[发明专利]一种谐波齿轮减速器啮合扭转刚度的测量方法

摘要

本发明公开了一种谐波齿轮减速器啮合扭转刚度的测量方法，其实验的原理是将谐波齿轮减速器转化为一个单自由度系统，通过对该单自由度系统使用激振器激振，采集使用采集卡采集信号，并通过计算机软件分析得到的信号，最终得到谐波齿轮减速器啮合时的刚度和阻尼。将钢轮和柔轮啮合处的结合面设计成整个装置的最薄弱环节，对被激励件进行简谐激励，从采集到的结合面的频响函数曲线中识别出结合面的刚度和阻尼。

主权项

1.一种谐波齿轮减速器啮合扭转刚度的测量方法，其特征在于：以顶部被激励件为研究对象，θ_e为顶部被激励件测点的转角位移，θ_es为下方基体即底部连接件的转角位移，Δθ＝θ_e‑θ_es，Δθ表示顶部被激励件(1)与底部连接件的相对转角位移，即由结合面产生的位移，K_e表示结合面的综合刚度，C_e表示结合面的综合阻尼，θ_c为顶部被激励件质心处的转角位移，T(t)为振动质量块的受力方程，为θ_c对t的二阶求导，为θ_e对t的一阶求导，为θ_es对t的一阶求导，根据振动质量块的受力平衡条件，得为了提高试验系统的精度，将该系统假设为一个转动惯量为J_e的质量块做单自由扭转振动，J_e称为等效质量，为θ_es对t的二阶求导，在式(1)两边分别加上可得由时域转换到频域得(‑J_eω²+jωC_e+K_e)[θ_e(ω)‑θ_es(ω)]＝T(ω)‑J_eω²[θ_e(ω)‑θ_es(ω)]+Jω²θ_c(ω)              (3)其中，‑J_eω²+jωC_e+K_e为单自由度振动系统的特征多项式，对于顶部被激励件与底部连接件相对位移Δθ产生的响应函数，有如下关系带入式(3)整理可得系统的频响函数H_e(ω)为令质量调节系数其表示假设的等效单自由度系统的扭转振动块与实际的振动块之间转动惯量的比值修正系数，能够消除外界振动因素对测试系统造成的影响，提高结合面识别精度；在实际测试装置中，采用加速度传感器直接测得系统的加速度频响函数，又易知对于位移频响函数与加速度频响函数有如下关系由于顶部被激励件(1)的频响函数由几个加速度传感器(17)取平均值得到，所以有将式(6)带入式(5)可得由式(7)可知，等式左侧为等效转动惯量体J_e的频响函数，等式右侧为包含结合面在内的转动惯量为J的频响函数，顶部被激励件(1)的频响函数和下方底部连接件的频响函数均可由加速度传感器直接测出，通过设置适宜的质量调节系数k，拟合出理想的等效单自由度曲线，即得到谐波减速器的扭转刚度。