[发明专利]一种往复式旋转激励台架系统

说明书

技术领域

本发明涉及旋转式执行器及其振动控制系统测试技术领域，具体涉及一种用于往复旋转式执行器的往复式旋转激励系统。

背景技术

用于旋转式执行器的测试仪器种类较多，例如力矩扳手和扭矩仪。力矩扳手是一种扭矩可调的扳手，预先调节扭矩，再紧固物体，利用这一特性可将它作为一种最为简单并且实用的旋转激励工具或者扭矩测试仪器，但是这种仪器精度较低、可施加的旋转激励较小并且量程范围十分有限。扭矩仪是一种用于医疗器械、化妆品和饮料等各种容器盖子的松紧，螺丝的松紧，阀门开闭的扭矩和各种扭矩大小的精确测量仪器，现在在照相机行业也得到广泛的应用，主要对照相机镜头变焦时的扭矩进行测定，这种扭矩测试仪器精度高但是适用范围较小。一种用于汽车实验室的变速箱加载实验台是由电机匹配相应量程的扭矩传感器并搭配一套操作系统组合而成的台架系统，是当前机械行业里常用的大型旋转激励台架系统，此类台架系统的旋转激励大小取决于电机的额定功率，扭矩测试精度取决于扭矩传感器的精度，这种实验台简单方便易于操作，得到了广泛的应用。但其只能提供单一的正向或者反向旋转激励，导致各种有限转角旋转式执行器的测试成为不可能，对于大扭矩有限转角旋转式执行器的测试更是鞭长莫及，最终造成系统测试结果单一、适用性相对较差的缺陷。

此外，现有技术中的旋转式激励台架无法完成基于旋转式被动/主动/半主动执行器的振动控制系统的性能测试。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种往复式旋转激励台架系统，以其针对旋转式执行器，尤其是大扭矩有限转角旋转式执行器有效地进行性能测试。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明往复式旋转激励台架系统的结构特点是：

由两侧立柱以及连接在两侧立柱之间的顶部水平梁构成龙门架；

质量块导向台设置在水平梁上，所述质量块导向台是以水平梁为支承，并且可沿竖向导柱升降，在质量块导向台的顶部台面与水平梁之间设置有限位杆，所述质量块导向台的底部台面位于水平梁的下方；

在所述质量块导向台的底部台面的底面设置激振控制模块，所述激振控制模块的底面与变向增扭装置刚性连接；

所述变向增扭装置的输入轴竖直向下，并与位于变向增扭装置底部的运动转换装置相连接，所述运动转换装置的底部端面固定在线性激振台的顶端；所述变向增扭装置的输出端与水平光轴的一端通过柔性联轴器相连，所述水平光轴的另一端依次与扭矩传感器及大扭矩有限转角执行器的旋转轴相连接，所述大扭矩有限转角执行器的壳体固定在所述龙门架的一侧立柱上；

由所述线性激振台、运动转换装置以及变向增扭装置构成往复式旋转激励系统，所述往复式旋转激励系统是由所述运动转换装置将线性激振台形成的竖向往复线性激励转变为竖向往复旋转激励，由所述变向增扭装置将所述竖向往复旋转激励转换为水平往复旋转激励，并且所述水平往复旋转激励的扭矩大小和转动行程能够在所述变向增扭装置中分别得到增加和减小；由所述激振控制模块中的内置力传感器和内置位移传感器同时测量所述往复式旋转激励系统的振动幅值与线性激振力。

本发明往复式旋转激励台架系统的结构特点也在于：所述运动转换装置的结构设置为：以滚珠丝杆组件为输入端，以连接套筒为输出端；在所述连接套筒的底端固联有底盘，滚珠丝杆中螺母固定设置在所述底盘上，与所述螺母配合设置的丝杆呈竖向，丝杆的底端固定设置在线性激振台的顶端；在所述连接套筒的顶端固联有顶盘，在所述顶盘中设置与所述变向增扭装置的输入轴的轴端相匹配的台阶和键槽，利用所述台阶承受竖向力，利用所述键槽传动旋转激励。

本发明往复式旋转激励台架系统的结构特点也在于：设置所述往复式旋转激励台架系统的输入与输出的关系式如式①和式②：

①

②

其中：

M为变向增扭装置的输出旋转激励；

F为线性激振台的竖向激振力；

d为运动转换装置中滚珠丝杆的直径；

α为运动转换装置中滚珠丝杆的导程角；

β为运动转换装置中滚珠丝杆的当量摩擦角；

i为变向增扭装置输入轴与输出轴的变速比；

θ为变向增扭装置的输出端转角；

L为线性激振台的竖向位移；

s为运动转换装置中滚珠丝杆的导程；

利用式①确立变向增扭装置的输出旋转激励M与竖向激振力F的关系；

利用式②确立变向增扭装置的输出转角θ与线性激振台的竖向位移L的关系。