[發明專利]精密減速器幾何傳動誤差最佳測量轉速的確定方法

在審

• 申請號: 201811263256.6
• 申請日: 2018-10-28
• 公開（公告）號: CN109520734A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 石照耀;徐航;林家春;于渤;岳會軍;王輝
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01M13/025
• 分類號: G01M13/025
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了精密減速器幾何傳動誤差最佳測量轉速的確定方法，屬于精密測試計量及機械傳動領域。確定幾何傳動誤差的最佳測量轉速，對于提高測量精度，準確進行誤差溯源具有重要意義。本發明基于精密減速器的Stribeck摩擦模型，提出精密減速器幾何傳動誤差最佳測量轉速的確定方法。精密減速器Stribeck曲線正、反向曲線的波谷、波峰點即為正、反的最佳轉速點。通過不同轉速下摩擦力矩的測量，基于最小二乘法擬合獲得Stribeck模型的各項參數，進而可以確定幾何傳動誤差的最佳測量轉速。本發明提出的最佳測量轉速確定方法更加科學合理，適用于各類精密減速器的幾何傳動誤差的測量。

技術領域

本發明涉及一種精密減速器的傳動誤差測量，屬于精密測試計量技術及機械傳動領域。

背景技術

精密減速器是機器人的核心部件，其性能的好壞直接影響了整機的性能。機器人領域廣泛應用的減速器主要有RV減速器和諧波減速器。RV減速器具有更高的剛度和回轉精度，因此多用在機座、大臂、肩部等重負載的位置；諧波減速器多應用在小臂、腕部或手部。

傳動誤差是精密減速器的一項重要精度指標，對應用系統的定位精度有重要影響，同時也是引起振動的主要原因。精密減速器傳動誤差的影響因素可以分為內部因素和外部因素。內部影響因素主要包括設計、加工環節的齒形、公差等，其引起的傳動誤差稱為幾何傳動誤差；外部影響因素主要包括轉速、負載扭矩、溫度等，其引起的傳動誤差稱為彈性傳動誤差。

精密減速器幾何傳動誤差測量的目的主要有兩個：一是對精密減速器的傳動誤差性能進行評定，實現精度等級劃分；二是對誤差進行溯源，實現測量結果向設計、制造環節的反饋，從而提升精密減速器性能。

目前，為了獲得由純幾何因素引起的幾何傳動誤差，通常在低速、空載下測量。空載是為了避免施加負載引起的彈性變形影響，低速主要是為了降低測量過程中精密減速器內部摩擦產生的彈性變形影響。空載的工況易于實現，但最佳的測量轉速尚無深入的理論研究，導致目前的傳動誤差測量多為籠統的低速測量，且無統一的標準。

因此，有必要對精密減速幾何傳動誤差測量的最佳轉速確定方法進行深入系統研究，以實現幾何傳動誤差的精確測量。

發明內容

本發明的目的在于提出了精密減速器幾何傳動誤差最佳測量轉速的確定方法，通過該方法實現對于精密減速器幾何傳動誤差的精確測量。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為精密減速器幾何傳動誤差最佳測量轉速的確定方法，精密減速器的傳動誤差是指輸出端的實際轉角與理論轉角之差，如式(1)：

其中：TE表示傳動誤差；θ_out為輸出端的實際轉角；θ_in為輸入端轉角；R為精密減速器的速比值。

根據精密減速器傳動誤差的影響因素，可以將傳動誤差分解為幾何傳動誤差和彈性傳動誤差，如式(2)

TE＝TE_g+TE_e (2)

其中：TE_g為幾何傳動誤差；TE_e為彈性傳動誤差。

為了確定精密減速器幾何傳動的最佳測量轉速，本發明首先對精密減速器的摩擦特性進行分析，精密減速器的摩擦力矩在低速階段摩擦力矩隨轉速的增加而減小，在高速階段隨摩擦力矩的增加而增加，呈現典型的Stribeck效應。根據Stribeck摩擦理論，精密減速器在轉動過程中，其摩擦經歷了四個階段：(Ⅰ)靜摩擦階段；(Ⅱ)邊界潤滑階段；(Ⅲ)部分流體潤滑階段；(Ⅳ)全流體潤滑階段，如圖1所示。在Stribeck曲線的正、反向波谷、波峰處，精密減速器的摩擦力矩最小，此時對應的轉速即為幾何傳動誤差測量的最佳轉速，如圖2所示。