專利名稱：雙向扭矩測試裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種扭矩測試裝置。
背景技術：
對于需要測試扭矩的場合，需要扭矩傳輸裝置，包括與待測試裝置連接的機械接口、與驅動電機連接的功率輸出軸。如中國專利號為200320110275.8，專利名稱為同向雙螺桿擠出機高速高扭矩傳動箱的實用新型專利，公開了一種扭矩傳動箱，通過主動齒輪與從動齒輪來傳動。對于現(xiàn)有的扭矩測試裝置，存在的缺陷是不能適應高精度要求的場合，不能調節(jié)加載和驅動的轉速和力矩，且無法滿足加載和驅動對轉速和力矩的寬范圍要求。

發(fā)明內容為了克服已有的扭矩測試裝置的精度低、不能調節(jié)加載和驅動的轉速和力矩的不足，本發(fā)明提供一種測量精度高、能夠根據測試需要調節(jié)加載和驅動的轉速和力矩的雙向扭矩測試裝置。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種雙向扭矩測試裝置，包括與驅動電機連接的電機輸出軸，所述的電機輸出軸通過第一聯(lián)軸器與小離合器軸連接，所述的小離合器軸上安裝第一電磁離合器，所述第一電磁離合器的電樞與小離合器軸固定連接，所述第一電磁離合器的銜鐵與小負載主動同步帶輪固定連接，第一電磁離合器的連接套通過軸承與小離合器軸聯(lián)接，第一電磁離合器的銜鐵與連接套通過花鍵連接，所述的小離合器軸通過第二聯(lián)軸器與減速器輸入軸連接，所述的減速器的輸出軸與大負載主動同步帶輪固定連接，所述的小負載主動同步帶輪通過第一同步帶與小負載從動同步帶輪聯(lián)接，所述的大負載主動同步帶輪通過第二同步帶與大負載從動同步帶輪連接，所述的小負載從動同步帶輪固定聯(lián)接在傳動軸上，所述的傳動軸上安裝第二電磁離合器，所述第二電磁離合器的電樞與傳動軸固定連接，所述第二電磁離合器的銜鐵與大負載從動同步帶輪固定連接，第二電磁離合器的連接套通過軸承與傳動軸聯(lián)接，第二電磁離合器的銜鐵與連接套通過花鍵連接，所述的傳動軸上設有電磁制動器，電磁制動器的固定板安裝在機座上，所述電磁制動器的制動部分與傳動軸連接，所述電磁制動器的摩擦片位于電磁制動器的固定板與制動部分之間；所述的傳動軸上安裝推壓板，所述的動力曲軸上設有與推壓板配合的曲柄，所述的動力曲軸通過聯(lián)軸器與旋轉力矩傳感器連接，所述的旋轉力矩傳感器通過另一聯(lián)軸器與編碼器軸連接，所述的編碼器安裝在編碼器軸上，所述的編碼器軸與待測裝置的連接接口連接。
進一步，所述的減速器為行星齒輪減速器。
再進一步，所述的驅動電機為交流伺服電機。
本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在1、測量精度高、能夠根據測試需要調節(jié)加載和驅動的轉速和力矩；2、滿足加載和驅動對轉速和力矩的寬范圍要求；3、能用較小功率的電機滿足上述兩要求；4、在計算機控制下交流伺服電機能提供測試所需大范圍恒阻力扭矩及恒轉速、恒驅動扭矩。


圖1是扭矩測試裝置的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
參照圖1，一種雙向扭矩測試裝置，包括與驅動電機1連接的電機輸出軸2，所述的電機輸出軸2通過第一聯(lián)軸器17與小離合器軸18連接，所述的小離合器軸18上安裝第一電磁離合器19，所述第一電磁離合器的電樞20與小離合器軸18固定連接，所述第一電磁離合器的銜鐵21與小負載主動同步帶輪22固定連接，第一電磁離合器的連接套23通過軸承與小離合器軸20聯(lián)接，第一電磁離合器的銜鐵21與連接套23通過花鍵連接，第一電磁離合器的銜鐵21在電磁力作用下能沿小離合器軸軸向移動，所述的小離合器軸18通過第二聯(lián)軸器24與減速器的輸入軸25連接，所述的減速器26的輸出軸27與大負載主動同步帶輪28固定連接，所述的小負載主動同步帶輪22通過第一同步帶29與小負載從動同步帶輪30聯(lián)接，所述的大負載主動同步帶輪28通過第二同步帶31與大負載從動同步帶輪32連接，所述的小負載從動同步帶輪30固定聯(lián)接在傳動軸3上，所述的傳動軸3上安裝第二電磁離合器33，所述第二電磁離合器的電樞34與傳動軸3固定連接，所述第二電磁離合器的銜鐵35與大負載從動同步帶輪32固定連接，第二電磁離合器的連接套36通過軸承與傳動軸3聯(lián)接，第二電磁離合器的銜鐵35與連接套36通過花鍵連接，第二電磁離合器的銜鐵35在電磁力作用下能沿傳動軸3軸向移動。
所述的傳動軸3上設有電磁制動器4，電磁制動器的固定板5安裝在機座6上，所述電磁制動器的制動部分7與傳動軸3連接，所述電磁制動器的摩擦片8位于電磁制動器的固定板5與制動部分7之間；所述的傳動軸3上安裝推壓板9，所述的動力曲軸10上設有與推壓板9配合的曲柄11，所述的動力曲軸10通過第三聯(lián)軸器12與旋轉力矩傳感器13連接，所述的旋轉力矩傳感器13通過第四聯(lián)軸器14與編碼器軸15連接，所述的編碼器16安裝在編碼器軸15上，所述的編碼器軸15與待測裝置的連接接口連接。
所述的電機輸出軸2所述的減速器26為行星齒輪減速器。所述的驅動電機1為交流伺服電機。
使用兩個電磁離合器的原因是工作方式1(不使用減速器)離合器組使用狀態(tài)為第二電磁離合器33失電(失效)，第一電磁離合器19加電(有效)，電機(不使用減速器)→小負載主動同步帶輪→第一同步帶→小負載從動同步帶輪→傳動軸→推壓板→動力曲軸→旋轉力矩傳感器→編碼器→待測裝置的連接接口。工作方式2(使用減速器)離合器組狀態(tài)為第二電磁離合器33加電(有效)，第一電磁離合器19失電(失效)。電機→小離合器軸→減速器→第一大負載同步帶輪→第二同步帶→第二大負載同步帶輪→第二電磁離合器→傳動軸→推壓板→動力曲軸→旋轉力矩傳感器→編碼器→待測裝置的連接接口。
該驅動電機為交流伺服電機，可以為驅動電機，也可以為負載；能夠實現(xiàn)雙向扭矩傳輸。
不使用減速器，加到待測裝置的連接接口上是小力矩，高轉速。使用減速器，加到待測裝置的連接接口上是大力矩，低轉速。當試驗工況要求的力矩范圍為1Nm到200Nm，轉速范圍為1rpm到3500rpm時，如不使用減速器滿足如此大范圍力矩，必須使用幾十千瓦電動機。使用減速器，可以使用較小功率的電機。但是由于減速器為抑制正反轉時間隙，結構上配置了預加載幾個Nm力矩的裝置。根據試驗，無法滿足1Nm的加載要求，故采用離合器組切換減速器，以滿足加載和驅動對轉速和力矩的寬范圍要求。
本實施例的扭矩測試裝置共有6種工作狀態(tài)(1)力矩加載狀態(tài)交流伺服電機工作在轉矩控制方式，準備運動方向與待測裝置連接軸旋轉方向相反。即電機處于再生制動方式。電機保持規(guī)定的輸出力矩跟隨待測裝置連接軸旋轉。待測裝置連接軸依次驅動萬向聯(lián)軸器、動態(tài)力矩傳感器、傳動軸(電磁制動器通電)、行星減速器、交流伺服電機。可以測得待測裝置連接軸在規(guī)定負載下的輸出力矩、轉速和轉角，并計算得到該軸的輸出功率。
第一電磁離合器失電，第一小負載同步帶輪失效，第二電磁離合器供電。傳動過程為待測裝置的連接軸→編碼器軸→聯(lián)軸器→旋轉力矩傳感器→聯(lián)軸器→動力曲軸→推壓板→傳動軸→第二電磁離合器→大負載從動同步帶輪→第二同步帶→大負載主動同步帶輪→減速器→聯(lián)軸器→小離合器軸→聯(lián)軸器→交流伺服電機。
(2)小力矩加載狀態(tài)交流伺服電機工作在轉矩控制方式，準備運動方向與待測裝置連接軸旋轉方向相反。即電機處于再生制動方式。電機保持規(guī)定的輸出力矩跟隨待測裝置連接軸旋轉。該軸依次轉動萬向聯(lián)軸器、動態(tài)力矩傳感器、傳動軸、(不經過行星減速器，以做到小力矩加載)交流伺服電機?？梢詼y得待測裝置連接軸在規(guī)定負載下的輸出力矩、轉速和轉角，并計算得到該軸的輸出功率。
第二電磁離合器失電，第二大負載同步帶輪失效，第一電磁離合器供電。傳動過程為待測裝置的連接軸→編碼器軸→聯(lián)軸器→旋轉力矩傳感器→聯(lián)軸器→動力曲軸→推壓板→傳動軸→小負載從動同步帶輪→第二同步帶→小負載主動同步帶輪→第一電磁離合器→小離合器軸→聯(lián)軸器→交流伺服電機。
(3)力矩驅動狀態(tài)交流伺服電機工作在位置控制方式，以規(guī)定的轉速(低于規(guī)定的保護力矩)按預先規(guī)定的方向，旋轉軟件設置的角度。交流伺服電機經過行星齒輪減速器后轉動傳動軸、動態(tài)力矩傳感器，經接口后旋轉待測裝置連接軸?？梢詼y得輸入到待測裝置連接軸的力矩、轉速和轉角，并計算得到待測裝置連接軸的輸入功率。
第一電磁離合器失電，第一小負載同步帶輪失效，第二電磁離合器供電。傳動過程為交流伺服電機→聯(lián)軸器→小離合器軸→聯(lián)軸器→減速器→大負載主動同步帶輪→大同步帶→大負載從動同步帶輪→第二電磁離合器→傳動軸→推壓板→動力曲軸→聯(lián)軸器→旋轉力矩傳感器→聯(lián)軸器→編碼器軸→待測裝置的連接接口。
(4)小力矩驅動狀態(tài)交流伺服電機工作在位置控制方式，以規(guī)定的轉速(低于規(guī)定的保護力矩)按預先規(guī)定的方向，旋轉軟件設置的角度。交流伺服電機經聯(lián)軸器驅動小離合器軸，然后通過第一電磁離合器驅動小負載同步帶輪，小同步帶輪通過同步帶直接驅動傳動軸(不經過經過行星齒輪減速器)，傳動軸通過推壓板驅動動力曲軸，動力曲軸通過第三聯(lián)軸器驅動力矩傳感器，經接口后驅動待測裝置連接軸?？梢詼y得輸入到該軸的力矩、轉速和轉角，并計算得到該軸的輸入功率。
第二電磁離合器失電，第二大負載同步帶輪失效，第一電磁離合器供電。傳動過程為交流伺服電機→聯(lián)軸器→小離合器軸→第一電磁離合器→小負載主動同步帶輪→小同步帶→小負載從動同步帶輪→傳動軸→推壓板→動力曲軸→聯(lián)軸器→旋轉力矩傳感器→聯(lián)軸器→編碼器軸→待測裝置的連接接口。
(5)制動狀態(tài)電磁制動器失電，使得傳動軸制動，強制待測裝置連接軸制動，停留在所需位置角度。
(6)空載狀態(tài)交流伺服電機工作在位置控制方式，以規(guī)定的較高轉速(低于規(guī)定的保護力矩)按預先規(guī)定的方向，旋轉軟件設置的角度。使得推壓板離開動力曲軸。對應的待測裝置連接軸在被測試件作用下旋轉，并驅動聯(lián)軸器→旋轉編碼器→動態(tài)力矩傳感器。其中旋轉編碼器和動態(tài)力矩傳感器的轉動慣量很小，可以認為是空載。
傳動過程為待測裝置的連接軸→編碼器軸→聯(lián)軸器→旋轉力矩傳感器→聯(lián)軸器→動力曲軸。
權利要求
1.一種雙向扭矩測試裝置，包括與驅動電機連接的電機輸出軸，其特征在于所述的電機輸出軸通過第一聯(lián)軸器與小離合器軸連接，所述的小離合器軸上安裝第一電磁離合器，所述第一電磁離合器的電樞與小離合器軸固定連接，所述第一電磁離合器的銜鐵與小負載主動同步帶輪固定連接，第一電磁離合器的連接套通過軸承與小離合器軸聯(lián)接，第一電磁離合器的銜鐵與連接套通過花鍵連接，所述的小離合器軸通過第二聯(lián)軸器與減速器輸入軸連接，所述的減速器的輸出軸與大負載主動同步帶輪固定連接，所述的小負載主動同步帶輪通過第一同步帶與小負載從動同步帶輪聯(lián)接，所述的大負載主動同步帶輪通過第二同步帶與大負載從動同步帶輪連接，所述的小負載從動同步帶輪固定聯(lián)接在傳動軸上，所述的傳動軸上安裝第二電磁離合器，所述第二電磁離合器的電樞與傳動軸固定連接，所述第二電磁離合器的銜鐵與大負載從動同步帶輪固定連接，第二電磁離合器的連接套通過軸承與傳動軸聯(lián)接，第二電磁離合器的銜鐵與連接套通過花鍵連接，所述的傳動軸上設有電磁制動器，電磁制動器的固定板安裝在機座上，所述電磁制動器的制動部分與傳動軸連接，所述電磁制動器的摩擦片位于電磁制動器的固定板與制動部分之間；所述的傳動軸上安裝推壓板，所述的動力曲軸上設有與推壓板配合的曲柄，所述的動力曲軸通過聯(lián)軸器與旋轉力矩傳感器連接，所述的旋轉力矩傳感器通過另一聯(lián)軸器與編碼器軸連接，所述的編碼器安裝在編碼器軸上，所述的編碼器軸與待測裝置的連接接口連接。
2.如權利要求2所述的雙速雙扭矩傳輸裝置，其特征在于所述的減速器為行星齒輪減速器。
3.如權利要求1-3之一所述的雙速雙扭矩傳輸裝置，其特征在于所述的驅動電機為交流伺服電機。
全文摘要
一種雙向扭矩測試裝置，包括與驅動電機連接的電機輸出軸，電機輸出軸與傳動軸連接，傳動軸上設有電磁制動器，電磁制動器的固定板安裝在機座上，所述電磁制動器的制動部分與傳動軸連接，所述電磁制動器的摩擦片位于電磁制動器的固定板與制動部分之間；傳動軸上安裝推壓板，傳動軸與動力曲軸相接，動力曲軸上設有與推壓板配合的曲柄，動力曲軸通過聯(lián)軸器與旋轉力矩傳感器連接，旋轉力矩傳感器通過另一聯(lián)軸器與編碼器軸連接，編碼器安裝在編碼器軸上，編碼器軸與待測裝置的連接接口連接。本發(fā)明提供一種測量精度高、能夠根據測試需要調節(jié)加載和驅動的轉速和力矩的雙向扭矩測試裝置。
文檔編號G01L3/02GK1987387SQ20061015521
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月14日 優(yōu)先權日2006年12月14日
發(fā)明者孫建輝, 鄭欣榮, 劉保銀, 單曉杭, 趙國軍 申請人:浙江工業(yè)大學