GBT 40731-2021 精密減速器回差測試與評價方法

精密減速器回差測試與評價方法國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會I前言 2規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 4符號、說明和單位 25測試設(shè)備 46被試件及安裝 47測試條件 8靜態(tài)測試與數(shù)據(jù)處理 58.1安裝形式 8.2測試步驟 8.3數(shù)據(jù)處理 68.4測試位置數(shù) 89動態(tài)測試與數(shù)據(jù)處理 89.1安裝形式 89.2測試轉(zhuǎn)速 89.3測試步驟 89.4數(shù)據(jù)處理 10評價方法 10.1通則 10.2方法 參考文獻 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由全國齒輪標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC52)提出并歸口。本文件起草單位：北京工業(yè)大學(xué)、寧波中大力德智能傳動股份有限公司、陜西渭河精密傳動有限公司、湖北科峰智能傳動股份有限公司、蘇州綠的諧波傳動科技股份有限公司、鄭州機械研究所有限公司、深圳市兆威機電股份有限公司、廣東金力變速科技股份有限公司、哈爾濱精達測量儀器有限公司、浙江環(huán)動機器人關(guān)節(jié)科技有限公司、深圳市三多樂智能傳動有限公司、萬鑫精工(湖南)股份有限公司、淄博紐氏達特行星減速機有限公司、集美大學(xué)、中原工學(xué)院。本文件主要起草人：石照耀、徐航、于渤、王志剛、岑國建、李劍敏、吳俊峰、李謙、李平、黎冬陽、1精密減速器回差測試與評價方法本文件規(guī)定了精密減速器回差的測試設(shè)備、被試件及安裝、測試條件，以及靜態(tài)測試、動態(tài)測試、數(shù)據(jù)處理和評價方法。本文件適用于對回差有要求的行星、行星擺線、諧波齒輪及其他類型的精密減速器(以下簡稱“精密減速器”)的回差測試與評價方法。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T35089—2018機器人用精密齒輪傳動裝置試驗方法3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。精密減速器輸入端運動方向改變后到輸出端運動方向跟隨改變時，輸出端在轉(zhuǎn)角上的滯后量。回差曲線lostmotioncurve精密減速器輸出端在360°轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，各轉(zhuǎn)角位置的回差值所構(gòu)成的曲線。精密減速器輸出端在360°轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，各轉(zhuǎn)角位置的回差值的算術(shù)平均值。精密減速器由于幾何因素(設(shè)計、加工、裝配等)所產(chǎn)生的回差。精密減速器在額定轉(zhuǎn)矩下，由于彈性變形所產(chǎn)生的回差。總回差totallostmotion精密減速器在額定轉(zhuǎn)矩下，由于幾何因素和彈性變形的綜合作用所產(chǎn)生的回差。滯回曲線hysteresiscurve輸入端固定，給輸出端逐漸加載至額定轉(zhuǎn)矩后卸載，再反向逐漸加載至額定轉(zhuǎn)矩后卸載，記錄多組2輸出端轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角值，繪制完成的封閉的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)角曲線。如圖1所示。[來源：GB/T36491—2018,3.9,有修改]1——上升曲線f+(T);2——下降曲線f_(T);3——均值曲線fm(T);T.——精密減速器額定轉(zhuǎn)矩。圖1滯回曲線和均值曲線均值曲線meanvaluecurvefm(T)滯回曲線的上升曲線f+(T)和下降曲線f_(T)中相同輸出轉(zhuǎn)矩對應(yīng)輸出轉(zhuǎn)角的平均值所構(gòu)成的曲線。如圖1所示。傳動誤差transmissionerror輸出端實際輸出轉(zhuǎn)角與理論輸出轉(zhuǎn)角之差。雙向傳動誤差曲線bidirectionaltransmissionerrorcurve在輸出端360°轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，在對應(yīng)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩下精密減速器的正、反向傳動誤差曲線。回差靜態(tài)測試statictestoflostmotion將精密減速器的輸入端固定，通過輸出端加載、卸載，獲取滯回曲線而完成的回差測試?；夭顒討B(tài)測試dynamictestoflostmotion通過測試精密減速器的雙向傳動誤差曲線，獲取回差曲線而完成的回差測試。表1中的符號適用于本文件。3符號單位上升曲線 下降曲線 均值曲線 k靜態(tài)測試相關(guān)系數(shù)一動態(tài)測試相關(guān)系數(shù) 輸出端額定轉(zhuǎn)矩N·mδ靜態(tài)測試總回差動態(tài)測試總回差δ靜態(tài)測試彈性回差?動態(tài)測試彈性回差δ靜態(tài)測試幾何回差動態(tài)測試幾何回差靜態(tài)測試的總回差δ、幾何回差δ。和彈性回差δ的公共代號?動態(tài)測試總回差δa、幾何回差δ和彈性回差δu的公共代號δ靜態(tài)測試總回差的平均值動態(tài)測試總回差的平均值靜態(tài)測試彈性回差的平均值δ動態(tài)測試彈性回差的平均值δ靜態(tài)測試幾何回差的平均值δ動態(tài)測試幾何回差的平均值靜態(tài)測試的總回差平均值δ、幾何回差平均值δ。和彈性回差平均值δ。的公共代號δ動態(tài)測試的總回差平均值δa、幾何回差平均值δ和彈性回差平均值δ的公共代號靜態(tài)測試總回差的最大值動態(tài)測試總回差的最大值靜態(tài)測試彈性回差的最大值動態(tài)測試彈性回差的最大值靜態(tài)測試幾何回差的最大值動態(tài)測試幾何回差的最大值靜態(tài)測試的總回差最大值δmx、幾何回差最大值δmx和彈性回差最大值δm的公共代號動態(tài)測試的總回差最大值δdmx、幾何回差最大值δdmx和彈性回差最大值δdmx的公共代號θ傳動誤差σ靜態(tài)測試總回差的標(biāo)準(zhǔn)差動態(tài)測試總回差的標(biāo)準(zhǔn)差σ靜態(tài)測試彈性回差的標(biāo)準(zhǔn)差4表1符號、說明和單位(續(xù))符號單位動態(tài)測試彈性回差的標(biāo)準(zhǔn)差靜態(tài)測試幾何回差的標(biāo)準(zhǔn)差動態(tài)測試幾何回差的標(biāo)準(zhǔn)差靜態(tài)測試的總回差標(biāo)準(zhǔn)差σ、幾何回差標(biāo)準(zhǔn)差σg和彈性回差標(biāo)準(zhǔn)差σ。的公共代號動態(tài)測試的總回差標(biāo)準(zhǔn)差σa、幾何回差標(biāo)準(zhǔn)差σg和彈性回差標(biāo)準(zhǔn)差σ的公共代號5測試設(shè)備5.1組成示意見圖2(不限于臥式或立式)。5.2相鄰單元軸的同軸度誤差應(yīng)不大于0.01mm。5.3在被試件額定轉(zhuǎn)速下，驅(qū)動轉(zhuǎn)速的波動值應(yīng)不大于±1r/min。5.4當(dāng)進行回差動態(tài)測試時，應(yīng)保證負(fù)載轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的波動值應(yīng)不大于被試件額定轉(zhuǎn)矩的5.5轉(zhuǎn)角測量誤差應(yīng)不大于被試件回差允許值的1/3。5.6轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器和角度傳感器的規(guī)格、精度、動態(tài)響應(yīng)等應(yīng)與測試要求相適應(yīng)。標(biāo)引序號說明：1——驅(qū)動單元；2——輸入端轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(可選裝);3——輸入端角度傳感器；4——被試件；5——輸出端角度傳感器；6——輸出端轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器；7——加載單元。圖2測試設(shè)備組成示意圖6被試件及安裝被試件應(yīng)為可進行回差測試的產(chǎn)品或樣機。被試件應(yīng)有制造商規(guī)范的檢查記錄可用于測試分析。被試件的安裝應(yīng)符合以下要求：——應(yīng)按設(shè)計的功率流傳輸方向進行安裝； 輸入和輸出端的軸線與相鄰單元的軸線同軸度誤差應(yīng)不大于0.01mm;——運轉(zhuǎn)應(yīng)靈活、無滯澀。57.1在回差測試前，被試件應(yīng)按照設(shè)計要求進行跑合試驗，跑合時間由供需雙方商定。7.2跑合試驗時應(yīng)觀察并記錄：——輸出轉(zhuǎn)速是否有異常波動。7.3回差測試應(yīng)在被試件熱平衡狀態(tài)下和允許使用溫度范圍內(nèi)進行。8靜態(tài)測試與數(shù)據(jù)處理8.1安裝形式示意見圖3。應(yīng)先將被試件的輸入端固定，方可對被試件的輸出端進行加載、卸載和反向加載等操作。標(biāo)引序號說明：1——驅(qū)動單元；2——輸入端轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(可選裝);3——輸入端角度傳感器；4——被試件；5——輸出端角度傳感器；6——輸出端轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器；7——加載單元；8——固定裝置。圖3回差靜態(tài)測試安裝示意圖8.2測試步驟8.2.1由試驗者定義(宜遵從需方定義)被試件加載的正、反向，做好標(biāo)識和記錄。8.2.2給輸出端循環(huán)加載、卸載。轉(zhuǎn)矩的變化示意見圖4,操作順序如下：a)輸出端正向加載至額定轉(zhuǎn)矩T;b)輸出端卸載至0;c)輸出端反向加載至額定轉(zhuǎn)矩一T,;d)輸出端卸載至0;e)輸出端再正向加載至額定轉(zhuǎn)矩T。61——輸出端正向加載至額定轉(zhuǎn)矩T.;2——輸出端卸載至0;3——輸出端反向加載至額定轉(zhuǎn)矩一T.;4——輸出端卸載至0;5——輸出端再正向加載至額定轉(zhuǎn)矩T,。圖4回差靜態(tài)測試加載、卸載示意曲線8.2.3在8.2.2的測試過程中，應(yīng)同步對輸出端的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角進行采樣。8.2.4以8.2.2b)～8.2.2e)過程中測試的輸出端的轉(zhuǎn)矩為橫坐標(biāo)，輸出端的轉(zhuǎn)角為縱坐標(biāo)，繪制一條封閉曲線(滯回曲線),見圖5。在8.2.2b)～8.2.2e)的過程中，每個步驟的采樣點數(shù)不宜少于100個。1——輸出端正向加載至額定轉(zhuǎn)矩T.;2——輸出端卸載至0;3——輸出端反向加載至額定轉(zhuǎn)矩-T,;4——輸出端卸載至0;5——輸出端再正向加載至額定轉(zhuǎn)矩T.。圖5回差靜態(tài)測試的滯回曲線8.3數(shù)據(jù)處理8.3.1采用插值法，對f+(T)、f_(T)進行插值處理。7GB/T40731—20218.3.2由滯回曲線按照公式(1)計算獲得均值曲線fm(T):…………(1)標(biāo)引序號說明：1——均值曲線fm(T);T,——輸出端額定轉(zhuǎn)矩；k——靜態(tài)測試相關(guān)系數(shù)；δ——靜態(tài)測試總回差。圖6回差靜態(tài)測試數(shù)據(jù)處理示意圖δ=fm(T,)-fm(-T,) (2)式中：δ——靜態(tài)測試總回差；fm(T)——均值曲線；T,——輸出端額定轉(zhuǎn)矩。?=fm(kT,)—fm(—kT,)…………(3)式中：δ——靜態(tài)測試幾何回差；k——靜態(tài)測試相關(guān)系數(shù)，其推薦值見表2,也可由供需雙方商定。式中：表2k推薦值被試件類型k推薦值精密行星擺線減速器諧波齒輪減速器其他減速器由供需雙方商定88.3.5重復(fù)步驟8.3.1～8.3.4,在輸出端不同位置進行回差靜態(tài)測試，獲得各個測試位置的總回差、幾何回差和彈性回差值，由此獲取總回差曲線、幾何回差曲線和彈性回差曲線。此三種回差曲線的示意圖見圖7。標(biāo)引序號說明：1——平均回差。輸山端轉(zhuǎn)角0/(°)圖7靜態(tài)測試的回差曲線示例8.4測試位置數(shù)回差靜態(tài)測試時，應(yīng)在輸出端360°轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)進行多個位置測試，測試位置數(shù)由供需雙方商定。測試位置應(yīng)在以上范圍內(nèi)均勻分布。9動態(tài)測試與數(shù)據(jù)處理9.1安裝形式示意見圖2。當(dāng)進行幾何回差測試時，如果施加載荷要求為0,宜斷開輸出端轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器和加載單元。9.2測試轉(zhuǎn)速測試轉(zhuǎn)速按以下方式選擇：——輸出端轉(zhuǎn)速不宜大于5r/min,且?guī)缀位夭?、總回差的測試轉(zhuǎn)速應(yīng)相同；——當(dāng)需方對測試轉(zhuǎn)速有要求時，由供需雙方商定。9.3測試步驟9.3.1在設(shè)定轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩下，測出被試件的正向傳動誤差曲線。傳動誤差的測試應(yīng)根據(jù)GB/T35089—2018進行。9.3.2使輸入端正向多轉(zhuǎn)一定的角度后反向旋轉(zhuǎn)，在相同的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩下以相同的方法測出被試件的反向傳動誤差曲線。9.3.3以輸出端轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)，以該角度對應(yīng)的傳動誤差值為縱坐標(biāo)，繪制雙向傳動誤差曲線，見圖8。9傳動誤差測試中，正、反向的采樣點數(shù)均應(yīng)不少于1000個。1——正向傳動誤差曲線；圖8雙向傳動誤差曲線示例9.4數(shù)據(jù)處理9.4.1圖8中反向傳動誤差曲線與正向傳動誤差曲線對應(yīng)點的代數(shù)差即構(gòu)成回差曲線，見圖9。圖9動態(tài)測試的回差曲線示例9.4.2在設(shè)定轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩(kaT,)下，測試獲得幾何回差曲線，其中k?的推薦值見表3,也可由供需雙方商定。9.4.3在設(shè)定轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)矩下，測試獲得總回差曲線。9.4.4總回差曲線與幾何回差曲線之差為彈性回差曲線。9.4.5總回差曲線與幾何回差曲線的測試應(yīng)具有相同的測試起始位置，且除轉(zhuǎn)矩外其他測試條件不變。表3k?推薦值被試件類型ka推薦值精密行星擺線減速器0諧波齒輪減速器0其他減速器由供需雙方商定10評價方法10.1.1進行回差評價時，應(yīng)注明所采用的標(biāo)準(zhǔn)(含年代號)、測試設(shè)備和測試方法。10.1.2以總回差、幾何回差和彈性回差作為被試件回差的評價指標(biāo)。10.1.3若回差的靜態(tài)測試與動態(tài)測試的評價結(jié)果有爭議時，以靜態(tài)測試評價結(jié)果為準(zhǔn)。10.2方法10.2.1應(yīng)分別以平均值、最大值和