CN106289771B - 一种谐波齿轮减速器啮合扭转刚度的测量装置 - Google Patents

一种谐波齿轮减速器啮合扭转刚度的测量装置 Download PDF

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    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms

Abstract

本发明公开了一种谐波齿轮减速器啮合扭转刚度的测量装置，其包括顶部激励件、支撑钢球、顶部轨道件、谐波齿轮减速器、底部连接件、底部固定件、弹簧、力传感器、传感器连接件、施力螺栓、侧面固定支座。本装置基于间接测量方法对谐波齿轮减速器的啮合扭转刚度进行测量，整个测试过程当中不会影响被测件的精度和传动特性；对于测量不同谐波减速器的啮合刚度，只需替换中间连接单元即可，整个实验装置具有良好的互换性。本发明通过实验的方式测量得到谐波齿轮在啮合过程中的啮合刚度，它为日后分析基于谐波齿轮减速器驱动机构的振动机理提供参考依据，并为提高谐波齿轮传动精度、降低传动误差等提供了优化方向。

Description

一种谐波齿轮减速器啮合扭转刚度的测量装置
技术领域
本发明涉及刚度测量领域，尤其涉及一种谐波齿轮减速器啮合扭转刚度的测量装置。
背景技术
谐波齿轮减速器具有体积小、传动比高、承载能力大、传动精度高等优点，现已广泛应用于航空航天、机器人、机床、船舶等领域，但谐波齿轮减速器在传动过程中存在传动不平稳、刚度时变和强迫振动等问题，这就给整个系统带来巨大的传动误差，此时的传动系统就不能满足设计的运动精度和工作平稳性要求。本发明设计了一套用于测量谐波齿轮减速器啮合刚度的实验装置，通过实验的方式测量得到谐波齿轮在啮合过程中的啮合刚度，它为日后分析基于谐波齿轮减速器驱动机构的振动机理提供参考依据，并为提高谐波齿轮传动精度、降低传动误差等提供了优化方向。
发明内容
本发明所述的一种谐波齿轮减速器啮合扭转刚度的测量装置，该测量装置包括顶部激励件(1)、支撑钢球(2)、顶部轨道件(3)、谐波齿轮减速器(4)、底部连接件(5)、底部固定件(6)、弹簧(7)、力传感器(8)、传感器连接件(9)、施力螺栓(10)、侧面固定支座(11)。
顶部激励件(1)的表面四周设有多个螺栓孔，顶部激励件(1)与谐波齿轮减速器(4)中的波发生器通过螺栓相连接，其四个侧面分别有多个螺纹孔以便与激振器、传感器连接，用于激振和采集数据。支撑钢球(2)一共有三个，分别放置在顶部轨道件(3)顶面的三个槽内，支撑钢球(2)的三个顶点在一个平面上，用于支撑顶部激励件(1)，避免顶部激励件(1)因重力下降对谐波齿轮减速器(4)产生的破坏。顶部轨道件(3)的内层和外层分别设有螺栓孔，顶部轨道件(3)与底部连接件(5)通过外层的螺栓孔固定连接，顶部轨道件(3)与谐波齿轮减速器(4)的钢轮通过内层的螺栓孔固定连接。顶部轨道件(3)的顶面有三个槽，用于放置支撑钢球(2)。
谐波齿轮减速器(4)包括波发生器、柔轮和刚轮三部分，波发生器与顶部激励件(1)通过螺栓连接，刚轮与顶部轨道件(3)通过螺栓连接，柔轮作为输出端与底部固定件(6)通过螺栓连接。底部连接件(5)呈圆桶状，谐波齿轮减速器(4)放于底部连接件(5)内部，底部连接件(5)与谐波齿轮减速器(4)表面互不接触。底部连接件(5)顶面设有若干螺纹孔，顶部轨道件(3)与底部固定件(6)通过螺纹孔固定连接。底部固定件(6)与谐波齿轮减速器(4)的柔轮通过螺栓固定连接。底部固定件(6)上有四个通孔，用以与试验台固定连接。
弹簧(7)一端与顶部激励件(1)相接触，另一端套在力传感器(8)的轴端上，当顶部激励件(1)绕轴心转动时，弹簧(7)收缩，弹力传至力传感器(8)。弹簧(7)的线刚度要比谐波齿轮的啮合刚度小很多，因此能够满足等效单自由度系统。力传感器(8)与传感器连接件(9)通过螺纹固定连接。传感器连接件(9)两端均设有螺纹孔，一端与力传感器(8)固定连接，另一端与施力螺栓(10)固定连接。侧面固定支座(11)的底部设有有螺纹孔，用以与试验台的固定。侧面固定支座(11)的上面亦设有一排螺纹孔，用以调节施力螺栓(10)的位置，进而调节弹力与回转中心的距离。通过旋转施力螺栓(10)调节弹力的大小。
鉴于本发明的上述内容，本发明具有如下优点：
1、本装置结构简单紧凑，装置成本较低，其具有很好的经济性；
2、基于间接测量方法对谐波齿轮减速器的啮合扭转刚度进行测量，整个测试过程当中不会影响被测件的精度和传动特性；
3、对于测量不同谐波减速器的啮合刚度，只需替换中间连接单元即可，整个实验装置具有良好的互换性；
4、相对谐波减速器而言，本测试装置结构件加工精度要求低，从而保证了装置具有良好的经济性。
附图说明
图1为测试装置爆炸示意图；
图2为测试装置俯视图；
图3为测试装置侧视图。
图中：1、顶部激励件，2、支撑钢球，3、顶部轨道件，4、谐波齿轮减速器，5、底部连接件，6、底部固定件，7、弹簧，8、力传感器，9、传感器连接件，10、施力螺栓，11、侧面固定支座。
具体实施方式
下面结合图1～图3对本发明具体实施例做进一步说明：
本发明所述的一种测量谐波齿轮扭转刚度的装置，其包括顶部激励件(1)，支撑钢球(2)，顶部轨道件(3)，谐波齿轮减速器(4)，底部连接件(5)，底部固定件(6)，弹簧(7)，力传感器(8)，传感器连接件(9)，施力螺栓(10)，侧面固定支座(11)，如图1和图2所示。
顶部激励件(1)通过顶面的螺栓孔与谐波齿轮减速器(4)中的波发生器通过螺栓相连接，其四个侧面分别有多个螺纹孔以便与激振器、传感器等部件连接，用于激振和采集数据。支撑钢球(2)一共有三个，分别放置在顶部轨道件(3)顶面的三个槽内，支撑钢球(2)的三个顶点在一个平面上，用于支撑顶部激励件(1)，避免顶部激励件(1)因其重力等原因下降对谐波齿轮减速器(4)产生破坏。顶部轨道件(3)与底部连接件(5)通过外层螺栓固定连接，与谐波齿轮减速器(4)的钢轮通过内层螺栓固定连接。顶部轨道件(3)的顶面有三个槽，用于放置支撑钢球(2)。谐波齿轮减速器(4)包括波发生器、柔轮和刚轮三部分，波发生器与顶部激励件(1)通过螺栓连接，刚轮与顶部轨道件(3)通过螺栓连接，柔轮作为输出端与底部固定件(6)通过螺栓连接。底部连接件(5)呈圆桶状，谐波齿轮减速器(4)放于其内部，底部连接件(5)与谐波齿轮减速器(4)表面互不接触。底部连接件(5)顶面有若干螺纹孔，顶部轨道件(3)与底部固定件(6)通过这些螺纹孔固定连接。底部固定件(6)与谐波齿轮减速器(4)的柔轮通过螺栓固定连接。底部固定件(6)上有四个通孔，用以与试验台固定连接。
如图3所示，弹簧(7)一端与顶部激励件(1)相接触，另一端套在力传感器(8)的轴端上，当顶部激励件(1)绕轴心转动时，弹簧(7)收缩，弹力传至力传感器(8)。弹簧(7)的线刚度要比谐波齿轮的啮合刚度小很多，因此能够满足等效单自由度系统。
如图3所示，力传感器(8)与传感器连接件(9)通过螺纹固定连接。传感器连接件(9)两端均为螺纹孔，一端与力传感器(8)固定连接，另一端与施力螺栓(10)固定连接。侧面固定支座(11)底部有螺纹孔，用以与试验台固定。侧面固定支座上面有一排螺纹孔，用以调节施力螺栓(10)的位置，进而调节弹力与回转中心的距离。通过旋转施力螺栓(10)可以调节弹力的大小。
本发明的应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选方案，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种谐波齿轮减速器啮合扭转刚度的测量装置，其特征在于：该测量装置包括顶部激励件(1)、支撑钢球(2)、顶部轨道件(3)、谐波齿轮减速器(4)、底部连接件(5)、底部固定件(6)、弹簧(7)、力传感器(8)、传感器连接件(9)、施力螺栓(10)、侧面固定支座(11)；
顶部激励件(1)的表面四周设有多个螺栓孔，顶部激励件(1)与谐波齿轮减速器(4)中的波发生器通过螺栓相连接，其四个侧面分别有多个螺纹孔以便与激振器、传感器连接，用于激振和采集数据；支撑钢球(2)一共有三个，分别放置在顶部轨道件(3)顶面的三个槽内，支撑钢球(2)的三个顶点在一个平面上，用于支撑顶部激励件(1)，避免顶部激励件(1)因重力下降对谐波齿轮减速器(4)产生的破坏；顶部轨道件(3)的内层和外层分别设有螺栓孔，顶部轨道件(3)与底部连接件(5)通过外层的螺栓孔固定连接，顶部轨道件(3)与谐波齿轮减速器(4)的钢轮通过内层的螺栓孔固定连接；顶部轨道件(3)的顶面有三个槽，用于放置支撑钢球(2)；
谐波齿轮减速器(4)包括波发生器、柔轮和刚轮三部分，波发生器与顶部激励件(1)通过螺栓连接，刚轮与顶部轨道件(3)通过螺栓连接，柔轮作为输出端与底部固定件(6)通过螺栓连接；底部连接件(5)呈圆桶状，谐波齿轮减速器(4)放于底部连接件(5)内部，底部连接件(5)与谐波齿轮减速器(4)表面互不接触；底部连接件(5)顶面设有若干螺纹孔，顶部轨道件(3)与底部固定件(6)通过螺纹孔固定连接；底部固定件(6)与谐波齿轮减速器(4)的柔轮通过螺栓固定连接；底部固定件(6)上有四个通孔，用以与试验台固定连接；
弹簧(7)一端与顶部激励件(1)相接触，另一端套在力传感器(8)的轴端上，当顶部激励件(1)绕轴心转动时，弹簧(7)收缩，弹力传至力传感器(8)；弹簧(7)的线刚度要比谐波齿轮的啮合刚度小很多，因此能够满足等效单自由度系统；力传感器(8)与传感器连接件(9)通过螺纹固定连接；传感器连接件(9)两端均设有螺纹孔，一端与力传感器(8)固定连接，另一端与施力螺栓(10)固定连接；侧面固定支座(11)的底部设有有螺纹孔，用以与试验台的固定；侧面固定支座(11)的上面亦设有一排螺纹孔，用以调节施力螺栓(10)的位置，进而调节弹力与回转中心的距离；通过旋转施力螺栓(10)调节弹力的大小。
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