本发明专利技术涉及一种高精度摩擦力动态过程测试装置及测试方法。电机联轴器（７）与伺服电机（６）连接。扭杆弹簧（８）两端分别与电机联轴器（７）和传感器联轴器（９）连接；扭矩传感器（１０）的输入端和输出端分别与联轴器（９）和连轴器（１２）连接。连接轴（１３）的两端分别与被测件（１５）和花键轴联轴器（１２）连接。扭杆弹簧（８）的扭矩弹性变形与扭矩为线性关系时，精度为０．１％。本发明专利技术采用周期性测试方法，由于增加了扭杆弹簧使伺服电机的震动和位移被部分吸收，对摩擦力的动态测试精度可达０．３％。本发明专利技术具有结构简单，操作方便，可用于旋转输入或输出的各种机构任意点静动摩擦力和摩擦力的动态变化过程的测量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械设计的摩擦力测试领域，具体是一种高精度摩擦力动态过程测试 装置及测试方法。
技术介绍
在专利号为200720089567. 6的专利申请文件中公开了一种轴系摩擦力矩测试 仪。如图9所示，该测试仪包括伺服电机6、同步齿形带21、光电编码器22、支撑主轴23、台 面2、卡盘24、立柱导轨26、扭矩传感器10以及被测轴系25组成。该仪器可以实现对轴系 摩擦力矩测试，但被测对象的摩擦力矩很小时，无法对摩擦力矩静态变化过程进行测量；同 时该仪器的测试对象有一定的局限性，只能针对轴系进行测试。在专利号为02226928. 2的技术专利中公开了一种微摩擦力测试装置，其摩 擦力测试精度为0. 5Nm，测试精度难以满足高精度摩擦力测试要求。经对现有技术文献的检索分析发现目前摩擦力测试装置，测试对象范围小；测试 过程主要是测试动摩擦力变化，未能精确测试摩擦力由静态到动态的整个变化过程；同时 也难以测试被测对象各指定点的静动摩擦力以及摩擦力的测试精度相对较低。随着摩擦力 测试对象的多元化，测试过程的完整性要求以及测试精度成倍提高等要求，目前的各种摩 擦力测试装置或仪器已无法满足测试要求。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的无法测试摩擦力静态变化过程、难以测试被测对象各指 定点的静动摩擦力以及摩擦力测试精度相对较低等不足，本专利技术提出了一种高精度摩擦力 动态过程测试装置及测试方法。本专利技术是用于高精度摩擦力动态过程测试装置，包括台架、动力部件、被测件工装 部件和控制系统。台架的台面中部固定有定位条，动力部件和被测件工装部件分布位于定 位条的两侧。控制系统包括工业控制机计算机、多轴运动控制器和伺服驱动器，均通过数据 线与扭矩传感器连接。本专利技术的台架包括支架、台面和定位条。定位条沿台面的宽度方向固定在台面上 表面中部；在台面的上表面有一对T形槽，该T形槽位于定位条一侧，并与定位条垂直。动力部件包括动力部件支座、伺服电机及电机支撑座、电机联轴器、扭杆弹簧、传 感器联轴器、扭矩传感器及其支座。动力部件支座固定在位于台面上的定位条的一侧，电机 支撑座固定在动力部件支座一端上表面。伺服电机和电机联轴器分别位于电机支撑座的垂直支板两侧，并且电机联轴器的 一端通过电机支撑座上的连接孔与伺服电机的输出轴连接。扭杆弹簧两端的轴杆分别与电 机联轴器和膜片式传感器联轴器相连接；传感器支座固定在动力部件支座另一端上表面； 扭矩传感器固定传感器支座上方，传感器联轴器与扭矩传感器输入端连接，扭矩传感器输 出端接花键轴轴器。扭杆弹簧弹性变形与扭矩大小为线性关系，精度不小于0. 1%。被测件工装部件包括连接轴、被测件、固定架和被测件支座。被测件支座位于定位 条的另一侧，被固定在固定架上。连接轴的两端分别与被测件和花键轴联轴器连接。被测 件固定架固定在被测件支座的上表面。高精度摩擦力动态过程测试装置的控制系统包括工控机、多轴运动控制器和伺服 驱动器。其中多轴运动控制器包括运动控制卡和接线板，运动控制卡与工控机相连；扭矩传 感器的信号输出电缆与多轴运动控制器接线板数据采集口相连。本专利技术还提出了一种高精度摩擦力动态过程的测试方法，其测试过程包括步骤一标定传感器精度。步骤二 被测件工装装配。将被测件工装部件安装在台架上，调整各部分配合精 度，并与动力部件连接固定。步骤三被测件初始位置调整。步骤四被测件摩擦力测试。测试过程为周期性，即伺服电机6转动η'后停止5 秒为一个测试周期；其中η'是伺服电机6在整个测试过程中电机转动圈数η与采样周期 的比值。测试过程中伺服电机6按所确定的电机转动圈数η转动；电机转动圈数η根据所 测对象确定。测试中，通过多轴运动控制器采集扭矩传感器测试数据。当测试丝杠副时，电机转动圈数η根据丝杠的头数确定，即依据所测试丝杠的长 度以及丝杠螺距，通过公式n = s/p确定；式中，s为丝杠长度，P为丝杠螺距。根据测试要 求电机转速可调，并且测试精度越高，电机的转速越低。根据测试要求确定采样点和采样周 期；采样周期根据所要求的采样精度确定。当测试齿轮副时，电机转动圈数η根据齿轮副角位移确定，即依据所测试齿轮副 角位移θ以及减速比i，通过公式η = θ · /360确定。根据测试要求电机转速可调，并且 测试精度越高，电机的转速越低。根据测试要求确定采样点和采样周期；采样周期根据所要 求的采样精度确定。步骤五打印试验数据和试验曲线。本专利技术的特点在于1、在本专利技术测试装置中，由于增加了扭杆弹簧，伺服电机震动和位移都被扭杆弹 簧部分吸收，被测机构的静摩擦力和动摩擦力的动态变化过程得到了精确测量。2、可准确测试不同型号的轴系、轴承、齿轮副、丝杠副以及其它任何有旋转输入或 输出的机构任意点的静动摩擦力和摩擦力的动态变化过程。3、本专利技术测试装置结构简单，操作方便，只需一人即可快速完成试验测试，同时对 摩擦力的动态测试精度可达0.3%。若扭矩传感器量程为INm，测试精度为0.003Nm;若扭 矩传感器量程为0. INm，测试精度为0. 0003Nm。选取更高精度的扭矩传感器，则摩擦力的测 试更加精确。本专利技术针对现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种高精度摩擦力动态测试装置 及测试方法。由于本专利技术在伺服电机和扭矩传感中间增加了扭杆弹簧，消除了伺服电机震 动和对初始位移及转矩的缓冲，因而可以完整的测试被测件摩擦力由静态到动态的动态变 化的全过程，同时对该装置摩擦力测试精度可达0. 3%适用于包括各种轴系、轴承、齿轮副、 丝杠副以及其它任何有旋转输入或输出的机构。四附图说明 图l是丝杠副摩擦力动态测试主视 图2是丝杠副摩擦力动态测试俯视 图3是扭杆弹簧主视 图4是丝杠副摩擦力动态测试步骤示意 图5是齿轮副摩擦力动态测试主视 图6是齿轮副摩擦力动态测试俯视 图7是齿轮副摩擦力动态测试步骤示意 图8是装置控制示意 图9是轴系摩擦力矩测试仪结构示意图。图中 1．台架2．台面 3．定位条4．动力部件支座5．电机支撑座 6．伺服电机7．电机联轴器8．扭杆弹簧9．传感器联轴器 lo．扭矩传感器11．传感器支座12．花键轴联轴器13．连接轴 14．被测件固定架15．被测件16．被测件支座17．传动轴 恨齿轮箱定位块19．斜块20．齿轮箱支座21．同步齿形带 22．光电编码器23．支撑主轴24．卡盘 25．被测轴系 26．立柱导轨五具体实施方式 实施例一 本实施例是用于测试丝杠副摩擦力动态过程的装置，包括台架1动力部件1被测件工装部件和控制系统。 如图l1图2所示，台架包括支架l1台面2和定位条3，并且支架l与地面固定，台面2固定在支架l上。端面为矩形的长条状定位条3沿台面2的宽度方向固定在台面2上表面中部；在台面2的上表面有一对T形槽，该T形槽位于定位条3一侧，并与定位条3垂直。 动力部件包括动力部件支座41伺服电机6及电机支撑座51电机联轴器71扭杆弹簧81传感器联轴器91扭矩传感器lo及其支座11。其中动力部件支座4为一底部有减重槽的方形铸铁平台。电机支撑座5为L形；在电机支撑座5垂直的支板中部，有伺服电机轴的过孔；在电机支撑座5水平支板上分布有该电机支撑座的安装孔。电机联轴器7为刚性联轴器。扭杆弹簧8是用45CrM本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高精度摩擦力动态过程测试装置，其特征在于：ａ．所述的测试装置包括台架（１）、动力部件、被测件工装部件和控制系统；台架（１）的台面中部固定有定位条（３），动力部件和被测件工装部件位于定位条（３）的两侧；控制系统包括工业控制机计算机、多轴运动控制器和伺服驱动器，均通过数据线与扭矩传感器连接；ｂ．动力部件包括动力部件支座（４）、伺服电机（６）及电机支撑座（５）、电机联轴器（７）、扭杆弹簧（８）、传感器联轴器（９）、扭矩传感器（１０）及其支座（１１）；电机联轴器（７）的一端通过电机支撑座（５）上的连接孔与伺服电机（６）的输出轴连接；扭杆弹簧（８）两端的轴杆分别与电机联轴器（７）和膜片式传感器联轴器（９）相连接；传感器联轴器（９）与扭矩传感器（１０）输入端连接，扭矩传感器（１０）输出端接花键轴轴器（１２）；ｃ．扭杆弹簧（８）所受扭矩弹性变形与扭矩大小为线性关系，精度为０．１％；扭矩传感器（１０）的精度为０．１％；ｄ．被测件工装部件包括连接轴（１３）、被测件（１５）、固定架（１４）和被测件支座（１６）；连接轴（１３）的两端分别与被测件（１５）和花键轴联轴器（１２）连接；ｅ．高精度摩擦力动态过程测试装置的控制系统包括工控机、多轴运动控制器和伺服驱动器；其中多轴运动控制器包括运动控制卡和接线板，运动控制卡插在工控机ＰＣＩ插槽内；扭矩传感器的信号输出电缆与多轴运动控制器接线板模拟量ＡＤ数据采集口相连。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：秦现生，谭小群，张双权，陈耀东，蒋明桔，沈宏华，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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