一种传动轴转矩标定方法

摘要

本发明公开了一种传动轴转矩标定方法，包括如下步骤：1）将待测传动轴安装于测试台架上；2）在传动轴上安装应变计无线测量系统；3）对传动轴施加转矩，通过应变计无线测量系统输出对应的电压值；4）建立传动轴转矩标定模型，解算得到标定系数。通过本发明公开的标定方法，能够方便快捷、准确可靠地标定传动轴的转矩。

主权项

一种传动轴转矩标定方法，其特征在于：包括如下步骤：1)将待测传动轴安装于测试台架上，该测试台架上具有加载电机、固定座、转矩传感器以及角度编码器；2)在传动轴上安装应变计无线测量系统，用于将传动轴的变形量通过应变桥测量后转换为电压信号，并通过无线方式为输出；3)通过控制加载电机逐级对传动轴施加转矩，通过转矩传感器和角度编码器测量所施加的转矩值以及传动轴的扭转角度,通过应变计无线测量系统输出对应的电压值；4)建立传动轴转矩标定模型：控制加载电机对待测传动轴施加转矩，将施加的转矩分为n级，则加载和卸载均可以得到n个测量点；设M_i(i＝1,2,……n)为加载过程中各级的转矩值，θ_i(i＝1,2,……n)为加载过程中各级的扭转角度，U_i(i＝1,2,……n)为各级加载过程中应变计无线测量系统测得的电压值，则在标定范围内待测传动轴的传递转矩，即加载转矩与待测传动轴输出应变的关系为：M＝a₁U+a₀，其中，a₀，a₁为常数，即加载过程的标定系数；为获取精确的标定系数，采用最小二乘法，计算方差$e_i^2={[M_i-(a_0+a_{1}U)]}^2$将方差求和：$S=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{e}_i^2=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{[M_i-(a_0+a_{1}U)]}^2---\left(1\right)$为使方差和S最小，则令式(1)分别对a₀和a₁求偏导数等于0有：$\left\{\begin{array}{c}\frac{\partial S}{\partial a_0}=0=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}-2[M_i-(a_0+a_1{U}_i)]\\ \frac{\partial S}{\partial a_1}=0=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}-2U_i[M_i-(a_0+a_1{U}_i)]\end{array}\right.---\left(2\right)$从而得到加载过程中待测传动轴的标定系数a_o和a₁值：$\left\{\begin{array}{c}{a}_0=\underset{n=1}{\overset{n}{\Sigma }}{M}_i-a_1\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{U}_i\\ a_1=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{M}_i{U}_i-\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{M}_i\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{U}_i}{n}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{U}_i^2-\frac{{\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{U}_i\right)}^2}{n}}\end{array}\right.$同理，得到卸载过程中待测传动轴的标定系数a'₀和a₁'值：$\left\{\begin{array}{c}{a}_0^{\prime }=\underset{n=1}{\overset{n}{\Sigma }}{M}_i^{\prime }-a_1^{\prime }\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{U}_i^{\prime }\\ a_1^{\prime }=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{M}_i^{\prime }{U}_i^{\prime }-\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{M}_i^{\prime }\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{U}_i^{\prime }}{n}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{U}_i^{\prime 2}-\frac{{\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{U}_i^{\prime }\right)}^2}{n}}\end{array}\right.;$通常，传动轴在使用过程中加载过程占了80％，卸载过程占了20％，因此通过加权得到待测传动轴的最终标定系数b和k,即：$\left\{\begin{array}{c}b=0.8a_0+0.2a_0^{\prime }\\ k=0.8a_1+0.2a_1^{\prime }\end{array}\right..$