谐波减速器传动精度测试仪

一种新型谐波减速器传动精度测试仪器

张彦君（国营第702厂检测中心）

关键词：谐波减速器、传动精度、动态、测试仪器

摘 要：谐波减速器得到航天军工大力推广使用后，动态精度测试成为发展瓶

颈，现介绍一台已经试用3年的专用测试仪器。

一、 背景

谐波减速器是利用行星齿轮原理发展起来的一种新型减速器。谐波传动是依靠柔性零件产生弹性机械波来传递动力和运动的一种行星齿轮传动。谐波减速器主要有三大件构成：

① 带有内齿圈的刚轮，相当于行星系中的中心轮。 ② 带有外齿圈的柔轮，相当于行星系中的行星轮。 ③ 凸轮波发生器，相当于星星架。 在减速器使用时，通常采用凸轮波发生器主动，钢轮固定，柔轮输出的形式。当凸轮装入柔轮后，迫使柔轮剖面由原来的圆形变成椭圆形，长轴两端附近的齿与刚轮完全啮合，而短轴两端附近的齿与刚轮完全脱开，其他区段的齿则与刚轮处于啮合于脱开的过渡状态。

谐波减速器的主要特点：由于啮合是采用多面接触故承载力强；体积小重量轻；传动比大；传动效率高，传动平稳无冲击等。

谐波减速器在国内于六七十年代开始研制，到目前已有不少厂家专门生产，其中国营第702厂就于八十年代开始定型批量生产，到目前已形成3大类10种系列产品，被广泛应用于电子、航天航空、机器人等行业和领域。 二、 谐波减速器的测试

谐波减速器几何量精度测试主要就是传动精度误差，包括左、右两面的传动误差和回程误差。通常精度测试分为两种，即静态测试和动态测试。 1、静态测试

使用光学分度头、正多面棱体和自准直光管。测试时将减速器安装在分度头主轴上，输出轴上安装正多面棱体，使用自准直光管进行精密转角定位，在每间隔多面棱体一个面时，由分度头读出输入端回转角度，再由减速比换算到输出轴上得到该区段的传动精度误差，依此得到输出轴一转内最大误差，同时对应输出轴同一位置时正反转的读数差换算后得到该位置的回差。该方法缺点是不能涵盖全部被测位置，应小于等于实际最大误差，但可操作性强，故仍在广泛使用。 2、动态测试

目前国内多家院校在研制谐波减速器综合测试仪器，甚至将几何精度测试与力学测试（刚度、传动效率）放在一起，但笔者更倾向于二者分离测试。经702厂计量测试技术人员与成都某公司联合研发一台“谐波减速器传动误差分析仪”，现已使用三年多，实践证明此仪器设计简洁，操作简易，测试稳定，重复性好，数据可靠。

三、 谐波传动误差分析仪简介

1、仪器原理

本仪器是由电机驱动，使得减速器输入轴主动回转，通过传动链带动从动轴连续回转，由输入轴和输出轴圆光栅传感器连续读取两轴的瞬时回转角。经计算

机采样和数据处理，获得减速器的连续传动链误差曲线，并给出传动链的误差值。通过分别测得左、右两面传动链误差和某一回转角的回程差，经数据处理后获得输出轴一转内的连续回程误差曲线，并给出回程差的最大值、最小值和平均值。

减速器的正、反两面的传动链误差和整转的回程误差。对上面的误差项目皆可绘出连续误差曲线和给出相应误差数值。同时还可以对每面的传动链误差曲线作频谱分析。绘出频谱分析图，列表给出幅值较大的频次和幅值，便于对传动链误差来源作进一步分析，同时可以对传动链误差曲线局部放大，可清晰显示减速器的传动过程和误差性质，对减速器结构设计、工艺改进和误差来源分析都提供一种直观、清晰的手段。所以该仪器既是减速器几项误差的测量仪器，也是减速器传动的分析仪器。

3、仪器规格

仪器顶尖中心高150毫米，台面尺寸1000×500毫米，可测工件传动比最大到1∶12000。

4、工件的安装

工件在仪器上安装正确与否对测量结果是有影响的，尽管仪器结构设计已考虑到尽量减小该误差的影响，但工件安装的基本要求还是必须保证的。

本仪器主轴头架顶尖和尾座顶尖中心高实际值为149.905毫米。

根据此中心高仪器带有五种工件安装支架，如果不能满足多种产品安装要 求，可另外制造其它规格支架。支架应能满足图一基本要求： 当然， 也可以在支架的固定工件的孔内加入不同规格的套来适应更多规格产 品安装要求。 应用此支架，一般能保证工件装入后中心高在 149.905±0.05 范围以内。 对于输入轴、输出轴为同轴的产品，首件装入时，首先把工件装入到合适的支架 上，然后在工件输入轴和仪器主轴顶尖上，装好带动器，并把工件输入轴中心孔0 . 0 05 A 刮 1. 6

1 4 9. 9 0 5 ± 0. 0 10. 8

A

0. 0 0 5 A

对准主轴项尖，再把工件输出轴中心孔对准仪器尾座顶尖，然后锁紧支架压紧螺 母，把安装支架可靠地固紧在仪器台面上。接着就可退出定位尾座。在工件输出 轴装入一与高精度联轴节的过度联轴套，本仪器配备二件。也可通过在与工件输 出轴间加套办法来扩大其应用范围，如果还不能满

足产品的要求，需另外制造该 连接件，它应符合下列要求：2-M 4 0. 8 φ DH71. 6

A

L

20

D: 工件输 出轴直径 L: 视工件 输出轴长 度定把该连接件固紧在工件输出轴上，然后安装输出轴光栅支架，把高精度联轴 节从光栅轴颈上取下，通过一内孔为φ10 的刚性小轴，把光栅φ10 轴颈与装于 工件输出轴上的过渡连接套φ10 轴颈连接起来，把光栅支架固紧。然后从支架

φ 10 h 7 0 . 01 5 A

0.8

1.6 刮

图一

上取下光栅和带孔刚性连接小轴，重新把高精度联轴节装入光栅轴颈，再连同光栅一起装回支架。联轴节另一端孔装入过渡套φ10小轴上。固紧光栅和联轴节另一端，安装即告完毕，可以开始测量。注意：高精度联轴节为弹性的、精度高比较贵重，避免摔碰和憋劲扭曲，以保持其精度和寿命。如果更换测量同种另件，只需通过支架侧面与定位压板作导轨，后移工件支架和光栅支架，拆卸工件和过渡套，然后再前移固紧，恢复测量。实践证明其精度足够又大大简化安装程序，提高安装效率。

输入轴与输出轴成90。交叉的工件安装与光栅联接基本同上。只是输入轴联接间隙要正确控制。重复更换测量同型号另外另件应用压板测面导轨定位，会大大简化安装程序。

5测试评定

下图为测试评定的界面

6、 数据采样、处理原程序段

typedef struct tran_para {

int tpoint; // 重采样点树 int sdensi;

double ratio; // 减速器的传动比 double amp; // 误差放大比 double ampl; // 长度放大比 double sxstep; double pxstep; double p_ys;

double s_ys;

double eq; // 误差当量 };

struct tran_para *trp;

#define TPOINT (trp->tpoint) #define SAMPDEN (trp->sdensi) #define RATIO (trp->ratio) #define AMP (trp->amp) #define AMPL (trp->ampl) #define SXSTEP (trp->sxstep) #define PXSTEP (trp->pxstep) #define P_YS (trp->p_ys) #define S_YS (trp->s_ys) #define EQ (trp->eq)

typedef struct tran_addr {

int far *tdata; // 采样数据指针 int *pdata; };

typedef struct tran_resu {

int point; // 采样点数

int flag; …… 此处隐藏：3128字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……