[0004] 本发明的目的是提供一种机器人球窝关节摩擦副的测试装置，能够在密封条件下模拟机器人球窝关节的运动并完成关节头摆动磨损测试和关节头自转磨损测试。
[0005] 本发明一种机器人球窝关节摩擦副的测试装置，包括密封装置、驱动装置、固定装置、加载装置、检测系统和计算机控制系统。
[0006] 所述的密封装置包括密封腔腔体；所述的密封腔室设有密封腔侧门，且密封腔侧门的内侧壁设置密封圈；第二旋转轴和加载轴同轴设置在密封腔腔体相对的两个面上，第一旋转轴与加载轴垂直设置；第一旋转轴和第二旋转轴均通过轴承支承在密封腔腔体上；加载轴与密封腔腔体构成滑动副；第一旋转轴、第二旋转轴以及加载轴位于密封腔室内的一端端面均开设有一体成型且沿周向均布的三个凹槽。
[0007] 所述的驱动装置包括第一伺服电机和第二伺服电机；第一伺服电机的输出轴通过第一联轴器连接第一旋转轴位于密封腔腔体腔外的一端，第二伺服电机的输出轴通过第二联轴器连接第二旋转轴位于密封腔腔体腔外的一端。
[0008] 所述的固定装置包括关节窝夹具和关节头夹具；所述关节窝夹具的底端端面开设有沿周向均布的三个定位凸台；所述关节头夹具的底端端面也开设有沿周向均布的三个定位凸台。
[0009] 所述的加载装置包括第三伺服电机；第三伺服电机的输出轴与丝杠通过第三联轴器连接，丝杠与螺母构成螺旋副；载荷加载轴套置在丝杠上，载荷加载轴位于密封腔腔外的一端端面与螺母固定。
[0010] 所述的检测系统包括速度传感器一、速度传感器二、压力传感器、灵敏电流检测计、精密电子天平、噪声传感器和振动传感器；速度传感器一测第一伺服电机的转速；速度传感器二测第二伺服电机的转速；压力传感器测量螺母对载荷加载轴的载荷大小；灵敏电流检测计检测由低压直流电源供电的关节窝电流变化；精密电子天平测量关节窝的磨损量。噪声传感器设置在密封腔室内；振动传感器测量关节窝的振动。
[0011] 所述的计算机控制系统由数据采集仪和计算机组成。数据采集仪通过无线通讯接收速度传感器一、速度传感器二、压力传感器、灵敏电流检测计、噪声传感器、振动传感器采集的数据，并经处理后传送到计算机；计算机控制第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机。
[0012] 该机器人球窝关节摩擦副的测试装置进行关节头转动磨损测试前制作一个球窝关节标定件，用精密电子天平称量球窝关节标定件的质量，然后进行如下预测试：关节头夹具夹紧球窝关节标定件的关节头，关节窝夹具夹紧球窝关节标定件的关节窝，打开密封腔侧门，使关节窝夹具的三个定位凸台分别套在加载轴的三个凹槽上，且关节窝夹具与加载轴固定；关节头夹具的三个定位凸台分别套在第二旋转轴的三个凹槽上，且关节头夹具与第二旋转轴固定；使球窝关节标定件的工作条件与被测球窝关节一致，启动第二伺服电机使关节头与关节窝对磨，精密电子天平在测试后再次测量球窝关节标定件的质量，得到球窝关节标定件的转动磨损量与灵敏电流检测计检测的电流的对应关系。设置不同对磨时间不断进行预测试，得到球窝关节标定件的转动磨损量与电流变化的离散关系曲线。
[0013] 该机器人球窝关节摩擦副的测试装置进行关节头转动磨损测试的过程具体如下：
[0014] 步骤一、用精密电子天平称量被测球窝关节的质量，关节头夹具夹紧被测球窝关节的关节头，关节窝夹具夹紧被测球窝关节的关节窝。
[0015] 步骤二、打开密封腔侧门，使关节窝夹具的三个定位凸台分别套在加载轴的三个凹槽上，且关节窝夹具与加载轴固定；关节头夹具的三个定位凸台分别套在第二旋转轴的三个凹槽上，且关节头夹具与第二旋转轴固定。灵敏电流检测计和振动传感器均置于关节窝上。
[0016] 步骤三、关闭密封腔侧门。
[0017] 步骤四、计算机设定第二伺服电机的转速，并设定第二伺服电机的转动时间从而设置对磨时间；数据采集仪采集压力传感器测得的数据，并反馈给计算机，计算机通过闭环控制螺母对载荷加载轴施加的载荷大小；启动第二伺服电机，对关节头和关节窝接触表面进行摩擦测试，数据采集仪将灵敏电流检测计、噪声传感器和振动传感器所测数据传到计算机，计算机处理后在显示器上显示振动加速度、噪声声压以及转动磨损量与时间的关系图。其中，转动磨损量与时间的关系是根据灵敏电流检测计检测的电流与时间的关系对照计算机存储的转动磨损量与电流变化的离散关系数据生成。
[0018] 步骤五、打开密封腔侧门，取下关节窝夹具和关节头夹具，取出关节头和关节窝。
[0019] 该机器人球窝关节摩擦副的测试装置进行关节头摆动磨损测试前制作一个球窝关节标定件，用精密电子天平称量球窝关节标定件的质量，然后进行如下预测试：关节头夹具夹紧球窝关节标定件的关节头，关节窝夹具夹紧球窝关节标定件的关节窝，打开密封腔侧门，使关节窝夹具的三个定位凸台分别套在第一旋转轴的三个凹槽上，且关节窝夹具与第一旋转轴固定；关节头夹具的三个定位凸台分别套在加载轴的三个凹槽上，且关节头夹具与加载轴固定；使球窝关节标定件的工作条件与被测球窝关节一致，启动第一伺服电机使关节头与关节窝对磨，精密电子天平在测试后再次测量球窝关节标定件的质量，得到球窝关节标定件的摆动磨损量与灵敏电流检测计检测的电流的对应关系。设置不同对磨时间不断进行预测试，便得到球窝关节标定件的摆动磨损量与电流变化的离散关系曲线。
[0020] 该机器人球窝关节摩擦副的测试装置进行关节头摆动磨损测试的过程具体如下：
[0021] 步骤一、用精密电子天平称量被测球窝关节的质量，关节头夹具夹紧被测球窝关节的关节头，关节窝夹具夹紧被测球窝关节的关节窝。
[0022] 步骤二、打开密封腔侧门，使关节窝夹具的三个定位凹槽分别套在第一旋转轴的三个凸台上，且关节窝夹具与第一旋转轴固定；关节头夹具的三个定位凹槽分别套在加载轴的三个凸台上，且关节头夹具与加载轴固定。灵敏电流检测计和振动传感器均置于关节窝上。
[0023] 步骤三、关闭密封腔侧门。
[0024] 步骤四、计算机设定第一伺服电机的转速，并设定第一伺服电机的转动时间从而设置对磨时间；数据采集仪采集压力传感器测得的数据，并反馈给计算机，计算机通过闭环控制螺母对载荷加载轴施加的载荷大小；启动第一伺服电机，对关节头和关节窝接触表面进行摩擦测试，数据采集仪将灵敏电流检测计、噪声传感器和振动传感器所测数据传送给计算机，计算机显示器显示振动加速度、噪声声压以及摆动磨损量与时间的关系图。其中，摆动磨损量与时间的关系是根据灵敏电流检测计检测的电流与时间的关系对照计算机存储的摆动磨损量与电流变化的离散关系数据生成。
[0025] 步骤五、打开密封腔侧门，松开关节窝夹具和关节头夹具，取出关节头和关节窝。
[0026] 进一步，数据采集仪采集速度传感器二测得的第二伺服电机转速，并反馈给计算机，计算机通过闭环控制第二伺服电机的转速。
[0027] 进一步，数据采集仪采集速度传感器一测得的第一伺服电机转速，并反馈给计算机，计算机通过闭环控制第一伺服电机的转速。
[0028] 本发明具有的有益效果：
[0029] 本发明装置结构简单，并能够实时显示测试结果；本发明使摩擦副完全处于密封环境下，通过伺服电机和丝杠结合可以使载荷施加更加准确，且可以在检测过程中改变载荷和转速，近乎真实模拟了使用环境，使测量结果更具参考价值；通过振动和噪声传感器实现对于摩擦振动和噪声的检测；还通过灵敏电流计实现了在不破坏配对关系情况下，对磨损量的动态测量，测试结果准确性较高；并且在同一套装置内可以完成球窝关节转动和摆动的测试。
