[发明专利]一种谐波减速器静态扭转刚度的测量装置

权利要求书

1.一种谐波减速器静态扭转刚度的测量装置，其特征在于：该装置包括步进电机(1)，第一联轴器(2)，谐波齿轮减速器(3)，谐波减速器支撑架(4)，第二联轴器(5)，第一皮带轮(6)，动态扭矩传感器(7)，第二皮带轮(8)，第三联轴器(9)，磁粉制动器(10)，第二编码器(11)，第四皮带轮(12)，第二皮带(13)，第一皮带(14)，第三皮带轮(15)，第一编码器(16)；

步进电机(1)通过第一联轴器(2)与谐波齿轮减速器(3)相连接，步进电机(1)用于提供驱动扭矩；谐波齿轮减速器(3)通过螺丝连接在谐波减速器支撑架(4)上；谐波齿轮减速器(3)通过第二联轴器(5)与动态扭矩传感器(7)相连；动态扭矩传感器(7)的输入轴上有第一皮带轮(6)，第一皮带轮(6)通过第一皮带(14)连接到第三皮带轮(15)，第三皮带轮(15)与第一编码器(16)相连，第一编码器(16)用于测量动态扭矩传感器(6)输入端的角位移；动态扭矩传感器(6)的输出轴上有第二皮带轮(8)，第二皮带轮(8)通过第二皮带(13)与第四皮带轮(12)相连，第三皮带轮(12)与第二编码器(11)相连，第二编码器(11)用于测量动态扭矩传感器(7)输出端的角位移；两个编码器所测角位移之差为动态扭矩传感器(7)消耗的扭转角度；动态扭矩传感器(7)的输出轴通过第三联轴器(9)与磁粉制动器(10)相连，磁粉制动器(10)用来设定负载。

2.根据权利要求1所述的一种谐波减速器静态扭转刚度的测量装置，其特征在于：本装置通过测量输出部分的扭矩值和输入的脉冲数，而由于输入脉冲数与输入角度是一一对应关系，因此建立谐波齿轮减速器输出级的扭转刚度与扭转角度间的函数关系；由于动态扭矩传感器(7)中存在弹性轴，需要减去谐波齿轮减速器(3)本身消耗的扭转角度；而且谐波齿轮减速器(3)存在柔轮这一弹性体，所以在计算时需要通过柔度的关系进行扭转刚度换算；谐波齿轮减速器(3)的扭转刚度用以下表达式表示：

1 K = θ 0 = θ i / i - θ s - - - ( 1 ) ]]>

式中

θ0为步进电机(1)的输入角位移；

i表示谐波齿轮减速器(3)的理论传动比；

θi表示步进电机(1)的输入角度；

θs表示扭矩传感器(7)本身消耗的扭转角度，而消耗的扭转角度通过两个编码器的数据差计算得到；

这里使用N表示步进电机(1)实时输入的脉冲数，T表示扭矩传感器对应的扭矩值，Ks表示动态扭矩传感器(7)自身的扭转刚度，则输入级真实的扭转角度表示为

将公式(1)和公式(2)进行综合即可得到谐波齿轮减速器(3)的扭转刚度。