[发明专利]一种在线测试滚珠丝杠副摩擦力矩与轴向负载的试验装置

权利要求书

1.一种在线测试滚珠丝杠副摩擦力矩与轴向负载的试验装置，其特征在于，该试验装置包括：主工作台(1)、副滚珠丝杠副(2)、二维力传感器(3)、主螺母座(4)、直线滚动导轨副(5)、主滚珠丝杠副(6)、联轴器(7)、副伺服电机(8)、主伺服电机(9)、花岗岩底座(10)、气缸连接装置(11)、加载气缸(12)、副螺母座(13)、副工作台(14)、主滚珠丝杠(15)和主螺母(16)；

其特征在于：试验装置两侧的副滚珠丝杠副(2)共同驱动副工作台(14)运动，由副伺服电机(8)通过第一个联轴器(7)带动副滚珠丝杠副(2)通过副螺母座(13)与副工作台(14)一起往复运动；试验装置中的主滚珠丝杠副(6)驱动主工作台(1)运动，由主伺服电机(9)通过第二个联轴器(7)带动主滚珠丝杠副(6)通过主螺母座(4)与主工作台(1)一起进行往复运动；直线滚动导轨副(5)固定在花岗岩底座(10)上，并控制主工作台(1)和副工作台(14)的运动方向；两根副滚珠丝杠副(2)和一根主滚珠丝杠副(6)并列布置；

二维力传感器(3)安装在主螺母座(4)和主工作台(1)之间，用来测量加载气缸(12)提供的轴向力和主滚珠丝杠副(6)的摩擦力矩，不用拆卸主滚珠丝杠副(6)的螺母座，在线实时测试主滚珠丝杠副(6)的摩擦力矩与轴向负载；

加载气缸(12)安装在副工作台(14)上，加载气缸(12)的活塞杆与副滚珠丝杠副(2)平行，且与气缸连接装置(11)固联，同时气缸连接装置(11)安装在主工作台(1)上，副工作台(14)和主工作台(1)做跟随同步运动，靠副工作台(14)和主工作台(1)间的加载气缸(12)对主滚珠丝杠副(6)进行轴向加载。

2.根据权利要求1所述的一种在线测试滚珠丝杠副摩擦力矩与轴向负载的试验装置，其特征在于，

具体实施过程如下：

步骤1：加载气缸(12)安装在副工作台(14)上，加载气缸(12)的活塞杆与副滚珠丝杠副(2)平行，且与气缸连接装置(11)固联，同时气缸连接装置(11)安装在主工作台(1)上，副工作台(14)和主工作台(1)做跟随同步运动，靠副工作台(14)和主工作台(1)间的加载气缸(12)对主滚珠丝杠副(6)进行轴向加载；

步骤2：主滚珠丝杠副(6)的主螺母座(4)与主工作台(1)之间安装二维力传感器(3)，用于测量主滚珠丝杠副(6)的摩擦力矩和轴向负载；所述二维力传感器(3)为滚珠丝杠副测试专用，且维间耦合度小于1％，在此基础上采用神经元网络解耦算法，进一步降低维间耦合度，有效消除轴向大负载0～3000N对摩擦力矩0～2N·m维间耦合的影响，能够提高二维力传感器(3)的测试精度；主滚珠丝杠副(6)切向力和力臂相乘，得到主滚珠丝杠副(6)的摩擦力矩；主滚珠丝杠副的轴向负载与摩擦力矩的计算公式如下：

轴向负载：F＝F_x1+F_x2，F_x1、F_x2为二维力传感器所测轴向力；

摩擦力矩：M＝2(F_y1+F_y2)L，F_y1、F_y2为二维力传感器所测切向力，L表示力臂的长度。