CN205483556U - 一种高精度谐波变速器性能综合试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精度谐波变速器性能综合试验装置，其特征在于：包括整体支架(12)，设置在整体支架(12)上且顺次相连的驱动装置、测试装置以及电力测功机，与驱动装置相连接的驱动控制系统(14)，以及与电力测功机相连接的负载控制柜；所述驱动装置包括伺服驱动电机(1)等组成。本实用新型可以精确的控制伺服驱动电机，从而可以对谐波变速器的位置进行精确控制，满足谐波变速器在各种工况下的测试要求。

Description

一种高精度谐波变速器性能综合试验装置

技术领域

本实用新型涉及的是一种测试装置,具体涉及一种高精度谐波变速器性能综合试验装置。

背景技术

谐波变速器性能综合试验装置是针对在月球环境下谐波变速器在各种变速比下的输入输出转速、扭矩、功率、位置、快速变动旋转方向等传递性能进行综合试验的装置。

国内现有的变速器性能综合试验装置的驱动部分采用直流调速控制器，通过控制直流电机完成驱动端转速控制和位置控制。而负载端加载也采用直流控制器作为负载控制，其存在很多的缺陷，例如：

(1)由于直流控制器控制的直流电机转速不能做得很高，而且谐波变速器的变比大且多，因此在变速箱输入侧和输出侧要配置测试用机械变速装置，这样使得驱动和负载功率大，不节能；

(2)由于测试用机械变速装置的引入，测试数据不能精确反应被试件性能；

(3)谐波变速器要求驱动端对位置进行精确控制，直流控制器满足不了控制要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种高精度谐波变速器性能综合试验装置。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种高精度谐波变速器性能综合试验装置，包括整体支架，设置在整体支架上且顺次相连的驱动装置、测试装置以及电力测功机，与驱动装置相连接的驱动控制系统，以及与电力测功机相连接的负载控制柜；所述驱动装置包括伺服驱动电机，和输入端与伺服驱动电机的动力输出轴相连接、输出端与测试装置相连接的第一扭矩传感器；所述 驱动控制系统包括单片机，分别与单片机相连接的电源、信号处理电路、键盘、显示器以及电机驱动电路；所述信号处理电路的输入端与第一扭矩传感器相连接，所述电机驱动电路的输出端与伺服驱动电机相连接。

所述信号处理电路由信号跟随电路，与信号跟随电路相连接的信号放大电路组成；所述信号跟随电路的输入端与第一扭矩传感器相连接，信号放大电路的输出端则与单片机相连接。

所述信号跟随电路由放大器P1，三极管VT1，串接在放大器P1的正极和输出端之间的电阻R2，一端与放大器P1的输出端相连接、另一端接5V电压的电阻R3，串接在放大器P1的负极和三极管VT1的基极之间的电位器R1，正极与三极管VT1的发射极相连接、负极则与信号放大电路相连接的电容C1，P极与电位器R1的控制端相连接、N极则与电容C1的负极相连接的二极管D1，以及正极与放大器P1的输出端相连接、负极则与电容C1的负极相连接的电容C2组成；所述三极管VT1的集电极接地，所述放大器P1的输出端与信号放大电路相连接、其正极则与第一扭矩传感器相连接。

所述信号放大电路由放大器P2，放大器P3，三极管VT2，三极管VT3，串接在放大器P1的输出端和放大器P2的正极之间的电阻R4，串接在放大器P2的正极和输出端之间的电阻R5，串接在放大器P2的输出端和三极管VT3的基极之间的电阻R6，N极与放大器P2的负极相连接、P极则与三极管VT2的发射极相连接的二极管D2，以及正极与三极管VT2的集电极相连接、负极则与放大器P3的正极相连接的电容C3组成；所述三极管VT2的基极与电容C1的负极相连接、其集电极接地，所述三极管VT3的发射极与放大器P3的负极相连接、其集电极接地，所述放大器P3的正极与放大器P2的输出端相连接、其输出端则与单片机相连接。

所述测试装置包括设置在整体支架上的罐体，均设置在罐体外侧并用于密封罐体的第一磁流体密封轴和第二磁流体密封轴，设置在罐体内部的安装平板，设置在安装平板上的轴承座，与轴承座相连接的传动轴；所述第二磁流体密封轴的一端穿过罐体的罐壁与轴承座相连接、其另一端则与电力测功机相连接； 所述第一磁流体密封轴的一端与第一扭矩传感器相连接、其另一端则穿过罐体的罐壁进入到罐体内部。

所述电力测功机包括加载电机，与加载电机相连接的负载加载控制仪，以及输出端与第二磁流体密封轴相连接、输入端则与加载电机的动力输出轴相连接的第二扭矩传感器。

本实用新型具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型测量数据精确、采样频率高，测试项目完整。

(2)本实用新型通过第一磁流体密封轴和第二磁流体密封轴对罐体进行密封，可以很好的模拟月球环境进行测试。

(3)本实用新型通过电力测功机进行加载，致使本测试装置控制精度高，响应时间短。

(4)本实用新型可以精确的控制伺服驱动电机，从而可以对谐波变速器的位置进行精确控制，满足谐波变速器在各种工况下的测试要求。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的驱动控制系统的结构示意图。

图3为本实用新型的信号处理电路的电路结构示意图。

其中，图中附图标记对应的零部件名称为：1-伺服驱动电机；2-联轴器；3-第一扭矩传感器；4-第一磁流体密封轴；5-罐体；6-谐波变速器；7-安装平板；8-传动轴；9-轴承座；10-第二磁流体密封轴；11-第二扭矩传感器；12-整体支架；13-加载电机；14-驱动控制系统。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本实用新型的高精度谐波变速器性能综合试验装置，包括整体支架12，设置在整体支架12上且顺次相连的驱动装置、测试装置以及电力测 功机，与驱动装置相连接的驱动控制系统14，以及与电力测功机相连接的负载控制柜。

所述驱动装置包括伺服驱动电机1和第一扭矩传感器3；该第一扭矩传感器3的输入端与伺服驱动电机1的动力输出轴相连接，而第一扭矩传感器3的输出端则与测试装置相连接；在本实施例中，该伺服驱动电机1为交流电机。所述测试装置则包括设置在整体支架12上的罐体5，均设置在罐体5外侧的第一磁流体密封轴4和第二磁流体密封轴10，设置在罐体5内部的传动轴8、轴承座9以及安装平板7。其中，该安装平板7通过螺栓固定在罐体5内部，而轴承座9则安装在安装平板7上。该第一磁流体密封轴4和第二磁流体密封轴10设置在罐体5外部相对的两侧，且该第一磁流体密封轴4的一端与第一扭矩传感器3的输出端相连接，而第一磁流体密封轴4的另一端则穿过罐体5的罐壁伸入到罐体内部；第二磁流体密封轴10的一端与电力测功机相连接，其另一端则穿过罐体5的罐壁后与轴承座9相连接。该第一磁流体密封轴4和第二磁流体密封轴10用于密封罐体5，当罐体5内部抽真空后可以使罐体5内部维持在真空状态，以便模拟在月球环境下对谐波变速器6进行测试。测试时，把谐波变速器6安装在安装平板7上，且谐波变速器6的动力输入端与第一磁流体密封轴4相连接，而谐波变速器6的动力输出端则通过传动轴8与轴承座9相连。

为了更好的实施本实用新型，该电力测功机使用交流电力测功机，其包括加载电机13，负载加载控制仪以及第二扭矩传感器11。该负载加载控制仪与加载电机13相连接，用于控制加载电机13运动，其采用ET3100负载加载控制仪来实现。加载电机13的动力输出轴则通过第二扭矩传感器11与第二磁流体密封轴10相连接。该第二扭矩传感器11用于采集谐波变速器6的输出扭矩，其优先采用NJ型转矩转速传感器或NC-3扭矩仪，加载电机13则采用变频电动机来实现。

该伺服驱动电机1用于驱动谐波变速器6工作，而第一扭矩传感器3则用于采集谐波变速器6的输入扭矩，并输送给驱动控制系统14，该第一扭矩传感器3优先采用NJ型转矩转速传感器或NC-3扭矩仪来实现。在本实施例中，不 同机构中的两根轴通过联轴器2连接；例如伺服驱动电机1的动力输出轴和第一扭矩传感器3之间就通过联轴器2相连接，而第一扭矩传感器3和第一磁流体密封轴4之间也通过联轴器2相连接，此连接方式为本领域的常用连接方式，在此不多赘述。

所述负载控制柜用于对电力测功机进行控制其与负载加载控制仪相连接，该负载控制柜上设置有输入电压、主电机电流等显示屏以及逆变、分闸、合闸、转速以及转矩等控制按钮，其结构为现有的控制柜结构，在此不做过多描述。

另外，该驱动控制系统14可以控制伺服驱动电机1，使伺服驱动电机1带动谐波变速器6在不同转速或往复运动的工况下工作，从而可以测试谐波变速器6在不同工况下的各项参数。如图2所示，该驱动控制系统14包括单片机，电源，信号处理电路，键盘，显示器以及电机驱动电路。

其中，该单片机作为驱动控制系统14的控制中心，其优先采用AT89C51型单片机来实现。信号处理电路用于对第一扭矩传感器3采集到的扭矩信号进行处理，其输出端与该AT89C51型单片机的P1.0/T2管脚相连接，其输入端则与第一扭矩传感器3相连接。键盘作为人机交换窗口，测试人员可以通过其输入控制指令给单片机，其与该AT89C51型单片机的P1.1/T2EX管脚相连接。显示器则用于显示谐波变速器6的输入扭矩，其与AT89C51型单片机的P1.2/RXD1管脚相连接。电机驱动电路可以根据单片机输出的指令对伺服驱动电机1进行控制，其采用现有的电机驱动电路即可实现，该电机驱动电路的输入端与AT89C51型单片机的P2.5管脚相连接，其输出端则与伺服驱动电机1相连接。该电源则与AT89C51型单片机的RST管脚相连接。

如图3所示，该信号处理电路由信号跟随电路，与信号跟随电路相连接的信号放大电路组成；所述信号跟随电路的输入端与第一扭矩传感器3相连接，信号放大电路的输出端则与单片机相连接。

所述信号跟随电路由放大器P1，三极管VT1，电位器R1，电阻R2，电阻R3，电容C1，电容C2以及二极管D1组成。其中，电阻R2串接在放大器P1的正极和输出端之间，电阻R3的一端与放大器P1的输出端相连接、其另一端 接5V电压，电位器R1串接在放大器P1的负极和三极管VT1的基极之间，电容C1的正极与三极管VT1的发射极相连接、其负极则与信号放大电路相连接，二极管D1的P极与电位器R1的控制端相连接、其N极则与电容C1的负极相连接，电容C2的正极与放大器P1的输出端相连接、其负极则与电容C1的负极相连接；同时，所述三极管VT1的集电极接地，所述放大器P1的输出端与信号放大电路相连接、其正极则与第一扭矩传感器3相连接。该信号跟随电路可以使输出的信号频率与输入时的频率相同，避免信号出现偏差。

另外，所述信号放大电路由放大器P2，放大器P3，三极管VT2，三极管VT3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电容C3以及二极管D2组成。

所述电阻R4串接在放大器P1的输出端和放大器P2的正极之间，电阻R5串接在放大器P2的正极和输出端之间，电阻R6串接在放大器P2的输出端和三极管VT3的基极之间，二极管D2的N极与放大器P2的负极相连接、其P极则与三极管VT2的发射极相连接，电容C3的正极与三极管VT2的集电极相连接、其负极则与放大器P3的正极相连接。同时，所述三极管VT2的基极与电容C1的负极相连接、其集电极接地，所述三极管VT3的发射极与放大器P3的负极相连接、其集电极接地，所述放大器P3的正极与放大器P2的输出端相连接、其输出端则与单片机相连接。该信号放大电路可以对信号进行不失真的放大，提高了信号的清晰度，使驱动控制系统14可以更好的对伺服驱动电机1进行控制。

当测试人员从键盘输入往复运动、加速、减速或暂停指令信号给单片机时，单片机把相应的指令信号传输给电机驱动电路，由电机驱动电路对伺服驱动电机1做出相应的控制。

根据以上设计，就可以较好的实现本实用新型。

Claims (6)

1.一种高精度谐波变速器性能综合试验装置，其特征在于：包括整体支架(12)，设置在整体支架(12)上且顺次相连的驱动装置、测试装置以及电力测功机，与驱动装置相连接的驱动控制系统(14)，以及与电力测功机相连接的负载控制柜；所述驱动装置包括伺服驱动电机(1)，和输入端与伺服驱动电机(1)的动力输出轴相连接、输出端与测试装置相连接的第一扭矩传感器(3)；所述驱动控制系统(14)包括单片机，分别与单片机相连接的电源、信号处理电路、键盘、显示器以及电机驱动电路；所述信号处理电路的输入端与第一扭矩传感器(3)相连接，所述电机驱动电路的输出端与伺服驱动电机(1)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种高精度谐波变速器性能综合试验装置，其特征在于：所述信号处理电路由信号跟随电路，与信号跟随电路相连接的信号放大电路组成；所述信号跟随电路的输入端与第一扭矩传感器(3)相连接，信号放大电路的输出端则与单片机相连接。

3.根据权利要求2所述的一种高精度谐波变速器性能综合试验装置，其特征在于：所述信号跟随电路由放大器P1，三极管VT1，串接在放大器P1的正极和输出端之间的电阻R2，一端与放大器P1的输出端相连接、另一端接5V电压的电阻R3，串接在放大器P1的负极和三极管VT1的基极之间的电位器R1，正极与三极管VT1的发射极相连接、负极则与信号放大电路相连接的电容C1，P极与电位器R1的控制端相连接、N极则与电容C1的负极相连接的二极管D1，以及正极与放大器P1的输出端相连接、负极则与电容C1的负极相连接的电容C2组成；所述三极管VT1的集电极接地，所述放大器P1的输出端与信号放大电路相连接、其正极则与第一扭矩传感器(3)相连接。

4.根据权利要求3所述的一种高精度谐波变速器性能综合试验装置，其特征在于：所述信号放大电路由放大器P2，放大器P3，三极管VT2，三极管VT3，串接在放大器P1的输出端和放大器P2的正极之间的电阻R4，串接在放大器P2的正极和输出端之间的电阻R5，串接在放大器P2的输出端和三极管VT3的基极之间的电阻R6，N极与放大器P2的负极相连接、P极则与三极管VT2的发 射极相连接的二极管D2，以及正极与三极管VT2的集电极相连接、负极则与放大器P3的正极相连接的电容C3组成；所述三极管VT2的基极与电容C1的负极相连接、其集电极接地，所述三极管VT3的发射极与放大器P3的负极相连接、其集电极接地，所述放大器P3的正极与放大器P2的输出端相连接、其输出端则与单片机相连接。

5.根据权利要求4所述的一种高精度谐波变速器性能综合试验装置，其特征在于：所述测试装置包括设置在整体支架(12)上的罐体(5)，均设置在罐体(5)外侧并用于密封罐体(5)的第一磁流体密封轴(4)和第二磁流体密封轴(10)，设置在罐体(5)内部的安装平板(7)，设置在安装平板(7)上的轴承座(9)，与轴承座(9)相连接的传动轴(8)；所述第二磁流体密封轴(10)的一端穿过罐体(5)的罐壁与轴承座(9)相连接、其另一端则与电力测功机相连接；所述第一磁流体密封轴(4)的一端与第一扭矩传感器(3)相连接、其另一端则穿过罐体(5)的罐壁进入到罐体(5)内部。

6.根据权利要求5所述的一种高精度谐波变速器性能综合试验装置，其特征在于：所述电力测功机包括加载电机(13)，与加载电机(13)相连接的负载加载控制仪，以及输出端与第二磁流体密封轴(10)相连接、输入端则与加载电机(13)的动力输出轴相连接的第二扭矩传感器(11)。