[发明专利]一种机器人用精密减速器疲劳寿命测试方法

说明书

本发明提供了一种机器人用精密减速器疲劳寿命测试方法，采用往复摆动的惯量负载构件，模拟机器人用精密减速器的实际工况，进而测试机器人用精密减速器的疲劳寿命。主要包括测试原理、摆动加载及控制系统、数据处理系统。从输入端驱动被试减速器，使输出端作往复摆动，摆动范围为ψ，加/减速角度范围为α，等速区角度范围为ψ‑2α并且不小于0，以被试减速器正常工作最大允许载荷加载，快速评定精密减速器产品疲劳寿命，同时建立一套往复摆动加载过程测试疲劳寿命与连续稳态扭矩加载过程测试疲劳寿命之间的等效方法。本发明能高效、准确地测试机器人用精密减速器的疲劳寿命，并且测试精度高，成本低。

技术领域

本发明涉及机器人用精密减速器测试领域，特别涉及一种机器人用精密减速器疲劳寿命测试方法。

背景技术

精密减速器是机器人的核心部件，而使用寿命是机器人用精密减速器的一项重要性能参数。为了保证机器人用精密减速器的可靠性，对精密减速器的疲劳寿命测试显得尤为重要。内部轴承寿命是限制机器人用精密减速器寿命的关键部件。精密减速器的工作方式是频繁的加/减速以及往复摆动，轴承所受惯性和冲击负荷对其寿命影响很大。目前已有的精密减速器疲劳寿命试验装置，对减速器进行连续稳态扭矩加载，无法模拟机器人用减速器使用工况，测试方法与实际工况差别较大。

发明内容

本发明的目的在于提出一种机器人用精密减速器疲劳寿命测试方法，包括测试原理、摆动加载及控制系统、数据处理系统。能高效、准确地测试机器人用精密减速器的疲劳寿命，并且测试精度高，成本低。

为了达到上述目的，本发明提出了模拟机器人实际工况的精密减速器疲劳寿命测试装置，基于此测试装置，对机器人精密减速器进行测试试验和性能研究，获取其性能参数。通过实测数据反馈来评价减速器在实际工况下的疲劳寿命，达到预测减速器寿命和优化减速器性能的目的。机器人用精密减速器疲劳寿命测试装置加载方式采用往复摆动的惯量负载构件，模拟被试减速器加/减速和冲击等负载工况，进行加速疲劳寿命试验，以被试减速器正常工作时最大允许载荷加载，快速评定精密减速器疲劳寿命。具体实施方式为从输入端驱动被试减速器，使输出端作往复摆动，摆动范围为ψ，加/减速角度范围为α，等速区角度范围为ψ-2α并且不小于0；考虑到实际工况与试验的一致性，等速区最大转速不大于被试减速器允许平均转速，被试减速器最大输出转矩不大于最大允许启停转矩，按照等加/减速曲线或正弦加/减速曲线进行加载寿命试验；同时建立一套往复摆动加载过程测试疲劳寿命与连续稳态扭矩加载过程测试疲劳寿命之间的等效方法，以实现本测试方法对已有国家标准和企业标准中机器人减速器疲劳寿命定义的具体描述。

本发明的机器人用精密减速器疲劳寿命测试方法的测试原理为：通过惯量负载构件对被试减速器施加惯量负载，驱动电机驱动被试减速器输入端，被试减速器输出端带动惯量负载构件进行往复摆动，模拟机器人机械臂的实际工况。理论上对被试减速器施加的惯量负载越大，产品性能退化越快，测试时间越短，但惯量负载太大，将会影响到减速器本身的失效机理。惯量负载作为加速疲劳寿命试验中关键的技术参数，其确定过程有较严格的标准，遵循的原则为：1)施加的惯量负载必须能够加快减速器的性能衰退速度，可以极大的缩短试验周期，但不能影响减速器本身的失效机理；2)惯量负载不能仅凭理论上的可行性选择，还要有可实践性，既要便于施加，同时对减速器的性能影响尽可能大。基于上述原则，本测试装置结合精密减速器的实际工况，对于不同型号被试减速器，通过理论分析、参数计算与构型优化，确定了合理的惯量负载，配重块是针对不同被试减速器，通过配重块的施加与调整，来适配不同的惯量负载要求。

本发明通过疲劳等效理论，建立了本测试方法与稳态扭矩加载连续运转疲劳寿命测试之间的关系。被试减速器输出端装有惯量负载构件，惯量负载构件模拟机器人机械臂，使输出端作往复摆动，则被试减速器周期性负载转矩T，包括惯量负载构件角加速度产生的惯性扭矩和惯量负载构件本身重量产生的重力矩，其计算方法如下：

式中：

J——输出轴上负载的转动惯量，