[發(fā)明專利]基于光杠桿法的微小齒輪啟動(dòng)扭矩測量裝置及測量方法

有效

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• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113176028B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙美蓉;張瑋軒;鄭葉龍
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01M13/021
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 曹玉平

本發(fā)明公開了基于光杠桿法的微小齒輪啟動(dòng)扭矩測量裝置及測量方法，包括并列設(shè)置的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺和第一電動(dòng)位移臺；所述電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺頂端設(shè)置有XY向位移臺，XY向位移臺的頂端固定設(shè)置有柱狀的安裝臺，安裝臺上固定設(shè)置有具有雙孔位的限位件以及蓋在限位件頂部的透明盤，所述限位件與透明盤之間具有間隙，限位件內(nèi)安裝有相互嚙合的待測齒輪和從動(dòng)齒輪，待測齒輪與電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺同軸，待測齒輪上固定設(shè)置有頂部穿出透明盤的轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)通過第一電動(dòng)位移臺的懸臂梁推動(dòng)旋轉(zhuǎn)，并由第二電動(dòng)位移臺的推桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明旨在提供原理簡單，通過將微小扭矩轉(zhuǎn)化為微小形變測量，再用光杠桿用于放大微小形變，最終通過變形量測算齒輪扭矩的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微小齒輪技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于光杠桿法的微小齒輪啟動(dòng)扭矩測量裝置及測量方法。

背景技術(shù)

扭矩是使機(jī)械元件轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，扭矩的測量方法可分為平衡力法、能量轉(zhuǎn)換法和傳遞法。平衡力法僅適合測量勻速工作情況下的扭矩；能量轉(zhuǎn)換法對功率和轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，當(dāng)旋轉(zhuǎn)所耗能量較小時(shí)扭矩測量困難；傳遞法是利用彈性元件在傳遞扭矩時(shí)物理參數(shù)的變化與扭矩的對應(yīng)關(guān)系來進(jìn)行測量的方法，這類轉(zhuǎn)矩測量儀的應(yīng)用最為廣泛。傳遞法測量扭矩方法又可分為三類，分別為變形型、應(yīng)力型和應(yīng)變型。本研究方法可以歸類到變形型測扭矩方法中，本專利原理簡單，通過將微小扭矩轉(zhuǎn)化為微小形變測量，再用光杠桿用于放大微小形變，最終通過變形量測算齒輪扭矩的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，旨在提供原理簡單，通過將微小扭矩轉(zhuǎn)化為微小形變測量，再用光杠桿用于放大微小形變，最終通過變形量測算齒輪扭矩的方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

基于光杠桿法的微小齒輪啟動(dòng)扭矩測量裝置，包括并列設(shè)置的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺和第一電動(dòng)位移臺；所述電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺頂端設(shè)置有XY向位移臺，XY向位移臺的頂端固定設(shè)置有柱狀的安裝臺，安裝臺上固定設(shè)置有具有雙孔位的限位件以及蓋在限位件頂部的透明盤，所述限位件與透明盤之間具有間隙，限位件內(nèi)安裝有相互嚙合的待測齒輪和從動(dòng)齒輪，待測齒輪與電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺同軸，待測齒輪上固定設(shè)置有頂部穿出透明盤的轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)；所述第一電動(dòng)位移臺的臺面固定設(shè)置有水平伸出臺面的懸臂梁，懸臂梁為長條狀其末端用于撥動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，懸臂梁上固定設(shè)置有與末端貼合的反光鏡；所述反光鏡的同側(cè)設(shè)置有向反光鏡照射的激光器，以及接收反射激光的位置探測器，反光鏡的背面?zhèn)仍O(shè)置有第二電動(dòng)位移臺；所述第二電動(dòng)位移臺的頂部固定設(shè)置有推桿，推桿的頂端朝向轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)延伸用于抵住轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)為T型，轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的頂部橫桿一端在端部固定設(shè)置有與頂部橫桿垂直的頂柱。

進(jìn)一步的，所述激光器通過夾持器設(shè)置在可讓反光鏡接收到發(fā)射激光的角度。

進(jìn)一步的，所述位置探測器通過升降臺架設(shè)，升降臺頂部固定設(shè)置有豎直的固定架，位置探測器固定設(shè)置在固定架朝向反光鏡的一側(cè)。

進(jìn)一步的，所述第一電動(dòng)位移臺的臺面邊緣固定設(shè)置有定位板，所述懸臂梁固定于定位板相對轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上。

進(jìn)一步的，所述反光鏡的長度小于5mm。

本發(fā)明還具有基于光杠桿法的微小齒輪啟動(dòng)扭矩測量裝置的測量方法，包括如下步驟：

(1)調(diào)整XY向位移臺使轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)位于電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺的同軸位置，對應(yīng)調(diào)整第一電動(dòng)位移臺和第二電動(dòng)位移臺的位置，將懸臂梁和推桿位于轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的同側(cè)并分處于轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的兩端，使懸臂梁的末端移動(dòng)時(shí)撥動(dòng)頂柱讓轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，推桿移動(dòng)時(shí)抵住轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)停止旋轉(zhuǎn)；

(2)調(diào)整夾持器角度讓反光鏡能夠接收激光器所發(fā)射的激光，調(diào)整升降臺的高度使位置探測器可接收到反光鏡反射的激光，再打開激光器向反光鏡發(fā)射激光，由位置探測器持續(xù)接收激光；