專利名稱：一種扭矩測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動力傳輸技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種扭矩測量儀。
背景技術(shù)：
扭矩是機(jī)械量中的一個重要參數(shù)，現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)扭矩測量方式主要包括應(yīng)變法測量、相位差法測量和壓磁法扭矩測量。應(yīng)變法扭矩測量當(dāng)轉(zhuǎn)軸受扭矩作用時轉(zhuǎn)軸表面會發(fā)生形變，通過應(yīng)變片對形變的測量可以得到轉(zhuǎn)軸表面剪應(yīng)力狀態(tài)，進(jìn)而可獲得轉(zhuǎn)軸上的扭矩。該種方式中，應(yīng)變片隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，而測量記錄裝置是固定的，因而需要將應(yīng)變片獲得的測量值傳輸至測量記錄裝置上，而無論是接觸式還是無線式的傳輸方式，都容易引入干擾和誤差，導(dǎo)致最終記錄的應(yīng)力與實際應(yīng)力存在偏差，由此獲得的扭矩也存在偏差。相位差法扭矩測量當(dāng)轉(zhuǎn)軸承受扭矩時，轉(zhuǎn)軸的兩端會產(chǎn)生正比于扭矩的扭轉(zhuǎn)角，通過對扭轉(zhuǎn)角的測量能夠獲得轉(zhuǎn)軸上的扭矩信息。該測量設(shè)備主要采用一短軸，短軸安裝于被測的轉(zhuǎn)軸上，短軸的兩端均安裝齒輪，齒輪的外側(cè)安裝檢測線圈，短軸帶動齒輪旋轉(zhuǎn)時，兩齒輪齒頂和齒谷交替周期性地掃過線圈底部，使得線圈磁通量產(chǎn)生周期性變化，可以獲得波形。短軸受到扭矩作用時，兩線圈的波形的相位差會發(fā)生變化，通過相位差變化的分析即可獲取扭轉(zhuǎn)角。該測量方式依靠齒輪相位差獲取轉(zhuǎn)軸的扭轉(zhuǎn)角，而齒輪相位信號在低轉(zhuǎn)速時輸出信號的幅值變低，會帶來較大的測量誤差，故該種檢測方式不適合低速轉(zhuǎn)軸的扭矩測量。此外，為了獲得較好的波形，提高分辨率，短軸、齒輪等構(gòu)件的尺寸不能太小，故該類型的測量設(shè)備存在著體積較大、不易安裝、低速性能不理想的缺點。壓磁式扭矩測量轉(zhuǎn)軸受扭矩的扭轉(zhuǎn)作用時，轉(zhuǎn)軸的導(dǎo)磁率會發(fā)生變化，通過測量磁導(dǎo)率的變化來測量軸上扭矩的變化。該測量方式要求轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)過程不出現(xiàn)徑向跳動，否則鐵芯與轉(zhuǎn)軸間隙改變，會造成較大的測量誤差。有鑒于此，如何提供一種測量精度高的扭矩測量儀，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供一種扭矩測量儀，該扭矩測量儀通過檢測外齒圈的切向壓力即可獲得扭矩，提高了測量精度和可靠性。為達(dá)到本發(fā)明的第一目的，本發(fā)明提供一種扭矩測量儀，包括行星齒輪機(jī)構(gòu)，行星齒輪機(jī)構(gòu)包括太陽輪、外齒圈，和行星架；所述太陽輪和所述行星架二者中，一者為扭矩輸入端，另一者為扭矩輸出端；還包括檢測所述外齒圈切向壓力的壓力檢測元件。優(yōu)選地，還包括殼體和基座，所述殼體相對于所述基座固定；所述外齒圈嵌套于所述殼體內(nèi)，所述外齒圈的外周和所述殼體的內(nèi)壁二者中的一者設(shè)有凹槽，另一者連接插銷，所述插銷插入所述凹槽內(nèi)；所述壓力檢測元件設(shè)于所述插銷的側(cè)面與所述凹槽側(cè)壁之間，且所述壓力檢測元件沿所述殼體或所述外齒圈的周向設(shè)置。
優(yōu)選地，還包括基座，所述外齒圈的外周和所述基座二者中的一者設(shè)有凹槽，另一者連接插銷，所述插銷插入所述凹槽內(nèi)；所述壓力檢測元件設(shè)于所述插銷的側(cè)面與所述凹槽側(cè)壁之間，且所述壓力檢測元件沿所述殼體或所述外齒圈的周向設(shè)置。優(yōu)選地，所述壓力檢測元件為壓力傳感器，所述插銷的兩側(cè)和所述凹槽側(cè)壁之間均設(shè)有所述壓力傳感器。優(yōu)選地，所述凹槽設(shè)于所述殼體的內(nèi)壁，所述插銷設(shè)置于所述外齒圈的外周。
優(yōu)選地，所述插銷沿所述外齒圈的徑向延伸。優(yōu)選地，所述插銷的數(shù)目為兩個或兩個以上，且沿所述外齒圈的外周均布；所述殼體的內(nèi)壁設(shè)有與各所述插銷對應(yīng)的所述凹槽。優(yōu)選地，所述插銷的數(shù)目為八個。本發(fā)明提供的扭矩測量儀，包括行星齒輪機(jī)構(gòu)，行星齒輪機(jī)構(gòu)包括太陽輪、外齒圈，和行星架；所述太陽輪和所述行星架二者中，一者為扭矩輸入端，另一者為扭矩輸出端；還包括檢測所述外齒圈切向壓力的壓力檢測元件。該發(fā)明將轉(zhuǎn)軸的輸入或輸出扭矩通過扭矩測量儀進(jìn)行測量時，可以將旋轉(zhuǎn)扭矩的測量轉(zhuǎn)化為壓力的測量，相較于應(yīng)變測量、相位角測量、壓磁式測量等方法，該扭矩測量儀的測量方式具有操作簡單、成本低廉、重復(fù)性好、可靠性高等優(yōu)點，且壓力測量方式的技術(shù)更為成熟，能夠保證較高的測量精度。此外，該扭矩測量儀對扭矩的測量與轉(zhuǎn)速無關(guān)，故可實現(xiàn)從靜扭矩測量到高速動扭矩測量，且測量量程和測量精度不受轉(zhuǎn)速影響。另，還可以通過增加壓力檢測元件數(shù)目的方式提高扭矩測量儀的測量量程，在不影響測量精度的前提下，實現(xiàn)高扭矩的測量。


圖I為本發(fā)明所提供扭矩測量儀一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中A部位的局部放大示意圖；圖3為圖I中外齒圈受到順時針扭矩時壓力傳感器的受力分析原理圖。圖1-3 中21基座、22殼體、221凹槽、23太陽輪、24行星架、25行星齒輪、26外齒圈、261插銷、27壓力傳感器。
具體實施例方式本發(fā)明的核心為提供一種扭矩測量儀，該扭矩測量儀通過檢測外齒圈的切向壓力即可獲得扭矩，提高了測量精度和可靠性。為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。請參考圖I和圖2，圖I為本發(fā)明所提供扭矩測量儀一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中A部位的局部放大示意圖。該實施例中的扭矩測量儀包括行星齒輪機(jī)構(gòu)，該行星齒輪機(jī)構(gòu)包括行星架24、太陽輪23，以及外齒圈26。行星架24上的行星齒輪25與太陽輪23嚙合，外齒圈26與行星齒輪25嚙合，圖I和圖2為結(jié)構(gòu)簡圖，并未示出用于嚙合的齒結(jié)構(gòu)。測量扭矩時，扭矩自太陽輪23輸入、行星架24輸出，或自行星架24輸入、太陽輪23輸出。
該扭矩測量儀還包括基座21和殼體22，外齒圈26嵌套于殼體22內(nèi)，圖中，整個行星齒輪機(jī)構(gòu)均位于殼體22的內(nèi)部。外齒圈26的外周設(shè)有四個插銷261,插銷261可以與外齒圈26加工為一體，或?qū)⒉邃N261固定在外齒圈26上。殼體22的內(nèi)壁設(shè)有四個凹槽221，四個插銷261可以分別插入與之位置對應(yīng)的凹槽221內(nèi)。插銷261的側(cè)面和凹槽221的側(cè)壁之間設(shè)有壓力傳感器27。當(dāng)太陽輪23和行星架24分別與輸入軸、輸出軸，或輸出軸、輸入軸連接時，外齒圈26會受到扭矩作用。假設(shè)太陽輪23、行星架24、外齒圈26的轉(zhuǎn)速分別為N1、N2、N3，扭矩分別為T1、T2、T3，外齒圈26與太陽輪23齒數(shù)比為a，由行星齒輪機(jī)構(gòu)的特性易知轉(zhuǎn)速和扭矩有如下關(guān)系

權(quán)利要求
1.一種扭矩測量儀，其特征在于，包括行星齒輪機(jī)構(gòu)，行星齒輪機(jī)構(gòu)包括太陽輪、外齒圈，和行星架；所述太陽輪和所述行星架二者中，一者為扭矩輸入端，另一者為扭矩輸出端；還包括檢測所述外齒圈切向壓力的壓力檢測元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的扭矩測量儀，其特征在于，還包括殼體和基座，所述殼體相對于所述基座固定；所述外齒圈嵌套于所述殼體內(nèi)，所述外齒圈的外周和所述殼體的內(nèi)壁二者中的一者設(shè)有凹槽，另一者連接插銷，所述插銷插入所述凹槽內(nèi)；所述壓力檢測元件設(shè)于所述插銷的側(cè)面與所述凹槽側(cè)壁之間，且所述壓力檢測元件沿所述殼體或所述外齒圈的周向設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的扭矩測量儀，其特征在于，還包括基座，所述外齒圈的外周和所述基座二者中的一者設(shè)有凹槽，另一者連接插銷，所述插銷插入所述凹槽內(nèi)；所述壓力檢測元件設(shè)于所述插銷的側(cè)面與所述凹槽側(cè)壁之間，且所述壓力檢測元件沿所述殼體或所述外齒圈的周向設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的扭矩測量儀，其特征在于，所述壓力檢測元件為壓力傳感器，所述插銷的兩側(cè)和所述凹槽側(cè)壁之間均設(shè)有所述壓力傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的扭矩測量儀，其特征在于，所述凹槽設(shè)于所述殼體的內(nèi)壁，所述插銷設(shè)置于所述外齒圈的外周。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的扭矩測量儀，其特征在于，所述插銷沿所述外齒圈的徑向延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的扭矩測量儀，其特征在于，所述插銷的數(shù)目為兩個或兩個以上，且沿所述外齒圈的外周均布；所述殼體的內(nèi)壁設(shè)有與各所述插銷對應(yīng)的所述凹槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的扭矩測量儀，其特征在于，所述插銷的數(shù)目為八個。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種扭矩測量儀，包括行星齒輪機(jī)構(gòu)，行星齒輪機(jī)構(gòu)包括太陽輪、外齒圈，和行星架；所述太陽輪和所述行星架二者中，一者為扭矩輸入端，另一者為扭矩輸出端；還包括檢測所述外齒圈切向壓力的壓力檢測元件。該扭矩測量儀對轉(zhuǎn)軸的輸入或輸出扭矩進(jìn)行測量時，可以將旋轉(zhuǎn)扭矩的測量轉(zhuǎn)化為壓力的測量，相較于應(yīng)變測量、相位角測量、壓磁式測量等方法，該扭矩測量儀的測量方式具有操作簡單、成本低廉、重復(fù)性好、可靠性高等優(yōu)點，且壓力測量方式的技術(shù)更為成熟，能夠保證較高的測量精度。此外，該扭矩測量儀對扭矩的測量與轉(zhuǎn)速無關(guān)，故可實現(xiàn)從靜扭矩測量到高速動扭矩測量，且測量范圍與測量精度不受轉(zhuǎn)速影響。
文檔編號G01L3/02GK102620875SQ20121010257
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月9日
發(fā)明者孫強(qiáng), 王宏宇, 韓爾樑 申請人:濰柴動力股份有限公司