【滚动轴承摩擦力矩测量装置的机械结构设计案例4100字】

滚动轴承摩擦力矩测量装置的机械结构设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u19626滚动轴承摩擦力矩测量装置的机械结构设计案例 建模与仿真分析2.1整体三维模型的建立本次设计是在三维软件SolidWorks建模，SolidWorks可以对草图进行实体建模、切除、装配、转换工程图的功能，具有操作简单，使用方便，在机械行业制图中具有广泛的应用。如下图4-1所示，为滚动轴承摩擦力矩测量装置的整体三维模型，其主要包括工作台台面、气动三爪卡盘、工作台支腿、电机支架、气缸支架、导轨滑块装配体、联轴器、扭矩传感器、配合轴芯、连接板、被测轴承、伺服电机等组成。图4-1滚动轴承摩擦力矩测量装置三维模型2.2.三维爆炸图图4-2驱动部分爆炸图图4-3总体爆炸图2.3工作台如下图4-4所示，为本文选取的测量装置的工作台三维模型，台面固定，用于固定气动三爪卡盘和气缸支架。图4-4工作台三维模型2.4气缸支架三维模型如下图4-5所示，为支架三维模型，气缸支架通过螺钉来固定在工作台上，一方面用于固定气缸，另一方面用于固定导轨。支架上过渡区域采取倒角的形式，底部受力部位采用加强筋的形式。图4-5气缸支架三维模型2.5电机支架三维模型图4-6电机支架三维模型如上图4-6所示，为电机支架的三维模型，电机支架通过螺丝固定在导轨滑块机构的滑块上，滑块在气缸作用下，沿着导轨上下滑动，另外电机支架用于固定伺服电机。2.6测量系统误差分析通过对滚动轴承摩擦力矩测量装置的误差分析，可以得知引起测量误差的主要因素是由负荷大小、附加载荷和速度的波动等造成的。2.6.1负荷大小的影响气缸施加的轴向载荷在不断变化时，滚动轴承的内圈、外圈和滚动元件所受到载荷的位置和形变均不同，因此测量的结果也有很大变化，如下式4-1所示，为轴向载荷的变化可以导致摩擦力矩的变化量QUOTEΔMΔM。QUOTEΔM=2YΔFf1Dm摩擦力矩随着轴向载荷变化而变化，其对摩擦力矩测量值的影响率为QUOTEηη，如下式（4-2）所示。QUOTEη=ΔMM1+M由本文设计可知，其QUOTEΔFΔF最大值为20N，因此计算可得η2.6.2附加载荷力矩的影响被测轴承和扭矩传感器会产生一定的附加力矩，附加力矩的计算如下式（4-3）所示。QUOTET=J×VR可知QUOTEJ=mR22J=mR22，V=1.14D其中J为转动惯量，单位为kg·QUOTEm2m2；V为转动的线速度，单位为m/s；R为零部件的转动半径，单位为m；D为转动物体的直径，单位为m；m为转动物体的质量，单位为m。由上文可知，附加载荷的力矩对本测量装置的影响较小，特别是在同样速度旋转时，其误差更是可以忽略不计。本文可以看成系统的定值误差，采取数据标定的形式可以消除该误差。2.6.3速度波动的影响在本文设计的测量装置条件恒定仅有速度变化时，当主轴转速变化量为QUOTEΔnΔn时，导致摩擦力矩产生一定的数值变化，变化值为QUOTEΔMΔM，如下式（4-4）所示。QUOTEΔM=M'-M0由上文可知摩擦力矩会导致测量装置的测量结果受到影响，影响率为QUOTEη=ΔMM1+M由上式(4-3)和前文计算可得：η已知本文选取伺服电机转速误差为