專利名稱：一種摩擦力動態過程測試裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及機械設計的摩擦力測試領域，具體是一種摩擦力動態過程測試裝置。 二背景技術：
在專利號為200720089567. 6的專利申請文件中公開了一種軸系摩擦力矩測試 儀。如圖4所示，該測試儀包括伺服電機6、同步齒形帶17、光電編碼器18、支撐主軸19、臺 面2、卡盤20、立柱導軌22、扭矩傳感器10以及被測軸系21組成。該儀器可以實現對軸系 摩擦力矩測試，但被測對象的摩擦力矩很小時，無法對摩擦力矩靜態變化過程進行測量；同 時該儀器的測試對象有一定的局限性，只能針對軸系進行測試。 在專利號為02226928. 2的實用新型專利中公開了一種微摩擦力測試裝置，其摩 擦力測試精度為0. 5Nm，測試精度難以滿足高精度摩擦力測試要求。 經對現有技術文獻的檢索分析，發現目前摩擦力測試裝置，測試對象范圍小；測試 過程主要是測試動摩擦力變化，未能精確測試摩擦力由靜態到動態的整個變化過程；同時 也難以測試被測對象各指定點的靜動摩擦力以及摩擦力的測試精度相對較低。隨著摩擦力 測試對象的多元化，測試過程的完整性要求以及測試精度成倍提高等要求，目前的各種摩 擦力測試裝置或儀器已無法滿足測試要求。 三
發明內容為克服現有技術中存在的或者無法測量摩擦力矩測靜態變化過程，或者測試精度 相對較低的不足，本發明提出了一種摩擦力動態過程測試裝置。 本發明是用于高精度摩擦力動態過程測試裝置，包括臺架、動力部件和被測件工 裝部件。臺架的臺面中部固定有定位條，動力部件和被測件工裝部件分布位于定位條的兩 本發明包括臺架、動力部件、被測件工裝部件和控制系統；臺架的臺面中部固定有 定位條，動力部件和被測件工裝部件位于定位條的兩側；控制系統包括工業控制機計算機、 多軸運動控制器和伺服驅動器；扭矩傳感器的信號輸出電纜與多軸運動控制器接線板模擬 量AD數據采集口相連。
臺架包括支架、臺面和定位條。定位條沿臺面的寬度方向固定在臺面上表面中部； 在臺面的上表面有一對T形槽，該T形槽位于定位條一側，并與定位條垂直。 動力部件包括動力部件支座、伺服電機及電機支撐座、電機聯軸器、扭桿彈簧、傳 感器聯軸器、扭矩傳感器及其支座。動力部件支座固定在位于臺面上的定位條的一側，電機 支撐座固定在動力部件支座一端上表面。 伺服電機和電機聯軸器分別位于電機支撐座的垂直支板兩側，并且電機聯軸器的 一端通過電機支撐座上的連接孔與伺服電機的輸出軸連接。扭桿彈簧兩端的軸桿分別與電 機聯軸器和膜片式傳感器聯軸器相連接；傳感器支座固定在動力部件支座另一端上表面； 扭矩傳感器固定傳感器支座上方，傳感器聯軸器與扭矩傳感器輸入端連接，扭矩傳感器輸 出端接花鍵軸軸器。扭桿彈簧彈性變形與扭矩大小為線性關系，精度為O. 1%。扭矩傳感器 精度為0. 1%。扭桿彈簧所受扭矩不大于1Nm時，彈性變形與扭矩大小為線性關系，精度為0.1%。 被測件工裝部件包括連接軸、被測件、固定架和被測件支座。被測件支座位于定位 條的另一側，被固定在固定架上。連接軸的兩端分別與被測件和花鍵軸聯軸器連接。被測 件固定架固定在被測件支座的上表面。 本發明的特點在于 1、在本發明測試裝置中，由于增加了扭桿彈簧，伺服電機震動和位移都被扭桿彈
簧部分吸收，被測機構的靜摩擦力和動摩擦力的動態變化過程得到了精確測量。 2、可準確測試不同型號的軸系、軸承、齒輪副、絲杠副以及其它任何有旋轉輸入或
輸出的機構任意點的靜動摩擦力和摩擦力的動態變化過程。 3、本發明測試裝置結構簡單，操作方便，只需一人即可快速完成試驗測試，同時對
摩擦力的動態測試精度可達0. 3% 。若扭矩傳感器量程為1Nm，測試精度為0. 003Nm ;若扭
矩傳感器量程為0. 1Nm，測試精度為0. 0003Nm。選取更高精度的扭矩傳感器，則摩擦力的測
試更加精確。 四
本發明針對現有技術中存在的不足和缺陷，提供一種高精度摩擦力動態測試裝 置。由于本發明在伺服電機和扭矩傳感中間增加了扭桿彈簧，消除了伺服電機震動和對初 始位移及轉矩的緩沖，因而可以完整的測試被測件摩擦力由靜態到動態的動態變化的全過 程，同時對該裝置摩擦力測試精度可達0.3%適用于包括各種軸系、軸承、齒輪副、絲杠副以
及其它任何有旋轉輸入或輸出的機構。 圖1是絲杠副摩擦力動態測試主視圖； 圖2是絲杠副摩擦力動態測試俯視圖； 圖3是扭桿彈簧主視圖； 圖4是摩擦力動態過程測試裝置控制系統的結構示意圖。圖中 1.臺架2.臺面3.定位條4.動力部件支座5.電機支撐座6.伺服電機 7.電機聯軸器8.扭桿彈簧9.傳感器聯軸器10.扭矩傳感器11.傳感器支座 五具體實施方式12.花鍵軸聯軸器13.連接軸14.被測件固定架15.被測件16.被測件支座 17.同步齒形帶18.光電編碼器19.支撐主軸20.卡盤21.被測軸系22.立柱 導軌 實施例一 本實施例是用于測試絲杠副摩擦力動態過程的裝置，包括臺架、動力部件、被測件 工裝部件和控制系統。 如圖1、圖2所示，臺架包括支架1、臺面2和定位條3，并且支架1與地面固定，臺 面2固定在支架1上。端面為矩形的長條狀定位條3沿臺面2的寬度方向固定在臺面2上 表面中部；在臺面2的上表面有一對T形槽，該T形槽位于定位條3 —側，并與定位條3垂直。 動力部件包括動力部件支座4、伺服電機6及電機支撐座5、電機聯軸器7、扭桿彈 簧8、傳感器聯軸器9、扭矩傳感器10及其支座11 。其中動力部件支座4為一底部有減重槽 的方形鑄鐵平臺。電機支撐座5為L形；在電機支撐座5垂直的支板中部，有伺服電機軸的過孔；在電機支撐座5水平支板上分布有該電機支撐座的安裝孔。電機聯軸器7為剛性聯 軸器。扭桿彈簧8是用45CrMn制成的彈性機構，其兩端是與聯軸器連接的軸桿，該軸桿的 直徑同聯軸器的連接孔；扭桿彈簧8的長度應能夠將固定在電機支撐座5上的電機聯軸器 7和固定在扭矩傳感器10上的傳感器聯軸器9相連接；扭桿彈簧8，彈性變形與扭矩大小為 線性關系，精度為O. 1%。扭矩傳感器10為成品件，精度為0. 1%。扭矩傳感器10的支座 11為矩形，固定在動力部件支座4上。 所述動力部件支座4固定在位于臺面2上的定位條3的一側，電機支撐座5固定 在動力部件支座4一端上表面。伺服電機6固定在電機支撐座5外側；電機聯軸器7位于 電機支撐座5內側， 一端通過電機支撐座5上的連接孔與伺服電機6的輸出軸連接，另一端 通過扭桿彈簧8與傳感器聯軸器連接9，其中傳感器聯軸器9為膜片式。傳感器支座11固 定在動力部件支座4另一端上表面；扭矩傳感器10固定傳感器支座11上方，傳感器聯軸器 9與扭矩傳感器10輸入端連接，扭矩傳感器10輸出端接花鍵軸軸器12。其中動力部件固 定在臺架l上不可拆卸。 被測件工裝部件包括連接軸13、被測件15、固定架14和被測件支座16。 連接軸13為花鍵軸；連接軸13的一端與被測件15配合連接。被測件固定架14 為L形，其水平板用于與被測件支座16連接，其垂直板中部有連接孔，用于連接軸13與花 鍵軸聯軸器12連接。被測件支座16為一內部有減重槽的方形鑄鐵平臺；被測件支座16的 兩側面開有與臺面2平行的工藝槽，用于被測工裝的搬移。被測件支座16固定在定位條3 的另一側；被測件固定架14固定在被測件支座16的上表面。 如圖4所示，高精度摩擦力動態過程測試裝置的控制系統包括工控機、多軸運動 控制器和伺服驅動器。其中多軸運動控制器包括運動控制卡和接線板，運動控制卡插在工 控機PCI插槽內；扭矩傳感器的信號輸出電纜與多軸運動控制器接線板模擬量AD數據采集 口相連。
權利要求一種摩擦力動態過程測試裝置，其特征在于a.所述的測試裝置包括臺架(1)、動力部件、被測件工裝部件和控制系統；臺架(1)的臺面中部固定有定位條(3)，動力部件和被測件工裝部件位于定位條(3)的兩側；控制系統包括工業控制機計算機、多軸運動控制器和伺服驅動器；扭矩傳感器的信號輸出電纜與多軸運動控制器接線板模擬量AD數據采集口相連。b.動力部件包括動力部件支座(4)、伺服電機(6)及電機支撐座(5)、電機聯軸器(7)、扭桿彈簧(8)、傳感器聯軸器(9)、扭矩傳感器(10)及其支座(11)；電機聯軸器(7)的一端通過電機支撐座(5)上的連接孔與伺服電機(6)的輸出軸連接；扭桿彈簧(8)兩端的軸桿分別與電機聯軸器(7)和膜片式傳感器聯軸器(9)相連接；傳感器聯軸器(9)與扭矩傳感器(10)輸入端連接，扭矩傳感器(10)輸出端接花鍵軸軸器(12)；c.扭桿彈簧(8)所受扭矩不大于1Nm時，彈性變形與扭矩大小為線性關系，精度為0.1％；扭矩傳感器(10)的精度為0.1％；d.被測件工裝部件包括連接軸(13)、被測件(15)、固定架(14)和被測件支座(16)；連接軸(13)的兩端分別與被測件(15)和花鍵軸聯軸器(12)連接。
2. 如權利要求1所述一種摩擦力動態過程測試裝置，其特征在于動力部件中的伺服 電機(6)和電機聯軸器(7)分別位于電機支撐座(5)的垂直支板兩側；動力部件支座(4) 固定在位于臺面(2)上的定位條(3)的一側，電機支撐座(5)固定在動力部件支座(4) 一 端上表面；傳感器支座(11)固定在動力部件支座(4)另一端上表面；扭矩傳感器(10)固定傳感器支座(11)上方。
3. 如權利要求1所述一種摩擦力動態過程測試裝置，其特征在于被測件工裝部件中的被測件支座(16)固定在定位條(3)另一側的固定架(14)上；被測件固定架(14)固定在 被測件支座(16)的上表面。
專利摘要本實用新型涉及一種摩擦力動態過程測試裝置。電機聯軸器(7)與伺服電機(6)連接。扭桿彈簧(8)兩端分別與電機聯軸器(7)和傳感器聯軸器(9)連接；扭矩傳感器(10)的輸入端和輸出端分別與聯軸器(9)和連軸器(12)連接。連接軸(13)的兩端分別與被測件(15)和花鍵軸聯軸器(12)連接。扭桿彈簧(8)的扭矩彈性變形與扭矩為線性關系時，精度為0.1％。本實用新型由于增加了扭桿彈簧使伺服電機的震動和位移被部分吸收，對摩擦力的動態測試精度可達0.3％。本實用新型具有結構簡單，操作方便，可用于旋轉輸入或輸出的各種機構任意點靜動摩擦力和摩擦力的動態變化過程的測量。
文檔編號G01L1/00GK201514297SQ20092003366
公開日2010年6月23日 申請日期2009年6月24日 優先權日2009年6月24日
發明者張雙權, 沈宏華, 秦現生, 蔣明桔, 譚小群, 陳耀東 申請人:西北工業大學