的转速达到测试停止转速设定值，驱动电机(2)停止加载，该测点的测试停止；
控制与数据处理模块根据测试过程的扭矩值，找到加载力矩的最大值为被测谐
波齿轮减速器(11)该测试点的启动力矩；一个测点启动力矩测试结束后，加
载驱动电机(2)驱动被测谐波齿轮减速器(11)转动设定测点间隔角度，进行
下一测点的启动力矩测试，直至完成所有测试点的启动力矩测试。
6.根据权利要求1或2所述的一种谐波齿轮减速器启动力矩和摩擦阻力
矩测试系统，其特征在于：所述控制与数据处理模块在转速控制模式下的工作
过程为：控制驱动电机(2)驱动被测谐波齿轮减速器(11)输入...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩建超，高鹏，赖小明，全齐全，汪龙，王凯，陈少君，赵本华，范天明，苏伟，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂，
类型：发明
国别省市：北京;11
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