減速機(jī)測(cè)試臺(tái)也可稱(chēng)為減速機(jī)測(cè)試平臺(tái)，是主動(dòng)力（電動(dòng)機(jī)）輸入動(dòng)力扭矩后，通過(guò)減速機(jī)再輸出動(dòng)力的大小，通過(guò)測(cè)試臺(tái)平臺(tái)進(jìn)行測(cè)量，減速機(jī)測(cè)試臺(tái)是研究各種齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)及無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)的傳動(dòng)性能。
輸出的電機(jī)可以是交流電機(jī)還可劃分：?jiǎn)蜗嚯姍C(jī)和三相電機(jī)。
按結(jié)構(gòu)和工作原理可劃分：可分為直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)。

減速機(jī)使用的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。

速比=電機(jī)輸出轉(zhuǎn)數(shù)÷減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)數(shù)("速比"也稱(chēng)"傳動(dòng)比")1.知道電機(jī)功率和速比及使用系數(shù)，求減速機(jī)扭矩如下公式：

減速機(jī)扭矩=9550×電機(jī)功率÷電機(jī)功率輸入轉(zhuǎn)數(shù)×速比×使用系數(shù)2.知道扭矩和減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)數(shù)及使用系數(shù)，求減速機(jī)所需配電機(jī)功率如下公式：

電機(jī)功率=扭矩÷9550×電機(jī)功率輸入轉(zhuǎn)數(shù)÷速比÷使用系數(shù)它的種類(lèi)繁多，型號(hào)各異，不同種類(lèi)有不同的用途。
減速器按照傳動(dòng)類(lèi)型可分為齒輪減速機(jī)、蝸桿減速機(jī)和行星齒輪減速機(jī)；
按照傳動(dòng)級(jí)數(shù)不同可分為單級(jí)和多級(jí)減速機(jī)；
按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速機(jī)、圓錐齒輪減速機(jī)和圓錐－圓柱齒輪減速機(jī)；
按照傳動(dòng)的布置形式又可分為展開(kāi)式、分流式和同軸式減速機(jī)。

常用的減速機(jī)分類(lèi)：1、擺線(xiàn)減速機(jī) 2、硬齒面圓柱齒輪減速器 3、行星齒輪減速機(jī)4、軟齒面減速機(jī) 5、三環(huán)減速機(jī) 6、起重機(jī)減速機(jī)  7、蝸桿減速機(jī)  8、軸裝式硬齒面減速機(jī) 9、無(wú)級(jí)變速機(jī)

蝸輪蝸桿減速機(jī)的主要特點(diǎn)是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線(xiàn)上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動(dòng)效率不高，精度不高。

諧波減速機(jī)的諧波傳動(dòng)是利用柔性元件可控的彈性變形來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，體積不大、精度很高，但缺點(diǎn)是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。輸入轉(zhuǎn)速不能太高。


徐工集團(tuán) 50000N.m行星減速機(jī)對(duì)拖測(cè)試臺(tái)

北京首航 30000N.mRV行星減速機(jī)測(cè)試臺(tái)



東莞卓藍(lán) 行星減速機(jī)測(cè)試臺(tái)

行星減速機(jī)其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長(zhǎng)，額定輸出扭矩可以做的很大。但價(jià)格略貴。

種類(lèi)

1、減速器按用途可分為通用減速器和專(zhuān)用減速器兩大類(lèi)，兩者的設(shè)計(jì)、制造和使用特點(diǎn)各不相同。其主要類(lèi)型：齒輪減速器；蝸桿減速器；齒輪—蝸桿減速器；行星齒輪減速器。

2、一般的減速器有斜齒輪減速器(包括平行軸斜齒輪減速器、蝸輪減速器、錐齒輪減速器等等)、行星齒輪減速器、擺線(xiàn)針輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、行星摩擦式機(jī)械無(wú)級(jí)變速機(jī)等等。

1）圓柱齒輪減速器 單級(jí)、二級(jí)、二級(jí)以上二級(jí)。布置形式：展開(kāi)式、分流式、同軸式。

2）圓錐齒輪減速器 用于輸入軸和輸出軸位置成相交的場(chǎng)合。

3）蝸桿減速器 主要用于傳動(dòng)比i>10的場(chǎng)合，傳動(dòng)比較大時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊。其缺點(diǎn)是效率低。目前廣泛應(yīng)用阿基米德蝸桿減速器。

4）齒輪—蝸桿減速器：若齒輪傳動(dòng)在高速級(jí)，則結(jié)構(gòu)緊湊；若蝸桿傳動(dòng)在高速級(jí)，則效率較高。

5）行星齒輪減速器傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比范圍廣，傳動(dòng)功率12W~50000KW，體積和重量小。

3、常見(jiàn)減速器的種類(lèi)

1）減速器的主要特點(diǎn)是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線(xiàn)上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動(dòng)效率不高，精度不高。

2）諧波減速機(jī)軸承的諧波傳動(dòng)是利用柔性元件可控的彈性變形來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，體積不大、精度很高，但缺點(diǎn)是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。輸入轉(zhuǎn)速不能太高。

3）行星減速器其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長(zhǎng)，額定輸出扭矩可以做的很大。但價(jià)格略貴。

一般機(jī)器的功率在設(shè)計(jì)并制造出來(lái)后，其額定功率就不在改變，這時(shí)，速度越大，則扭矩（或扭力）越�。凰俣仍叫�，則扭力越大。

減速機(jī)測(cè)試臺(tái)理論知識(shí)：
減速機(jī)是降低原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、增大轉(zhuǎn)矩的一種機(jī)械傳動(dòng)裝置，屬于工業(yè)基礎(chǔ)件，由于減速機(jī)的性能測(cè)試對(duì)減速機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展和改進(jìn)起著非常重要的作用 ， 故減速機(jī)的測(cè)試研究在國(guó)內(nèi)外均得到了重視和發(fā)展，如重慶大學(xué)的機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)精密傳動(dòng)減速機(jī)的性能測(cè)試進(jìn)行的一系列研究 。
而本文闡述的是針對(duì)自主研發(fā)的三環(huán)內(nèi)平動(dòng)齒輪減速機(jī)樣機(jī)開(kāi)發(fā)的一套高精度的減速機(jī)性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)， 用于測(cè)試已研制的減速機(jī)樣機(jī)的機(jī)械效率、角度傳遞誤差等性能。建立該試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)的仿真模型進(jìn)行仿真試驗(yàn)，得到仿真試驗(yàn)曲線(xiàn)，為減速器性能測(cè)試的試驗(yàn)研究提供理論依據(jù) 。
１　減速機(jī)性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理：
此減速機(jī)性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)可用于測(cè)試減速器的傳動(dòng)效率 、 角度傳遞誤差等動(dòng)態(tài)性能 ， 由磁粉制動(dòng)器 、 變速箱 、 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器 、 圓光柵 、 永磁同步伺服電機(jī) （ ＰＭＳＭ） 等組成 ， 其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 １ 所示 。

磁粉制動(dòng)器作為加載裝置 ，并通過(guò)變速箱增大扭矩實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)減速器的加載 ， 磁粉制動(dòng)器由直流穩(wěn)壓電源提供控制電壓 ， 實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩的控制 ［ １］ 。 永磁同步伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置 ， 伺服電機(jī)控制采用工控機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制卡的方式 ［ ２］ 。 被測(cè)減速器輸入 、 輸出軸的圓光柵用于測(cè)試瞬時(shí)回轉(zhuǎn)角度 ， 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器用于測(cè)試轉(zhuǎn)矩 、 轉(zhuǎn)速和功率 。 試驗(yàn)臺(tái)的工作原理如圖 ２ 所示

２　減速器性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)各組成部分的數(shù)學(xué)模型
２. １　 基于 ｄｑ 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的 ＰＭＳＭ 數(shù)學(xué)模型在不影響控制性能的前提下 ， 假設(shè)忽略電動(dòng)機(jī)鐵芯的飽和 、 永磁材料的導(dǎo)磁率為零 、 不計(jì)渦流和磁滯損耗 、 三相繞組是對(duì)稱(chēng)和均勻的 、 繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形是正弦波 ［ ３］ 。 在 ｄｑ 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中 ， ＰＭＳＭ 的定子電壓 （ ｕ ｄ 、 ｕ ｑ ） 、 電磁轉(zhuǎn)矩 Ｔ ｅ和運(yùn)動(dòng)方程為

式中 ， Ｒ 為定子繞組電阻 ； ｉ ｄ 、 ｉ ｑ 為 ｄｑ 軸定子電流 ； Ｌ ｄ 、 Ｌ ｑ 為 ｄｑ 軸定子電感 ； 為轉(zhuǎn)子上的永磁體產(chǎn)生的磁鏈 ； ω ｍ 為轉(zhuǎn)子角速度 ； ｎ ｐ 為極對(duì)數(shù) ； Ｂ 為電機(jī)黏滯摩擦系數(shù) ； Ｊ 為電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ； Ｔ Ｌ 為負(fù)載轉(zhuǎn)矩 。
永磁同步伺服電機(jī)采用 ｉ ｄ ＝ ０ 矢量控制方式 ， 矢量控制原理圖如圖 ３ 所示 ［ ４］ 。

２. ２　 轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
以伺服電機(jī)的角速度 ω ｍ 作為轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的輸入 ， 以被測(cè)減速器輸出軸端的角位移 θ ｏ 作
為輸出 ， 得到其動(dòng)力學(xué)模型如圖 ４ 所示






４　仿真試驗(yàn)
對(duì)圖 ８ 所示的系統(tǒng)仿真模型進(jìn)行仿真試驗(yàn) ，伺服電機(jī)的額定功率為 ５. ５ ｋＷ， 額定轉(zhuǎn)矩為 ３５Ｎ· ｍ。 設(shè)置電機(jī)參數(shù) ： 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 ８９. ０ ×１０－４ｋｇ· ｍ ２ ， 黏滯摩擦系數(shù)為 Ｂ ＝ ０ Ｎ· ｍ· ｓ，定子電阻為 Ｒ ＝ ２. ８７５Ω， 定子電感為 Ｌ ｄ ＝ Ｌ ｑ ＝８. ５ × １０－３Ｈ， 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)磁通為 φ ｆ ＝ ０. １７５Ｗｂ，極對(duì)數(shù)為 ｎ Ｐ ＝２。
４. １　 過(guò)渡過(guò)程仿真試驗(yàn)其目的是測(cè)試試驗(yàn)系統(tǒng)是否符合伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能 ［ ８］ 。 在空載的情況下設(shè)定 ＰＭＳＭ 的轉(zhuǎn)速為 ８００ ｒ／ ｍｉｎ， 仿真時(shí)間為 １ ｓ， 得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速圖如圖 １２ 所示 。 由圖 １２ 可知 ， 上升時(shí)間 ｔ ｒ ＝０. ０２ ｓ， 超調(diào)時(shí)間 ｔ ｐ ＝ ０. ０２９ ｓ， 調(diào)整時(shí)間 ｔ ｓ ＝０. ３８２ ｓ， 超調(diào)量為 ２. ４３％， 伺服電機(jī)經(jīng)過(guò)過(guò)渡過(guò)程后 ， 轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在 ８００ ｒ／ ｍｉｎ。 且伺服電機(jī)啟動(dòng)后 ， 能迅速達(dá)到最大值 ， 然后穩(wěn)定在正常值 ，說(shuō)明設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)快速性較好 ， 具有較好的靜動(dòng)態(tài)特性 ， 符合試驗(yàn)的需要 ［ ８］ 。
４. ２　 空載仿真試驗(yàn)空載仿真試驗(yàn)時(shí)取伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速為 １ ０００ ｒ／ｍｉｎ， 仿真時(shí)間為 １ｓ， 得到仿真曲線(xiàn)如圖 １３ 所示 。 由圖 １３ 可知 ， 伺服電機(jī)經(jīng)過(guò)過(guò)渡過(guò)程轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在 １ ０００ ｒ／ ｍｉｎ， 被測(cè)減速器輸出軸轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在 １２. ３４３ ｒ／ ｍｉｎ， 從而計(jì)算傳動(dòng)比約為 ８１， 恰好為被測(cè)減速器設(shè)計(jì)的傳動(dòng)比 ， 從而驗(yàn)證了系統(tǒng)仿真模型的正確性 。
４. ３　 加載仿真試驗(yàn)加載仿真試驗(yàn)時(shí)設(shè)定伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速為 １ ０００ｒ／ ｍｉｎ， 仿真時(shí)間為 １ ｓ， 在 ０. １ ｓ 時(shí)調(diào)節(jié)磁粉制動(dòng)器的直流穩(wěn)壓電源 ， 從而使磁粉制動(dòng)器進(jìn)行加載 ， 得到仿真曲線(xiàn)如圖 １４ 所示 。 由圖 １４ 可知 ，０. １ ｓ 調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源時(shí) ， 由于磁粉制動(dòng)器滯后時(shí)間 ０. ６５ ｓ， 所以如圖 １４ａ 所示 ， 磁粉制動(dòng)器在 ０. ７５ ｓ 時(shí)得到加載轉(zhuǎn)矩 １３. ３６５ Ｎ· ｍ， 經(jīng)過(guò)變速箱增大轉(zhuǎn)矩后 ， 如圖 １４ｂ 所示被測(cè)減速器輸出轉(zhuǎn)矩 ０. ７５ ｓ 后大約穩(wěn)定在 １ ０８６ Ｎ· ｍ。 而加載時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速 - 時(shí)間曲線(xiàn)在 ０. ７５ ｓ 后轉(zhuǎn)速只有一個(gè)很小的振蕩過(guò)程就重新穩(wěn)定在 １ ０００ ｒ／ ｍｉｎ， 這符合永磁同步電機(jī)機(jī)械特性較硬的特點(diǎn) ， 同時(shí)被測(cè)減速器輸出轉(zhuǎn)速 - 時(shí)間曲線(xiàn)也有一個(gè)振蕩過(guò)程 ，輸出轉(zhuǎn)速又恢復(fù)穩(wěn)定值 １２. ３４３ ｒ／ ｍｉｎ ［ ８-９］ 。


結(jié)論
本文通過(guò)建立減速器性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)各組成部分的數(shù)學(xué)模型 ， 利用 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 對(duì)系統(tǒng)仿真模型進(jìn)行過(guò)渡過(guò)程 、 空載和加載情況下的仿真試驗(yàn) ，得到仿真輸出曲線(xiàn)與實(shí)際情況相符 ， 說(shuō)明所建立的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的正確性 ， 且建立的仿真模型有助于進(jìn)一步分析設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響 ， 也為減速器性能測(cè)試的試驗(yàn)研究提供理論依據(jù) 。
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