基于LabVIEW的星齿行星减速器性能测试系统的设计

摘要

星齿行星减速器是一种将活齿传动与摆线针轮行星传动结合的新型减速器，由西安科技大学发明并于2002年3月授权获得国家专利（专利号02224579.0）。作为一种新型的减速器产品，星齿行星减速器的性能是否优良成为设计者十分关心的问题。设计者致力于设计一台具有效率高、噪声低、振动小、温升低的星齿行星减速器。但计算值是在理想状态下得到的，由于减速器结构等因素的影响，实际使用中星齿行星减速器很难达到理想的计算效率及其它设计参数。减速器的效率受加工精度和装配精度及使用条件等因素影响效率低于理论值，这就需要测量减速器的传动效率和相关参数，为星齿行星减速器的改进设计提供依据。因此，设计一套专门针对于星齿行星减速器性能的测试系统非常必要且有意义。随着虚拟仪器技术的发展和完善，运用虚拟仪器技术设计减速器的虚拟测试系统将会成为减速器测试的一种趋势。 本文首先介绍了减速器测试技术的发展现状以及星齿行星减速器基本工作原理，分析了减速器试验的内容和方法，确定减速器主要的被测参数；选用PCI-6014型数据采集卡、NB100型扭力变送器、E18-DSlONK型红外线光电开关、Pt100铂热电阻等器件，搭建了虚拟测试系统硬件平台；分析了星齿行星减速器主要参数的测试原理并进行计算，为下一步编程实现测试功能提供算法基础；运用LabVIEW图形化软件编程设计了一个应用于星齿行星减速器参数的虚拟测试系统，实现了对星齿行星减速器的输入输出转矩、输入输出转速、传动效率、温度、振动、噪声等主要参数的测试模块的设计，具有数据记录、波形显示、数据保存、数据分析处理等功能。 在现有的实验条件下，选用精度尽可能高的传统仪器对转速、振动、噪声、温度进行了实验验证，并将测试值作为近似准确值与虚拟测试系统的测试结果进行了对比、分析，从而得到该虚拟测试系统的测试值与近似准确值之间的误差。测试结果表明该虚拟测试系统在测试转速时误差比较大，并对该误差产生原因进行了分析。然而，测试结果还表明虚拟测试系统的振动、噪声、温度测试模块能满足测试功能的要求、符合《通用齿轮装置型式试验方法（JB/T5077-91）》规定对测试仪器精度的要求。该虚拟测试系统操作简单、界面友好、有很好的通用性。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题的提出及研究的意义

1.2减速器测试技术的发展现状

1.3本课题的主要研究内容

1.4论文结构

2星齿行星减速器性能测试原理及试验内容

2.1星齿行星减速器基本工作原理

2.2试验方法、内容的确定

2.3星齿行星减速器主要性能参数及测试原理

2.4试验台的构成

2.5本章小结

3虚拟测试系统硬件平台设计

3.1数据采集卡

3.2测点的选择

3.3各测试模块分析及设计

3.3.1扭力变送器

3.3.2光电开关

3.3.3 Pt100铂热电阻

3.3.4压电加速度传感器

3.3.5声级计

3.4本章小结

4虚拟测试系统软件设计

4.1虚拟仪器简介

4.2 LabVIEW软件平台简介

4.3信号处理分析

4.3.1采样定理

4.3.2相关分析

4.3.3频谱分析

4.3.4功率谱分析

4.3.5加窗处理

4.4软件实现

4.4.1采集和保存程序

4.4.2主程序

4.4.3信息显示程序

4.4.4机械效率测试

4.4.5振动测试

4.4.6温度测试

4.4.7噪声测试

4.5本章小结

5数据处理及结果分析

5.1转速测试实验

5.2振动测试实验

5.3噪声测试实验

5.4温度测试实验

5.5本章小结

6总结与展望

6.1总结

6.2展望

致 谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文