CN107436238A - 一种齿轮齿条式滚珠丝杠副加载装置试验台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种齿轮齿条式滚珠丝杠副加载装置试验台，包括伺服电机、驱动器、联轴器、转速转矩传感器等。伺服电机与转速转矩传感器的输入端连接，转速转矩传感器的输出端与丝杠输入端连接，丝杠上的螺母与套筒一端相连，套筒另一端与拉压力传感器一端相连，拉压力传感器另一端与齿条相连，齿条与直齿圆柱齿轮相啮合，直齿圆柱齿轮与磁粉制动器的输出轴连接。本发明可用于对滚珠丝杠进行稳定加载，并对滚珠丝杠副的综合性能进行分析和测试。

Description

一种齿轮齿条式滚珠丝杠副加载装置试验台

技术领域

本发明涉及一种滚珠丝杠副加载装置试验台，特别是一种齿轮齿条式滚珠丝杠副加载装置试验台。

背景技术

滚珠丝杠副加载装置试验台能够对滚珠丝杠副的综合性能进行测试和分析，对滚珠丝杠副的设计研发、制造生产具有重大指导作用，进而可以提高滚珠丝杠副的综合性能。目前常用的滚珠丝杠副加载装置主要有：电液伺服加载装置、电动耦合伺服加载装置等。这些滚珠丝杠副加载装置设计与制造成本较高，且结构相对复杂。其中，电液伺服加载装置需要耗费大量成本构建液压站，并且加载时振动比较大，这对滚珠丝杠副的综合性能测试和分析具有一定影响。电动耦合伺服加载装置需要两个伺服电机和两根丝杠(一根用于被测，一根用于加载)，这种加载方式会对被测丝杠产生一个力矩，这也会影响滚珠丝杠副综合性能的测试和分析。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种齿轮齿条式滚珠丝杠副加载装置试验台。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种齿轮齿条式滚珠丝杠副加载装置试验台，伺服电机的输出轴通过第一联轴器与转速转矩传感器的输入端相连，转速转矩传感器的输出轴通过第二联轴器与丝杠输入端相连，丝杠通过一对角接触球轴承安装固定在轴承座上；之所以选择丝杠一端固定，另一端悬臂的安装方式，是因为所测试的是短丝杠；轴承座通过螺栓安装在轴承座支架上，设计这样一种轴承座与轴承座支架的安装方式，可以减少因加工制造而带来的误差；滚珠丝杠上的螺母与套筒一端连接，套筒底部与套筒连接板连接，套筒连接板通过滑块安装在滚动导轨上，套筒的另一端通过第一连接头与拉压力传感器的一端相连，拉压力传感器的另一端通过第二连接头与齿条相连；拉压力传感器可以实时显示所加载荷的大小；齿条底部与齿条连接板连接，齿条连接板通过滑块安装在滚动导轨上，齿条与直齿圆柱齿轮啮合，直齿圆柱齿轮与磁粉制动器的输出轴相连；依次连接好装置后就可以对滚珠丝杠副进行驱动和加载，并测试和分析滚珠丝杠副的综合性能。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明的装置结构简单且加载稳定，利用磁粉制动器，并结合齿轮齿条机构对滚珠丝杠副进行轴向加载；2)本发明的装置安装调试方便，拆卸方便，设计和加工成本较低；3)本发明的装置能够对滚珠丝杠副进行综合性能的测试与分析。

附图说明

图1为本发明加载装置试验台结构主视图。

图2为本发明加载装置试验台结构俯视图。

具体实施方式

结合附图，本发明的一种齿轮齿条式滚珠丝杠副加载装置试验台，包括底座和安装在底座上的伺服电机1、第一联轴器2、转速转矩传感器3、第二联轴器4、轴承座5、轴承座支架6、丝杠7、螺母8、套筒9、套筒连接板10、导轨11、第一连接头12、拉压力传感器13、第二连接头14、齿条连接板15、齿条16、直齿圆柱齿轮17、磁粉制动器18；

所述伺服电机1的输出轴通过第一联轴器2与转速转矩传感器3的输入端相连，转速转矩传感器3的输出轴通过第二联轴器4与丝杠输入端7相连，该丝杠7通过一对角接触球轴承安装固定在轴承座5上，轴承座5通过螺栓安装在轴承座支架6上，滚珠丝杠上的螺母8与套筒9一端连接，套筒9底部与套筒连接板10连接，套筒连接板10通过滑块安装在滚动导轨11上，套筒9另一端通过第一连接头12与拉压力传感器13的一端相连，拉压力传感器13的另一端通过第二连接头14与齿条16相连，齿条16底部与齿条连接板15连接，齿条连接板15通过滑块安装在滚动导轨11上，齿条16与直齿圆柱齿轮17啮合，直齿圆柱齿轮17与磁粉制动器18的输出轴相连。

所述伺服电动机1是交流永磁同步伺服电机。

所述第一联轴器2和第二联轴器4均采用弹性联轴器。

所述轴承座支架6和滚动导轨11均固定在底座上。

所述齿条16底部两端连接两块齿条连接板15。

本发明可用于对滚珠丝杠进行稳定加载，并对滚珠丝杠副的综合性能进行分析和测试。

下面进行更详细的描述。

按照图1连接装配好实验台，通过驱动器驱动伺服电机1作正反转运动，伺服电机1的输出轴通过第一联轴器2连接转矩转速传感器3的输入端，转速转矩传感器3的输出端通过第二联轴器4连接丝杠7，因此可以带动丝杠7作正反转运动；转速转矩传感器3可以实时显示伺服电机1的输出转矩和转速，也就是丝杠7的输入转矩和转速；丝杠7通过一对角接触球轴承安装在轴承座5上；之所以选择丝杠7一端固定，另一端悬臂的安装方式，是因为所测试的是短丝杠。

轴承座5通过螺栓安装在轴承座支架6上，设计这样一种轴承座5与轴承座支架6的安装方式，可以减少因加工制造而带来的误差。

滚珠丝杠上的螺母8与套筒9一端连接，套筒9的底部与套筒连接板10连接，套筒连接板10通过滑块安装在滚动导轨11上，当丝杠7作正反转运动时，丝杠7上的螺母8连同套筒9和套筒连接板10便会在滚动导轨上做来回往复直线运动。

套筒9的另一端通过第一连接头12与拉压力传感器13的一端相连，拉压力传感器13的另一端通过第二连接头14与齿条16相连；拉压力传感器可以实时显示所加载荷的大小。

齿条16底部与齿条连接板15连接，齿条连接板15通过滑块安装在滚动导轨11上，齿条16与直齿圆柱齿轮17啮合，直齿圆柱齿轮17与磁粉制动器18的输出轴相连；磁粉制动器18通过齿轮齿条机构将输出转矩转化为拉压力，从而实现滚珠丝杠副的轴向加载；磁粉制动器18所加载荷的大小可以通过磁粉制动器控制器控制电流的大小实现。

所述滚珠丝杠7采样一端固定，另一端悬臂的安装方式。所述滚珠丝杠副的加载装置采用磁粉制动器18连接直齿圆柱齿轮17，直齿圆柱齿轮17与齿条16相互啮合的被动加载方式。

本发明的工作过程为：

第一步：按照图示1依次连接好滚珠丝杠副试验台传动机构。

第二步：选定好伺服电机的控制方式，启动伺服电机，使伺服电机带动丝杠作正反转运动，进而使丝杠上的螺母作来回往复直线运动。

第三步：对滚珠丝杠进行加载，将磁粉制动器输出的扭矩通过齿轮齿条机构转化为直线方向的力，实现对滚珠丝杠副的轴向加载，所加轴向载荷的大小可以通过控制磁粉制动器扭矩的大小实现，磁粉制动器扭矩的大小可以通过磁粉制动器控制器控制电流的大小来调节。

第四步：所加轴向载荷的大小可以通过拉压力传感器显示仪实时显示。

第五步：转速转矩传感器显示仪上可以读取当前实时转速和转矩，除此之外，在此试验台上还可以对滚珠丝杠副系统的振动、模态、温升等进行测试。

第六步：对所测试的数据进行分析，可以得到滚珠丝杠副系统的效率、共振频率、热力学特性等性能，对滚珠丝杠副的设计研究、制造生产具有指导作用。

本发明的装置安装调试方便，拆卸方便，设计和加工成本较低。

Claims (5)

1.一种齿轮齿条式滚珠丝杠副加载装置试验台，其特征在于，包括底座和安装在底座上的伺服电机[1]、第一联轴器[2]、转速转矩传感器[3]、第二联轴器[4]、轴承座[5]、轴承座支架[6]、丝杠[7]、螺母[8]、套筒[9]、套筒连接板[10]、导轨[11]、第一连接头[12]、拉压力传感器[13]、第二连接头[14]、齿条连接板[15]、齿条[16]、直齿圆柱齿轮[17]、磁粉制动器[18]；

所述伺服电机[1]的输出轴通过第一联轴器[2]与转速转矩传感器[3]的输入端相连，转速转矩传感器[3]的输出轴通过第二联轴器[4]与丝杠输入端[7]相连，该丝杠[7]通过一对角接触球轴承安装固定在轴承座[5]上，轴承座[5]通过螺栓安装在轴承座支架[6]上，滚珠丝杠上的螺母[8]与套筒[9]一端连接，套筒[9]底部与套筒连接板[10]连接，套筒连接板[10]通过滑块安装在滚动导轨[11]上，套筒[9]另一端通过第一连接头[12]与拉压力传感器[13]的一端相连，拉压力传感器[13]的另一端通过第二连接头[14]与齿条[16]相连，齿条[16]底部与齿条连接板[15]连接，齿条连接板[15]通过滑块安装在滚动导轨[11]上，齿条[16]与直齿圆柱齿轮[17]啮合，直齿圆柱齿轮[17]与磁粉制动器[18]的输出轴相连。

2.根据权利要求1所述的齿轮齿条式滚珠丝杠副加载装置试验台，其特征在于，所述伺服电动机[1]是交流永磁同步伺服电机。

3.根据权利要求1所述的齿轮齿条式滚珠丝杠副加载装置试验台，其特征在于，第一联轴器[2]和第二联轴器[4]均采用弹性联轴器。

4.根据权利要求1所述的齿轮齿条式滚珠丝杠副加载装置试验台，其特征在于，所述轴承座支架[6]和滚动导轨[11]均固定在底座上。

5.根据权利要求1所述的齿轮齿条式滚珠丝杠副加载装置试验台，其特征在于，齿条[16]底部两端连接两块齿条连接板[15]。