减速器传动误差测试时快速消除偏心的方法

摘要

本发明公开了减速器传动误差测试时快速消除偏心的方法，本方法是利用减速器传动误差与其传动比呈强线性关系的特点将传动误差按照传动比等分成相应的等份，分别计算得到各分段传动误差的偏心量，在此基础上分别消除传动误差中各段偏心分量。从消除偏心误差的结果可以看出，本发明提出的传动误差偏心消除方法简单有效，可以快速地实现对减速器传动误差曲线中偏心误差的消除，而不改变传动误差的原始波形，从而为准确地评定减速器传动精度等级提供了保证。本发明提出的方法同样可以用于具有偏心的数据处理中，如果减速器由多级组成，可以按照本方法消除相应传动级所引起的偏心误差。

权利要求

1.减速器传动误差测试时快速消除偏心的方法，其特征在于：搭建减速器传动误差测试装置，该装置包括输入端角度编码器(1)，被测减速器(2)，输出端角度编码器(3)，数据采集卡(4)和计算机(5)；测试传动误差时首先由输入端角度编码器(1)和输出端角度编码器(3)分别同步采集被测减速器(2)的输入端和输出端转角信号，并将输入端和输出端转角信号送入至数据采集卡(4)中，再经过信号转换送入计算机(5)进行数据处理；

具体过程如下:

S1假设输入端角度编码器(1)采集的信号序列是 输出端角度编码器(3)采集到的信号序列是 减速器的传动比是iH，一共采集n个数据点，那么按照传动误差的计算公式得到减速器的传动误差ste如式(1)所示：ste＝θ2i-θ1i/iH………………………………………(1)式中：ste是减速器的传动误差；θ2i是输出端角度编码器信号；θ1i是输入端角度编码器信号；iH是减速器的传动比；n是角度编码器采集的信号点数；

S2按照减速器传动比iH将传动误差曲线等份成相应的iH等份，如式(2)所示；

式中：Ek是第k等份的传动误差；ste是减速器的传动误差；iH是减速器的传动比；n是角度编码器采集的信号点数；

S3通过式(3)分别求得各等份传动误差的偏心量；

式中： 是第k等份的传动误差偏心量；θ2j是输出端角度编码器信号；θ1j是输入端角度编码器信号；iH是减速器的传动比；n是角度编码器采集的信号点数；

S4将原始传动误差曲线减去相应的偏心分量，则可获得去除偏心后的传动误差曲线，如式(4)所示；

H

式中：STE是去除偏心量后的传动误差；k是传动误差的等份数；i 是减速器的传动比；Ek是第k等份的传动误差； 是第k等份的传动误差偏心量。

说明书

减速器传动误差测试时快速消除偏心的方法

技术领域

[0001] 本发明公开了减速器传动误差测试时快速消除偏心的方法，属于减速器性能分析技术领域。

背景技术

[0002] 传动误差是减速器传动性能的一项重要指标，对于评价减速器的传动精度具有重要的参考意义，但是在减速器性能检测时由于测试装置的加工误差和安装误差不可避免的会在减速器传动误差测试曲线中引入偏心误差，从而对减速器传动精度的评定带来干扰，如果不经过适当的方法对其消除，将得到减速器精度评定等级比实际精度低的评判结果。通常消除偏心的方法主要采用傅里叶分解的方法，此种方法是将测得的传动误差经过傅里叶变换获得频域波形，寻找偏心分量然后将其从频谱中去除，最后将频域波形变换到时域。
此种方法存在以下一些缺点：①算法复杂，对计算机的运算速度要求高，不能实现及时响应；②对于偏心分量的辨识难度大，不易找到正确的偏心误差频率；③去除误差后频率变换得到的传动误差波形会受到傅里叶变换残差的影响，导致原始传动误差曲线畸变。

发明内容

[0003] 本方法的目的在于针对减速器传动误差测试的特点，提出了一种快速消除减速器传动误差偏心分量的方法，其优点是算法简单，对计算机的运算性能要求低，能实现快速显示结果，并且对传动误差的原始数据不会形成干扰，避免影响评价结果的准确性。

[0004] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括如下步骤：

[0005] 搭建减速器传动误差测试装置，该装置包括输入端角度编码器1，被测减速器2，输出端角度编码器3，数据采集卡4和计算机5。测试传动误差时首先由输入端角度编码器1和输出端角度编码器3分别同步采集被测减速器2的输入端和输出端转角信号，并将输入端和输出端转角信号送入至数据采集卡4中，再经过信号转换送入计算机5进行数据处理。

[0006] 具体过程如下:

[0007] S1假设输入端角度编码器(1)采集的信号序列是 输出端角度编码器(3)采集到的信号序列是 减速器的传动比是iH，一共采集n个数据点，那么按照传动误差的计算公式得到减速器的传动误差ste如式(1)所示：

[0008] ste＝θ2i-θ1i/iH………………………………………(1)

[0009] 式中：ste是减速器的传动误差；θ2i是输出端角度编码器信号；θ1i是输入端角度编H码器信号；i是减速器的传动比；n是角度编码器采集的信号点数；

[0010] S2按照减速器传动比iH将传动误差曲线等份成相应的iH等份，如式(2)所示；

[0011]

[0012] 式中：Ek是第k等份的传动误差；ste是减速器的传动误差；iH是减速器的传动比；n是角度编码器采集的信号点数；

[0013] S3通过式(3)分别求得各等份传动误差的偏心量；

[0014]

[0015] 式中： 是第k等份的传动误差偏心量；θ2j是输出端角度编码器信号；θ1j是输入端角度编码器信号；iH是减速器的传动比；n是角度编码器采集的信号点数；

[0016] S4将原始传动误差曲线减去相应的偏心分量，则可获得去除偏心后的传动误差曲线，如式(4)所示。

[0017]

[0018] 式中：STE是去除偏心量后的传动误差；k是传动误差的等份数；iH是减速器的传动比；Ek是第k等份的传动误差； 是第k等份的传动误差偏心量。

[0019] 与现有技术相比较，本发明具有如下技术优势。

[0020] 传统消除偏心的方法是将传动误差曲线经过傅里叶变换到频域找到偏心分量将其去除，然后再转换成时域波形，此种方法计算复杂，对计算机性能要求高，而且由于傅里叶变换残差的存在会使得变换后的传动误差波形产生失真，影响传动精度评定的准确性。本方法是利用减速器传动误差与其传动比呈强线性关系的特点将传动误差按照传动比等分成相应的等份，分别计算得到各分段传动误差的偏心量，从而分别消除传动误差中各偏心分量。本方法与傅里叶方法相比计算量小，不涉及复杂的迭代运算，对计算机内存需求小，求解速度快。

[0021] 从消除偏差误差的结果可以看出，本方法提出的传动误差消除方法简单有效，可以快速地实现对减速器传动误差偏心的消除，而不改变传动误差的原始波形，从而为准确地评定减速器传动精度等级提供了保证。本方法同样可以用于具有偏心的数据处理中，如果减速器由多级组成，可以按照本方法消除相应传动级所引起的偏心误差。

附图说明

[0022] 图1为减速器传动误差测试装置示意图。

[0023] 图2为原始传动误差图。

[0024] 图3为分段传动误差图。

[0025] 图4为分段传动误差偏心分量图。

[0026] 图5为消除偏心后的传动误差图。

具体实施方式

[0027] 本方法以某减速器为例说明具体的处理过程，其传动误差测试装置如图1所示。

[0028] 图1中，搭建减速器传动误差测试装置，该装置包括输入端角度编码器1，被测减速器2，输出端角度编码器3，数据采集卡4和计算机5。测试传动误差时首先由输入端角度编码器1和输出端角度编码器3分别同步采集被测减速器2的输入端和输出端转角信号，并将输入端和输出端转角信号送入至数据采集卡4中，再经过信号转换送入计算机5进行数据处理。本方法主要涉及的内容是对传动误差数据处理部分，而且只针对减速器传动误差测试时由于测试装置的加工误差和安装偏心所引起的传动误差曲线偏心的处理算法，有效地消除偏心对传动误差评定的影响，从而提高对减速器传动误差评定的准确性。具体过程如下:

[0029] S1假设输入端角度编码器(1)采集的信号序列是 输出端角度编码器(3)采集的信号序列是 减速器的传动比是iH，一共采集n个数据点，那么按照传动误差的计算公式得到减速器的传动误差ste如式(1)所示：

[0030] ste＝θ2i-θ1i/iH………………………………………(1)

[0031] 本方法通过实验测得某一减速器的传动误差曲线如图2所示。

[0032] S2本方法实验采用的减速器传动比为40，因此按照式(2)将传动误差曲线等份成40条传动误差曲线如图3所示。

[0033]

[0034] S3通过式(3)分别求得各分段传动误差的偏心量如图4所示：

[0035]

[0036] S4通过式(4)将原始传动误差曲线减去相应的偏心分量则可获得去除偏心误差的传动误差曲线，其结果如图5所示：

[0037]

[0038] 从消除偏差误差的结果可以看出，本方法提出的传动误差消除方法简单有效，可以快速地实现对减速器传动误差的消除，而不改变传动误差的原始波形，从而为准确地评定减速器传动精度等级提供了保证。本方法同样可以用于具有偏心的数据处理中，如果减速器由多级组成，可以按照本方法消除相应传动级所引起的偏心误差。