[发明专利]精密减速器几何回差评定方法

权利要求书

1.精密减速器几何回差评定方法，其特征在于：

S1.测量方案优化：步骤(1)0→T_R：正向加载至额定扭矩T_R；步骤(2)T_R→0：正向卸载额定扭矩T_R至0；步骤(3)0→-T_R：反向加载至额定扭矩-T_R；步骤(4)-T_R→0：反向卸载额定扭矩-T_R至0；步骤(5)0→T_R：再正向加载至额定扭矩T_R；步骤(1)的数据不记录，实时记录步骤(2)-步骤(5)步的数据，以输出端的扭矩T为横坐标，输出端的扭转角θ为纵坐标，即可绘制一条封闭的滞回曲线；

S2.建立精密减速器滞回曲线模型；精密减速器的滞回曲线具有非线性和记忆特性，扭转角θ不仅与当前的输入扭矩有关，还与历史输入扭矩有关；并且在正反向行程上，相同的输入扭矩，对应不同的输出扭转角；这主要是由内部的非线性刚度及摩擦相互耦合作用的结果，因此精密减速器的滞回模型表示为刚度模块与迟滞模块的耦合结构；非线性弹簧表征精密减速器的刚度特性，随着输入扭矩的增大，刚度趋于饱和；平行的Maxwell滑块表征传动元件的摩擦特性，在输入变量反转时，由于消耗能量从而产生迟滞现象；

则精密减速器的滞回曲线表示为刚度模块和迟滞模块的耦合函数如式(1)；

其中：表示精密减速器的滞回曲线，τ表示输出端扭矩，b₀、c₀、d₀、m、A₀、B₀、τ₀为待测拟合参数；

对式(1)进行整理化简，精密减速器滞回曲线的上升曲线、下降曲线表示为：

其中：f₊'为滞回曲线的上升曲线；f₊'为滞回曲线的下降曲线；m、n为待测拟合参数；

S3.建立中值曲线模型；中值曲线是指滞回曲线中，相同扭矩作用下上升曲线、下降曲线扭转角平均值构成的曲线，如图3所示；根据建立滞回曲线模型，中值曲线表示为式(3)；

S4.中值曲线的参数识别；基于最小二乘法对式(3)进行拟合，获得中值曲线的各项参数；参数识别方法如下：

其中：M(τ_i)为拟合获得的中值；τ_i为采集点的扭矩值；ε_i为采集点的拟合误差；i＝1…n，n为滞回曲线数据采集点个数；

其中：为测量获得的中值；

则中值曲线M(τ)的各项参数由以下最小准则确定：

S5.几何回差评定；精密减速器的几何回差是指±3％额定扭矩处正、反向扭转角均值之差，即为中值曲线M(τ)上±3％额定扭矩处的函数值之差；根据拟合获得的中值曲线函数，将±0.03T_R代入式(3)，则精密减速器的几何回差为：

δ_g＝M(0.03T_R)-M(-0.03T_R) (7)

其中：T_R为精密减速器的额定扭矩。

2.根据权利要求1所述的精密减速器几何回差评定方法，其特征在于：

S1.几何回差测量时，采用输出端锁紧，输入端梯度加载的方式；根据优化测量方案，首先控制伺服电机正向梯度加载、卸载，然后反向梯度加载、卸载，再正向加载；实时采集输入、输出端的转角、扭矩信号；

S2.将输入端的扭转角通过速比R折算到输出端，则输出端扭转角θ可由下式获得；输出端的扭矩直接由扭矩传感器测得；以输出轴扭矩为横坐标，θ为纵坐标绘制滞回曲线；

其中：θ_in为输入端的扭转角；θ_out为输出端的微小扭转角，用于进行角度补偿；R为精密减速器的速比值；

S3.对滞回曲线的上升曲线、下降曲线的数据进行分析处理，获得中值曲线的测量值；

S4.将测量获得的中值曲线数值代入中值曲线模型(3)，基于最小二乘法，拟合获得中值曲线的各项参数

S5.将±0.03T_R代入式(3)，获得测量点的几何回差值，实现几何回差的评定。