style="width:11.96042in;height:5.84028in" /> 本文是学习GB-T 35089-2018 机器人用精密齿轮传动装置 试验方法. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了机器人用精密齿轮传动装置台架试验的试验件、试验设备、安装调试、转矩效率试验、
传动精度试验、寿命试验、弯曲刚度试验及其数据处理的基本要求。
本标准适用于一般工业环境下机器人用谐波齿轮减速器、行星摆线减速器、摆线针轮减速器等精密
齿轮传动装置的台架试验。
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 2828.1 计数抽样检验程序 第1部分：按接收质量限(AQL)
检索的逐批检验抽样计划
GB/T 2828.11 计数抽样检验程序 第11部分：小总体声称质量水平的评定程序
GB/T 6404.1 齿轮装置的验收规范 第1部分：空气传播噪声的试验规范
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
空载摩擦转矩 no-load running torque
输出端无负载，驱动输入端，不同稳定转速下的输入转矩。
注：空载摩擦转矩也可用转速-转矩曲线表达。
3.2
启动转矩 starting torque
输出端无负载，缓慢扭转输入端至输出端启动瞬间所需的转矩。
3.3
反向启动转矩 backdriving torque
增速启动转矩
输入端无负载，缓慢扭转输出端至输入端启动瞬间所需的转矩。
3.4
滞回曲线 hysteresis curve
输入端固定，给输出端逐渐加载至额定转矩后卸载，再反向逐渐加载至额定转矩后卸载，记录输出
端对应的转矩、转角值，绘制完成的封闭的转矩-转角曲线。
3.5
弯曲刚度 bending moment rigidity
输出端承受的弯矩与输出端轴线的弹性偏转角之比值。
3.6
扭转刚度 torsional rigidity
输入端固定，输出端承受的转矩与输出端的弹性扭转角的比值。
GB/T 35089—2018
3.7
回差 lost motion
滞回曲线上，±3%额定转矩处两组交点的中点的转角差的绝对值。
3.8
传动误差 transmission error
输出端实际转角与理论转角之差。
试验件为产品或样机，数量由试验目的和要求决定。若为抽样检验，试验件数量应依据GB/T
2828.1
或 GB/T 2828.11进行确定。
试验件的主要零件的材料、热处理、机械加工应符合产品设计要求并有检查记录。
5.1.1
用于空载、负载、超载、空载摩擦转矩、启动转矩、机械效率等试验项目，基本组成如图1所示(可
以不装角度传感器)。在试验件的输入和输出端各安装一台转速转矩传感器，直接测量试验件的输入和
输出转矩、转速。
5.1.2
驱动与加载方式不受限制，应能保持运转稳定。在额定转速下，驱动转速波动不应超过士1
r/min, 负载转矩波动不应超过±1.5%FS。
5.1.3 应可以正、反转及带载启动，位置调节部件应能锁死。
5.1.4
仪器仪表的规格、量程、精度应与试验要求相适应，并通过校准及理论计算得出系统误差。试验
过程中应能自动记录数据。
5.2.1
用于扭转刚度、回差、传动误差等试验项目，基本组成如图1所示。在试验件的输入和输出端各
安装一组角度传感器和转速转矩传感器，直接测量试验件的输入和输出转角、转矩、转速。试验件与角
度传感器之间联接应保证同步。
5.2.2
驱动与加载方式不受限制，应能保持运转稳定。在额定转速下，驱动转速波动不应超过士1
r/min, 负载转矩波动不应超过±1.5%FS。
转角测量误差应不大于试验件传动误差的1/3。
5.2.3
应可以正、反转及带载启动，位置调节部件应能锁死，旋转制动部件应作用可靠(即制动状态下
不能有松动，松开状态下不能有摩擦)。
5.2.4
仪器仪表的规格、量程、精度应与试验要求相适应，并通过校准及理论计算得出系统误差。试验
过程中应能自动记录数据。
GB/T 35089—2018
style="width:11.96042in;height:5.84028in" />
说明：
1——驱动系统；
2——转矩转速传感器；
3——角度传感器；
4——试验件；
5——加载系统；
6——工作平台。
图 1 转矩、效率及传动精度试验设备示意图
5.3.1
用于疲劳寿命试验项目。应采用模拟机器人实际工况的摆动试验方法，包括但不限于摆动n×
360°、180°、90°、45°。分为卧式和立式两种型式，基本组成如图2、图3所示。在惯性负载上安装加速度
传感器，测量输出轴的角加速度。
GB/T 35089—2018
2 3
4
1
5
说明：
4 —— 加速度传感器； 5 —— 工作平台。
图 2 卧 式 寿 命 试 验 设 备
示 意 图
style="width:5.49345in;height:5.1733in" />
说明：
图 3 立 式 寿 命 试 验 设 备
示 意 图
5.3.2 仪 器 仪 表 的 规 格 、 量 程 、 精 度 应 与 试 验 要 求 相
适 应 ， 并 通 过 校 准 及 理 论 计 算 得 出 系 统 误 差 。 试 验 过
程 中 应 能 自 动 记 录 数 据 。
GB/T 35089—2018
5.4.1
用于弯曲刚度试验项目。基本组成如图4所示。将试验件固定于工作平台后，可以分别对输出
轴施加径向负载力 W₁ 和轴向负载力W。,方式不限。
style="width:7.64656in;height:6.64664in" />
说明：
1——试验件；
2——安装支承系统；
图 4 弯曲刚度试验设备示意图
5.4.2
仪器仪表的规格、量程、精度应与试验要求相适应，并通过校准及理论计算得出系统误差。测试
参数包括轴向、径向负载力及输出轴偏转角。采用力传感器分别测量轴向、径向负载；采用角度测试仪
器直接测量输出轴偏转角，或采用位移传感器测量偏转位移后计算得到偏转角。
5.5.1 试验件壳体温度的测量优先采用贴片式温度传感器。
5.5.2 噪声测试仪器和测试方法应符合 GB/T 6404.1 的规定。
试验件安装完毕应符合下列要求：
—试验件与试验设备各部件连接可靠，保证刚度，减少调整环节，减小系统误差。
——试验件的输入、输出轴线与相邻设备的同轴度应不大于0.02 mm,
并保证系统运转灵活。
GB/T 35089—2018
在额定转速下，正、反两方向各运转不小于30 min。
试验过程中应观察并记录：
— 各连接件、紧固件是否有松动；
——各密封处、各接合处是否漏油、渗油；
— 运转是否平稳，是否发生冲击、异响；
——试验件壳体温度是否超过上限；
——输出转速是否异常波动。
7.2.1
输出端空载状态下，从输入端启动试验件，在不同转速下稳定运转，实时采集试验件输入转速及
转矩，绘制转速-转矩曲线。
7.2.2 将7.2.1中的转速-转矩曲线按照最小二乘法拟合成斜率为 k
的直线，得到空载摩擦转矩计算方 法，见式(1):
T=kn+c … ………………… (1)
式中：
T— 空载摩擦转矩，单位为牛顿米(N ·m);
n — 输入转速，单位为转每分(r/min);
c ——常数。
输出端无负载，从输入端缓慢驱动试验件，至输出端启动，期间实时采集输入端转矩(采样频率应不
低于1 kHz), 取最大值作为启动转矩。
输入端无负载，从输出端缓慢驱动试验件，至输入端启动，期间实时采集输出端转矩(采样频率应不
低于1 kHz), 取最大值作为反向启动转矩。
7.5.1
空载试验后进行加载及传动效率试验，试验环境温度(23±5)℃。在额定转矩下运转至温度平
衡，且壳体温度≤60℃时，进行效率试验。
7.5.2
在不同转速下从零加载至额定转矩，记录输入/输出转矩、输入/输出转速，每个转速下至少采集
5组数据(同时记录壳体温度、噪声和运转时间),根据记录数据计算传动效率，然后绘制出不同转速下
的转矩—效率曲线，如图5所示。
GB/T 35089—2018
style="width:7.57324in;height:3.1999in" />
图 5 转矩-效率曲线
式中：
η — 试 验 件 的 传 动 效 率 ；
style="width:2.00679in;height:0.76574in" />
…………………………
(
2)
T。 输出转矩算术平均值，单位为牛顿米(N ·m);
T,— 输入转矩算术平均值，单位为牛顿米(N ·m);
i — 试验件的传动比。
At =t t ………………………… (3)
式中：
△t— 壳体温升，单位为摄氏度(℃);
t — 壳体温度，单位为摄氏度(℃);
to—— 试验环境温度，单位为摄氏度(℃)。
加载试验完成后不卸载，继续在2.5倍额定转矩下运转10 min,
在4倍额定转矩下运转2 s～5 s。
8.1.1
输入端固定，给输出端逐渐加载至额定转矩后卸载，再反向逐渐加载至额定转矩后卸载，记录输
出端对应的转矩、转角值，同时绘制出滞回曲线，如图6所示。试验过程中应保证各连接部分无侧隙，若
存在侧隙，则需在试验前准确测量，并在最终结果中将连接部分侧隙作为系统误差修正。
8.1.2
从零加载至额定负载，再从额定负载降至零，输出转矩及转角的采样数量分别不少于100点；反
向加载亦然。试验数据应根据角位移的正增加与负增加进行记录。
8.1.3
扭转刚度值由滞回曲线中计算得出。扭转刚度值应根据滞回曲线分段拟合，
一般可将单方向加
载及卸载曲线按照斜率不同分为2至3段，或根据试验件试验需求进行划分。对每段加载及卸载数据
集进行最小二乘法直线拟合，获得该段的斜率k=a/b,k
值的倒数即为该段转矩范围内的扭转刚度。
8.2.1
回差试验步骤及方法同扭转刚度，其结果依据滞回曲线按照回差定义计算得出。
GB/T 35089—2018
8.2.2
在滞回曲线中，横坐标为+3%额定转矩时，对应正向曲线中两个转角值的平均值为0,横坐标
为-3%额定转矩时，对应反向曲线中两个角度值的平均值为02,01 与θ2
的差值即为试验件的回差。
style="width:12.43327in;height:5.32004in" />
图 6 滞回曲线图
8.3.1
传动误差试验应正、反向分别测量。从输入端驱动试验件，输出端施加空载或指定负载，待转速
和载荷平稳后，在输出端运行一周范围内记录输入、输出端的实时转角值。试验过程中，转角值采样数
量不低于1000点，输入、输出采样同步性不大于1 ms, 输出转速不大于5
r/min。 连续测量每次采样位
置应相同，以避免不同位置的测量结果相叠加引入的测量误差。
8.3.2
根据实时采样结果，以输出端角度为横坐标，以该角度对应的传动误差值为纵坐标，绘制传动误
差曲线，如图7所示。曲线纵坐标最大值与最小值之差θ即为试验件的传动误差。
8.3.3
对于同一个试验件，应在相同工况下连续测量至少5次，测量结果取平均值。
style="width:8.95998in;height:3.23994in" />
输出转角/()
图 7 传动误差曲线图
9.1
模拟试验件在机器人中的工作状况，在输出端上固定刚体负载，从输入端驱动试验件，使输出端作
GB/T 35089—2018
往复摆动，摆动角
角度范围为45°~90°,加/减速角度值为φ,等速区角度范围为φ-2φ。(应不小于
0)。按照等加/减速曲线或正弦加/减速度曲线进行加载寿命试验，试验时最大加速度应保证试验件最
大输出转矩不大于额定输出转矩的2.5倍，最大转速不大于试验件额定转速(试验件壳体温度应控制在
60℃以内)。实时测量各个时间段t₁ 的负载转矩 T 、转速 n;,
转矩测量精度不低于1%FS。
9.2 当采用卧式试验装置时，周期性负载转矩 T 的计算见式(4):
T=Je+∑(m,gr;cosp;) (4)
式中：
J — 输出轴上刚体负载的转动惯量，单位为千克平方米(kg ·m²),J=2m;r¹;
ε ——输出轴角加速度，单位为弧度每二次方秒(rad/s²);
g —-重力加速度，单位为米每二次方秒(m/s²);
mi—— 输出轴上刚体负载中各质点的质量，单位为千克(kg);
r— 该质点到转动轴线的半径，单位为米(m);
φ;——输出轴上刚体负载质心的摆动角度，单位为度(°)。
当采用立式试验装置时，周期性负载转矩 T 的计算见式(5):
T=Je ………………………… ( 5)
9.3 寿命试验所需时间 t
根据试验负载和试验转速，按照滚动轴承的疲劳寿命计算方法进行计算，见
式(6):
t=tanTs/nmTm=tonT:2t/2(tn;T;) …………………… (6)
式中：
to— 额定转矩下的设计寿命，单位为小时(h);
no—— 输出端额定转速，单位为转每分(r/min);
T。——输出端额定转矩，单位为牛顿米(N ·m);
nm—— 试验时输出端平均转速，单位为转每分(r/min),nm=∑(t;n;)/2t₁;
Tm—— 试验时输出端平均负载转矩，单位为牛顿米(N
·m),Tm=[∑(t;n;T;)/∑(t;n;)]/;
e — 寿命指数。对摆线类减速器偏心轴滚子轴承，e=10/3;
对谐波减速器柔性(球)轴承，e=3。
——各连接件、紧固件是否有松动；
— 各密封处接合处是否漏油、渗油；
——运转是否平稳，是否发生过大冲击、异响；
——传动装置壳体温度是否超过上限；
——输出转速和转矩是否出现异常。
——检查试验件传动误差变化情况； ——检查零部件失效情况。
输出端按图4方式施加互相垂直的负载力 W₁ 和 W₂ 。 逐步增加负载 Wi 、W₂,
记 录 0 、W₁ 、W₂ 的
值。根据式(7),计算出弯曲刚度 Km。
style="width:2.50679in;height:0.6666in" /> (7)
GB/T 35089—2018
式中：
Km —— 弯曲刚度，单位为牛顿米每弧分(N ·m/arc min);
θ ——输出法兰的偏转角，单位为弧分(arc min);
W₁、W。 — 负载力，单位为牛顿(N);
L₁、L, - 基准到负载力作用点的距离，单位为米(m)。
更多内容 可以 GB-T 35089-2018 机器人用精密齿轮传动装置 试验方法. 进一步学习