減速機測試臺也可稱為減速機測試平臺，是主動力（電動機）輸入動力扭矩后，通過減速機再輸出動力的大小，通過測試臺平臺進行測量，減速機測試臺是研究各種齒輪傳動、帶傳動及無級變速傳動的傳動性能。
輸出的電機可以是交流電機還可劃分：單相電機和三相電機。
按結(jié)構(gòu)和工作原理可劃分：可分為直流電動機、異步電動機、同步電動機。

減速機使用的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。

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

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

電機功率=扭矩÷9550×電機功率輸入轉(zhuǎn)數(shù)÷速比÷使用系數(shù)它的種類繁多，型號各異，不同種類有不同的用途。
減速器按照傳動類型可分為齒輪減速機、蝸桿減速機和行星齒輪減速機；
按照傳動級數(shù)不同可分為單級和多級減速機；
按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速機、圓錐齒輪減速機和圓錐－圓柱齒輪減速機；
按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速機。

常用的減速機分類：1、擺線減速機 2、硬齒面圓柱齒輪減速器 3、行星齒輪減速機4、軟齒面減速機 5、三環(huán)減速機 6、起重機減速機  7、蝸桿減速機  8、軸裝式硬齒面減速機 9、無級變速機

蝸輪蝸桿減速機的主要特點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上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動效率不高，精度不高。

諧波減速機的諧波傳動是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運動和動力的，體積不大、精度很高，但缺點是柔輪壽命有限、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 50000N.m行星減速機對拖測試臺

北京首航 30000N.mRV行星減速機測試臺



東莞卓藍 行星減速機測試臺

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

種類

1、減速器按用途可分為通用減速器和專用減速器兩大類，兩者的設(shè)計、制造和使用特點各不相同。其主要類型：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、擺線針輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、行星摩擦式機械無級變速機等等。

1）圓柱齒輪減速器 單級、二級、二級以上二級。布置形式：展開式、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合。

3）蝸桿減速器 主要用于傳動比i>10的場合，傳動比較大時結(jié)構(gòu)緊湊。其缺點是效率低。目前廣泛應(yīng)用阿基米德蝸桿減速器。

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

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

3、常見減速器的種類

1）減速器的主要特點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上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動效率不高，精度不高。

2）諧波減速機軸承的諧波傳動是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運動和動力的，體積不大、精度很高，但缺點是柔輪壽命有限、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)點是結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長，額定輸出扭矩可以做的很大。但價格略貴。

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

減速機測試臺理論知識：
減速機是降低原動機轉(zhuǎn)速、增大轉(zhuǎn)矩的一種機械傳動裝置，屬于工業(yè)基礎(chǔ)件，由于減速機的性能測試對減速機的進一步發(fā)展和改進起著非常重要的作用 ， 故減速機的測試研究在國內(nèi)外均得到了重視和發(fā)展，如重慶大學(xué)的機械傳動國家重點實驗室對精密傳動減速機的性能測試進行的一系列研究 。
而本文闡述的是針對自主研發(fā)的三環(huán)內(nèi)平動齒輪減速機樣機開發(fā)的一套高精度的減速機性能測試試驗臺， 用于測試已研制的減速機樣機的機械效率、角度傳遞誤差等性能。建立該試驗臺系統(tǒng)的仿真模型進行仿真試驗，得到仿真試驗曲線，為減速器性能測試的試驗研究提供理論依據(jù) 。
１　減速機性能測試試驗臺結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作原理：
此減速機性能測試試驗臺可用于測試減速器的傳動效率 、 角度傳遞誤差等動態(tài)性能 ， 由磁粉制動器 、 變速箱 、 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器 、 圓光柵 、 永磁同步伺服電機 （ ＰＭＳＭ） 等組成 ， 其結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖 １ 所示 。

磁粉制動器作為加載裝置 ，并通過變速箱增大扭矩實現(xiàn)對被測減速器的加載 ， 磁粉制動器由直流穩(wěn)壓電源提供控制電壓 ， 實現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩的控制 ［ １］ 。 永磁同步伺服電機作為驅(qū)動裝置 ， 伺服電機控制采用工控機和運動控制卡的方式 ［ ２］ 。 被測減速器輸入 、 輸出軸的圓光柵用于測試瞬時回轉(zhuǎn)角度 ， 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器用于測試轉(zhuǎn)矩 、 轉(zhuǎn)速和功率 。 試驗臺的工作原理如圖 ２ 所示

２　減速器性能測試試驗臺各組成部分的數(shù)學(xué)模型
２. １　 基于 ｄｑ 旋轉(zhuǎn)坐標的 ＰＭＳＭ 數(shù)學(xué)模型在不影響控制性能的前提下 ， 假設(shè)忽略電動機鐵芯的飽和 、 永磁材料的導(dǎo)磁率為零 、 不計渦流和磁滯損耗 、 三相繞組是對稱和均勻的 、 繞組中感應(yīng)電動勢波形是正弦波 ［ ３］ 。 在 ｄｑ 旋轉(zhuǎn)坐標系中 ， ＰＭＳＭ 的定子電壓 （ ｕ ｄ 、 ｕ ｑ ） 、 電磁轉(zhuǎn)矩 Ｔ ｅ和運動方程為

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 為極對數(shù) ； Ｂ 為電機黏滯摩擦系數(shù) ； Ｊ 為電機轉(zhuǎn)動慣量 ； Ｔ Ｌ 為負載轉(zhuǎn)矩 。
永磁同步伺服電機采用 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
以伺服電機的角速度 ω ｍ 作為轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的輸入 ， 以被測減速器輸出軸端的角位移 θ ｏ 作
為輸出 ， 得到其動力學(xué)模型如圖 ４ 所示






４　仿真試驗
對圖 ８ 所示的系統(tǒng)仿真模型進行仿真試驗 ，伺服電機的額定功率為 ５. ５ ｋＷ， 額定轉(zhuǎn)矩為 ３５Ｎ· ｍ。 設(shè)置電機參數(shù) ： 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量為 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)子磁場磁通為 φ ｆ ＝ ０. １７５Ｗｂ，極對數(shù)為 ｎ Ｐ ＝２。
４. １　 過渡過程仿真試驗其目的是測試試驗系統(tǒng)是否符合伺服驅(qū)動系統(tǒng)的性能 ［ ８］ 。 在空載的情況下設(shè)定 ＰＭＳＭ 的轉(zhuǎn)速為 ８００ ｒ／ ｍｉｎ， 仿真時間為 １ ｓ， 得到電機的轉(zhuǎn)速圖如圖 １２ 所示 。 由圖 １２ 可知 ， 上升時間 ｔ ｒ ＝０. ０２ ｓ， 超調(diào)時間 ｔ ｐ ＝ ０. ０２９ ｓ， 調(diào)整時間 ｔ ｓ ＝０. ３８２ ｓ， 超調(diào)量為 ２. ４３％， 伺服電機經(jīng)過過渡過程后 ， 轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在 ８００ ｒ／ ｍｉｎ。 且伺服電機啟動后 ， 能迅速達到最大值 ， 然后穩(wěn)定在正常值 ，說明設(shè)計的控制系統(tǒng)快速性較好 ， 具有較好的靜動態(tài)特性 ， 符合試驗的需要 ［ ８］ 。
４. ２　 空載仿真試驗空載仿真試驗時取伺服電機轉(zhuǎn)速為 １ ０００ ｒ／ｍｉｎ， 仿真時間為 １ｓ， 得到仿真曲線如圖 １３ 所示 。 由圖 １３ 可知 ， 伺服電機經(jīng)過過渡過程轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在 １ ０００ ｒ／ ｍｉｎ， 被測減速器輸出軸轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在 １２. ３４３ ｒ／ ｍｉｎ， 從而計算傳動比約為 ８１， 恰好為被測減速器設(shè)計的傳動比 ， 從而驗證了系統(tǒng)仿真模型的正確性 。
４. ３　 加載仿真試驗加載仿真試驗時設(shè)定伺服電機轉(zhuǎn)速為 １ ０００ｒ／ ｍｉｎ， 仿真時間為 １ ｓ， 在 ０. １ ｓ 時調(diào)節(jié)磁粉制動器的直流穩(wěn)壓電源 ， 從而使磁粉制動器進行加載 ， 得到仿真曲線如圖 １４ 所示 。 由圖 １４ 可知 ，０. １ ｓ 調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源時 ， 由于磁粉制動器滯后時間 ０. ６５ ｓ， 所以如圖 １４ａ 所示 ， 磁粉制動器在 ０. ７５ ｓ 時得到加載轉(zhuǎn)矩 １３. ３６５ Ｎ· ｍ， 經(jīng)過變速箱增大轉(zhuǎn)矩后 ， 如圖 １４ｂ 所示被測減速器輸出轉(zhuǎn)矩 ０. ７５ ｓ 后大約穩(wěn)定在 １ ０８６ Ｎ· ｍ。 而加載時電機轉(zhuǎn)速 - 時間曲線在 ０. ７５ ｓ 后轉(zhuǎn)速只有一個很小的振蕩過程就重新穩(wěn)定在 １ ０００ ｒ／ ｍｉｎ， 這符合永磁同步電機機械特性較硬的特點 ， 同時被測減速器輸出轉(zhuǎn)速 - 時間曲線也有一個振蕩過程 ，輸出轉(zhuǎn)速又恢復(fù)穩(wěn)定值 １２. ３４３ ｒ／ ｍｉｎ ［ ８-９］ 。


結(jié)論
本文通過建立減速器性能測試試驗臺各組成部分的數(shù)學(xué)模型 ， 利用 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 對系統(tǒng)仿真模型進行過渡過程 、 空載和加載情況下的仿真試驗 ，得到仿真輸出曲線與實際情況相符 ， 說明所建立的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的正確性 ， 且建立的仿真模型有助于進一步分析設(shè)計參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響 ， 也為減速器性能測試的試驗研究提供理論依據(jù) 。
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