基于齿轮换挡机构的滚珠丝杠副传动效率的测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于齿轮换挡机构的滚珠丝杠副传动效率的测量装置，包括床身及设置在床身上的电机、制动器、齿轮换挡机构、主轴系、副轴系、螺母轴向速度测量模块、螺母轴向力测量模块、转速转矩测量模块。本装置整体原理简单，在一次装夹丝杠后，便可通过齿轮间啮合关系以及电机与涡流制动器的转向的转换实现各个状态下传动效率的测量，状态包括正传动正行程无负载、正传动正行程有负载、正传动反行程无负载、正传动反行程有负载、逆传动正行程有负载、逆传动正行程无负载、逆传动反行程有负载、逆传动反行程无负载。本发明专利技术传动精度高，结构紧凑，工作可靠，寿命长，控制简单可靠，极大地增加了装置的实用性能和操作性能。

【技术实现步骤摘要】
基于齿轮换挡机构的滚珠丝杠副传动效率的测量装置
本专利技术属于滚珠丝杠副传动效率领域，特别是一种基于齿轮换挡机构的滚珠丝杠副传动效率的测量装置。
技术介绍
滚珠丝杠副是制造业重要的功能部件，其在机械制造、汽车行业、航空航天、船舶制造业、医疗器械、国防工业及核电等领域都有广泛的应用。而国内产品与国外产品仍然存在较大差距，精度、最大DN值、最高速度、最大加速度以及噪音、温升的控制方面都明显落后于国外同类产品。因此，提高效率、改善品质成为国产滚珠丝杠副发展的方向。而在军品行业等特殊领域，传动效率是第一指标。国内生产厂家对传动效率的检测具有迫切需求，国内生产厂家缺乏相应的检测设备，对滚珠丝杠副的实际传动效果没有进行实际测量，对不同类型，不同使用条件的滚珠丝杠副都只是单一的理论预测。故需要开发一种专用的测量滚珠丝杠副各个状态下的传动效率的试验装置，填补这方面的空白。国内滚珠丝杠副行业，针对效率测量方面已经有一些初步的试验装置，但常见的是先将丝杠正装，然后通过加负载测量丝杠传动效率；再将丝杠拆卸，反装，加载，测量丝杠传动效率。这种测量丝杠传动效率的方法不仅效率低下，且不能测量丝杠逆传动时的传动效率。又或者是测出摩擦力矩后，侧面求出正向传动效率，亦不能测量各个状态下的传动效率。所以研究测量滚珠丝杠副传动效率的试验台是满足现实需求的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能完成各个状态下传动效率的测量，且具有传动精度高，结构紧凑，工作可靠，寿命长，控制简单可靠等特点的传动效率测量装置。实现本专利技术目的的技术解决方案为：基于齿轮换挡机构的滚珠丝杠副传动效率的测量装置，包括床身及设置在床身上的电机、制动器、齿轮换挡机构、主轴系、副轴系、螺母轴向速度测量模块、螺母轴向力测量模块、转速转矩测量模块；切换齿轮换挡机构为正传动无负载状态，电机驱动主轴系上的被测丝杠副旋转，带动被测丝杠副的螺母轴向运动，被测丝杠副的螺母带动副轴系上的陪跑丝杠副旋转；切换齿轮换挡机构为正传动有负载状态，电机驱动主轴系上的被测丝杠副旋转，带动被测丝杠副的螺母轴向运动，被测丝杠副的螺母带动副轴系上的陪跑丝杠副旋转，并由制动器对陪跑丝杠副加载；切换齿轮换挡机构为逆传动无负载状态，电机驱动副轴系上的陪跑丝杠副旋转，带动陪跑丝杠副的螺母轴向运动，陪跑丝杠副的螺母带动主轴系上的被测丝杠副旋转；切换齿轮换挡机构为逆传动有负载状态，电机驱动副轴系上的陪跑丝杠副旋转，带动陪跑丝杠副的螺母轴向运动，陪跑丝杠副的螺母带动主轴系上的被测丝杠副旋转，并由制动器对被测丝杠副加载；在各个状态下，由主轴系上的转速转矩测量模块测量被测丝杠副的转速、转矩，由螺母轴向速度测量模块测量被测丝杠副螺母的轴向速度，同时由螺母轴向力测量模块测量被测丝杠副螺母的轴向力。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)整体原理简单，在一次装夹丝杠后，便可通过齿轮间啮合关系以及电机与制动器的转向的转换实现各个状态下传动效率的测量，状态包括正传动正行程无负载、正传动正行程有负载、正传动反行程无负载、正传动反行程有负载、逆传动正行程有负载、逆传动正行程无负载、逆传动反行程有负载、逆传动反行程无负载；2)传动精度高，结构紧凑，工作可靠，寿命长，控制简单可靠，极大地增加了装置的实用性能和操作性能；3)采用卧式结构，床身与尾架相配合可调，能够适应不同的丝杠。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1为本专利技术基于齿轮换挡机构的滚珠丝杠副传动效率的测量装置总体结构示意图。图2为本专利技术测量装置的齿轮换挡机构的总体结构示意图。图3为本专利技术测量装置的驱动轴系示意图。图4为本专利技术测量装置的被测轴系示意图。图5为本专利技术测量装置的陪跑轴系示意图。图6为本专利技术测量装置的加载轴系示意图。图7为本专利技术测量装置的主轴系示意图。图8为本专利技术测量装置的副轴系示意图。图9为本专利技术测量装置的第一工作台与第二工作台连接示意图。具体实施方式结合图1，基于齿轮换挡机构的滚珠丝杠副传动效率的测量装置，包括床身8及设置在床身8上的电机1、制动器2、齿轮换挡机构3、主轴系4、副轴系5、螺母轴向速度测量模块6、螺母轴向力测量模块7、转速转矩测量模块9；切换齿轮换挡机构3为正传动无负载状态，电机1驱动主轴系4上的被测丝杠副旋转，带动被测丝杠副的螺母轴向运动，被测丝杠副的螺母带动副轴系5上的陪跑丝杠副旋转；切换齿轮换挡机构3为正传动有负载状态，电机1驱动主轴系4上的被测丝杠副旋转，带动被测丝杠副的螺母轴向运动，被测丝杠副的螺母带动副轴系5上的陪跑丝杠副旋转，并由制动器2对陪跑丝杠副加载；切换齿轮换挡机构3为逆传动无负载状态，电机1驱动副轴系5上的陪跑丝杠副旋转，带动陪跑丝杠副的螺母轴向运动，陪跑丝杠副的螺母带动主轴系4上的被测丝杠副旋转；切换齿轮换挡机构3为逆传动有负载状态，电机1驱动副轴系5上的陪跑丝杠副旋转，带动陪跑丝杠副的螺母轴向运动，陪跑丝杠副的螺母带动主轴系4上的被测丝杠副旋转，并由制动器2对被测丝杠副加载；在各个状态下，由主轴系4上的转速转矩测量模块9测量被测丝杠副的转速、转矩，由螺母轴向速度测量模块6测量被测丝杠副螺母的轴向速度，同时由螺母轴向力测量模块7测量被测丝杠副螺母的轴向力。进一步地，结合图2，齿轮换挡机构3包括驱动轴系3-1、被测轴系3-2、陪跑轴系3-3、加载轴系3-4；齿轮换挡机构3为正传动无负载状态，驱动轴系3-1将动力传递给被测轴系3-2，被测轴系3-2将动力传递给主轴系4；齿轮换挡机构3为正传动有负载状态，驱动轴系3-1将动力传递给被测轴系3-2，被测轴系3-2将动力传递给主轴系4，同时加载轴系3-4对陪跑轴系3-3进行制动，陪跑轴系3-3对副轴系5进行制动；齿轮换挡机构3为逆传动无负载状态，驱动轴系3-1将动力传递给陪跑轴系3-3，陪跑轴系3-3将动力传递给副轴系5；齿轮换挡机构3为逆传动有负载状态，驱动轴系3-1将动力传递给陪跑轴系3-3，陪跑轴系3-3将动力传递给副轴系5，同时加载轴系3-4对被测轴系3-2进行制动，被测轴系3-2对主轴系4进行制动。进一步地，结合图3，驱动轴系3-1包括第一固定支撑单元3-1-1、第一花键轴3-1-2、第一滑移齿轮3-1-3；第一花键轴3-1-2通过第一固定支撑单元3-1-1安装在床身8上，第一滑移齿轮3-1-3设置于第一花键轴3-1-2上且可沿第一花键轴3-1-2轴向移动；第一花键轴3-1-2的一端与电机1相连；结合图4，被测轴系3-2包括第二固定支撑单元3-2-1、第一传动齿轮3-2-2、第一传动轴3-2-3；第一传动轴3-2-3通过第二固定支撑单元3-2-1安装在床身8上；第一传动齿轮3-2-2固连于第一传动轴3-2-3上；结合图5，陪跑轴系3-3包括第三固定支撑单元3-3-1、第二传动齿轮3-3-2、第二传动轴3-3-3；第二传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于齿轮换挡机构的滚珠丝杠副传动效率的测量装置，其特征在于，包括床身(8)及设置在床身(8)上的电机(1)、制动器(2)、齿轮换挡机构(3)、主轴系(4)、副轴系(5)、螺母轴向速度测量模块(6)、螺母轴向力测量模块(7)、转速转矩测量模块(9)；/n切换齿轮换挡机构(3)为正传动无负载状态，电机(1)驱动主轴系(4)上的被测丝杠副旋转，带动被测丝杠副的螺母轴向运动，被测丝杠副的螺母带动副轴系(5)上的陪跑丝杠副旋转；/n切换齿轮换挡机构(3)为正传动有负载状态，电机(1)驱动主轴系(4)上的被测丝杠副旋转，带动被测丝杠副的螺母轴向运动，被测丝杠副的螺母带动副轴系(5)上的陪跑丝杠副旋转，并由制动器(2)对陪跑丝杠副加载；/n切换齿轮换挡机构(3)为逆传动无负载状态，电机(1)驱动副轴系(5)上的陪跑丝杠副旋转，带动陪跑丝杠副的螺母轴向运动，陪跑丝杠副的螺母带动主轴系(4)上的被测丝杠副旋转；/n切换齿轮换挡机构(3)为逆传动有负载状态，电机(1)驱动副轴系(5)上的陪跑丝杠副旋转，带动陪跑丝杠副的螺母轴向运动，陪跑丝杠副的螺母带动主轴系(4)上的被测丝杠副旋转，并由制动器(2)对被测丝杠副加载；/n在各个状态下，由主轴系(4)上的转速转矩测量模块(9)测量被测丝杠副的转速、转矩，由螺母轴向速度测量模块(6)测量被测丝杠副螺母的轴向速度，同时由螺母轴向力测量模块(7)测量被测丝杠副螺母的轴向力。/n...

【技术特征摘要】
1.基于齿轮换挡机构的滚珠丝杠副传动效率的测量装置，其特征在于，包括床身(8)及设置在床身(8)上的电机(1)、制动器(2)、齿轮换挡机构(3)、主轴系(4)、副轴系(5)、螺母轴向速度测量模块(6)、螺母轴向力测量模块(7)、转速转矩测量模块(9)；
切换齿轮换挡机构(3)为正传动无负载状态，电机(1)驱动主轴系(4)上的被测丝杠副旋转，带动被测丝杠副的螺母轴向运动，被测丝杠副的螺母带动副轴系(5)上的陪跑丝杠副旋转；
切换齿轮换挡机构(3)为正传动有负载状态，电机(1)驱动主轴系(4)上的被测丝杠副旋转，带动被测丝杠副的螺母轴向运动，被测丝杠副的螺母带动副轴系(5)上的陪跑丝杠副旋转，并由制动器(2)对陪跑丝杠副加载；
切换齿轮换挡机构(3)为逆传动无负载状态，电机(1)驱动副轴系(5)上的陪跑丝杠副旋转，带动陪跑丝杠副的螺母轴向运动，陪跑丝杠副的螺母带动主轴系(4)上的被测丝杠副旋转；
切换齿轮换挡机构(3)为逆传动有负载状态，电机(1)驱动副轴系(5)上的陪跑丝杠副旋转，带动陪跑丝杠副的螺母轴向运动，陪跑丝杠副的螺母带动主轴系(4)上的被测丝杠副旋转，并由制动器(2)对被测丝杠副加载；
在各个状态下，由主轴系(4)上的转速转矩测量模块(9)测量被测丝杠副的转速、转矩，由螺母轴向速度测量模块(6)测量被测丝杠副螺母的轴向速度，同时由螺母轴向力测量模块(7)测量被测丝杠副螺母的轴向力。


2.根据权利要求1所述的基于齿轮换挡机构的滚珠丝杠副传动效率的测量装置，其特征在于，所述齿轮换挡机构(3)包括驱动轴系(3-1)、被测轴系(3-2)、陪跑轴系(3-3)、加载轴系(3-4)；
齿轮换挡机构(3)为正传动无负载状态，驱动轴系(3-1)将动力传递给被测轴系(3-2)，被测轴系(3-2)将动力传递给主轴系(4)；
齿轮换挡机构(3)为正传动有负载状态，驱动轴系(3-1)将动力传递给被测轴系(3-2)，被测轴系(3-2)将动力传递给主轴系(4)，同时加载轴系(3-4)对陪跑轴系(3-3)进行制动，陪跑轴系(3-3)对副轴系(5)进行制动；
齿轮换挡机构(3)为逆传动无负载状态，驱动轴系(3-1)将动力传递给陪跑轴系(3-3)，陪跑轴系(3-3)将动力传递给副轴系(5)；
齿轮换挡机构(3)为逆传动有负载状态，驱动轴系(3-1)将动力传递给陪跑轴系(3-3)，陪跑轴系(3-3)将动力传递给副轴系(5)，同时加载轴系(3-4)对被测轴系(3-2)进行制动，被测轴系(3-2)对主轴系(4)进行制动。


3.根据权利要求2所述的基于齿轮换挡机构的滚珠丝杠副传动效率的测量装置，其特征在于，所述驱动轴系(3-1)包括第一固定支撑单元(3-1-1)、第一花键轴(3-1-2)、第一滑移齿轮(3-1-3)；第一花键轴(3-1-2)通过第一固定支撑单元(3-1-1)安装在床身(8)上，第一滑移齿轮(3-1-3)设置于第一花键轴(3-1-2)上且可沿第一花键轴(3-1-2)轴向移动；第一花键轴(3-1-2)的一端与电机(1)相连；
所述被测轴系(3-2)包括第二固定支撑单元(3-2-1)、第一传动齿轮(3-2-2)、第一传动轴(3-2-3)；第一传动轴(3-2-3)通过第二固定支撑单元(3-2-1)安装在床身(8)上；第一传动齿轮(3-2-2)固连于第一传动轴(3-2-3)上；
所述陪跑轴系(3-3)包括第三固定支撑单元(3-3-1)、第二传动齿轮(3-3-2)、第二传动轴(3-3-3)；第二传动轴(3-3-3)通过第三固定支撑单元(3-3-1)安装在床身(8)上；第二传动齿轮(3-3-2)固连于第二传动轴(3-3-3)上；
所述加载轴系(3-4)包括第...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘承莹，祖莉，林炜国，欧屹，王烨，李怀，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32