CN107340142A - 换挡操作杆耐久试验设备及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种换挡操作杆耐久试验设备，包括换挡操作杆总成、固定架、安装板、动力机构和阻力机构，其中，固定架包括底座和固定台，固定台与底座的上端固定连接；安装板与底座的靠近固定台的一端固定连接，用于固定换挡操作杆总成；动力机构固定在固定台上，且与换挡操作杆总成的上端固定连接，用于为换挡操作杆总成换挡提供模拟动力；阻力机构固定于底座远离固定台的一端，且与换挡操作杆总成的下端固定连接，用于为换挡操作杆总成不同换挡强度提供模拟阻力。本发明中，动力机构给换挡操作杆总成提供换挡模拟动力，同时阻力机构提供换挡模拟阻力，采用编程自动执行直到操作杆失效，记录此时执行的次数并分析失效形式，为后续设计提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及汽车换挡操作杆测试领域，尤其涉及一种换挡操作杆耐久试验设备及试验方法。
背景技术
变速器操纵杆又称变速杆或换挡杆，是变速器的操纵装置。变速杆将变速器齿轮组合成不同接合关系的几个位置，称为挡位。由驾驶员操纵变速杆选定，当需要降低车速以增大牵引力时，挂入低级挡位；当需要提高车速时，挂入高级挡位；需要车辆倒行时，则挂入倒挡位；各挡齿轮都不接合时，称为空挡，空挡时变速器不转递动力。
挂挡(换挡)是指操作变速器操作杆，调整变速箱中齿轮之间的相互配合，改变齿轮***传动比，改变发动机曲轴的转矩及转速，以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种道路阻碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。
自动挡就是不需要驾驶者手动换挡，车辆会根据行驶的速度和交通情况自动选择合适的挡位行驶，一般的自动挡车辆变速箱有P、R、N、D、3、2、1几个挡位；而手动挡需用手拨动变速杆才能改变变速器内的齿轮啮合，从而改变传动比，达到变速的目的，手动挡车辆变速箱一般有1、2、3、4、5、N、R几个挡位。而汽车在行驶过程中，必然会经常操作换挡操作杆来适应不同路况的需求，长时间频繁的操作，会对换挡操作杆带来损坏。
疲劳失效是工程结构和机械失效的主要原因之一，引起疲劳失效的循环载荷的峰值往往小于根据断裂分析估算出来的“安全”载荷。因此开展结构疲劳寿命研究有着重要的工程意义。目前在国内一些主机厂针对于变速器操作杆的检验只是通过检具，进行几何尺寸，外观质量的检测，并通过手摇式进行感官判断，并不进行耐久试验，此种检测有很大的局限性，只能定性的判断产品件是否合格，不能定量的分析产品件失效时已操作的次数。
因此，设计一种换挡操作杆耐久试验设备及给出相应的试验方法是当务之急。
发明内容
本发明提供了一种换挡操作杆耐久试验设备及试验方法，以解决上述问题，能定量分析换挡操作杆失效时已操作的次数及时效形式。
本发明提供的换挡操作杆耐久试验设备，包括换挡操作杆总成，所述换挡操作杆耐久试验设备还包括：
固定架，包括底座和固定台，所述固定台与所述底座的上端固定连接；
安装板，所述安装板与所述底座的靠近所述固定台的一端固定连接，所述安装板用于固定所述换挡操作杆总成；
动力机构，固定于所述固定台上，且与所述换挡操作杆总成的上端固定连接，所述动力机构用于为所述换挡操作杆总成换挡提供模拟动力；
阻力机构，固定于所述底座上远离所述固定台的一端，且与所述换挡操作杆总成的下端固定连接，所述阻力机构用于为所述换挡操作杆总成不同换挡强度提供模拟阻力。
如上所述的换挡操作杆耐久试验设备，其特征在于，所述动力机构包括X向驱动元件、Y向驱动元件、X向导板和Y向导板；
所述Y向驱动元件与所述固定台的上端固定连接；
所述Y向导板与所述Y向驱动元件的旋转轴通过螺纹活动连接，且所述Y向导板能在所述Y向驱动元件的旋转轴上沿Y轴运动；
所述X向驱动元件与所述Y向导板固定连接；
所述X向导板的第一端与所述X向驱动元件的旋转轴通过螺纹活动连接，所述X向导板能在所述X向驱动元件的旋转轴上沿X轴运动，所述X向导板的另一端与所述换挡操作杆总成的上端固定连接。
如上所述的换挡操作杆耐久试验设备，其特征在于，所述阻力机构包括两制动元件、两制动导板和两连接钢丝；
两所述制动元件与所述底座远离所述固定台的一端固定连接；
两所述制动导板与所述底座远离所述固定台的一端滑动连接，所述制动导板的上端均固定设置有齿条，所述齿条分别与所述制动元件的齿轮相配合，且所述制动导板能能在所述制动元件的作用下沿X轴运动；
两所述连接钢丝的一端与所述换挡操作杆总成的下端固定连接，另一端分别与两所述制动导板固定连接，且两所述制动元件通过所述制动导板和所述连接钢丝为所述换挡操作杆总成换挡提供模拟阻力。
如上所述的换挡操作杆耐久试验设备，其特征在于，还包括连接组件，所述X向导板的第二端通过所述连接组件与所述换挡操作杆总成的上端固定连接。
如上所述的换挡操作杆耐久试验设备，其特征在于，所述连接组件包括挡位固定圈、弹簧和连接器；
所述挡位固定圈通过所述弹簧与所述换挡操作杆总成固定连接；
所述连接器的上端与所述X向导板的第二端固定连接，下端与所述挡位固定圈固定连接。
如上所述的换挡操作杆耐久试验设备，其特征在于，还包括压力传感器，所述压力传感器固定安装在所述制动导板与所述连接钢丝之间，所述压力传感器用于监测模拟阻力大小。
如上所述的换挡操作杆耐久试验设备，其特征在于，还包括四个安装板连杆，所述安装板通过四个所述安装板连杆与所述固定架中部固定连接，四个所述安装板连杆用于调节所述安装板与所述固定架之间的安装距离。
如上所述的换挡操作杆耐久试验设备，其特征在于，所述X向驱动元件和Y向驱动元件均为伺服电机，所述制动元件为磁粉制动器。
本发明还提供了换挡操作杆耐久试验的试验方法，其特征在于，所述试验方法采用上述任一项所述的换挡操作杆耐久试验设备进行，所述换挡操作杆耐久试验的试验方法包括：
步骤S1：将换挡操作杆总成固定在安装板上；
步骤S2：控制动力机构与阻力机构为换挡操作杆总成提供对应挡位的模拟动力和模拟阻力；
步骤S3：控制换挡操作杆总成执行换挡操作程序直至换挡操作杆失效；
步骤S4：记录换挡操作杆失效时执行程序的次数；
步骤S5：分析换挡操作杆总成的失效形式。
如上所述的换挡操作杆耐久试验的试验方法，其特征在于，步骤S2具体包括：控制动力机构与阻力机构为换挡操作杆总成提供对应挡位的模拟动力和模拟阻力；
同时控制压力传感器监测所述阻力机构提供的模拟阻力的大小。
本发明提供的换挡操作杆耐久试验设备，包括换挡操作杆总成、固定架、安装板、动力机构、阻力机构，其中，固定架包括底座和固定台，固定台与底座的上端固定连接；安装板与底座的靠近固定台的一端固定连接，用于固定换挡操作杆总成；动力机构固定在固定台上，且与换挡操作杆总成的上端固定连接，动力机构用于为换挡操作杆总成换挡提供模拟动力；阻力机构固定于底座上远离固定台的一端，且与换挡操作杆总成的下端固定连接，阻力机构用于为换挡操作杆总成不同换挡强度提供模拟阻力。本发明中，动力机构给换挡操作杆总成模拟换挡提供模拟动力，同时阻力机构提供换挡模拟阻力，采用编程自动执行直到操作杆失效，记录此时执行的次数并分析失效形式，为后续设计提供依据。
附图说明
图1为本发明实施例提供的换挡操作杆耐久试验设备的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的换挡操作杆耐久试验设备的动力机构的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的换挡操作杆耐久试验设备的换挡操作杆总成安装的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的换挡操作杆耐久试验设备的阻力机构的结构示意图。
附图标记说明：
100-换挡操作杆总成 200-固定架 210-底座
220-固定台 300-安装板 400-动力机构
410-X向驱动元件 411-X向丝杆 420-Y向驱动元件
421-Y向丝杆 422-联轴器 430-X向导板
440-Y向导板 441-第二导向杆 450-第一安装板
451-第一导向杆 500-阻力机构 510-制动元件
520-制动导板 521-齿条 522-滑轨
530-连接钢丝 540-钢丝连接杆 550-过线槽板
560-钢丝压板 600-连接组件 610-挡位固定圈
620-弹簧 630-连接器 700-压力传感器
710-传感器连接板 800-安装板连杆
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
图1为本发明实施例提供的换挡操作杆耐久试验设备的结构示意图，图2为本发明实施例提供的换挡操作杆耐久试验设备的动力机构的结构示意图，图3为本发明实施例提供的换挡操作杆耐久试验设备的换挡操作杆总成安装的结构示意图，图4为本发明实施例提供的换挡操作杆耐久试验设备的阻力机构的结构示意图。如图1至图4所示，本发明实施例提供的换挡操作杆耐久试验设备，包括换挡操作杆总成100、固定架200、安装板300、动力机构400和阻力机构500。
其中，固定架200包括底座210和固定台220，固定台220与底座210的上端固定连接；安装板300与底座210的靠近固定台220的一端固定连接，安装板300用于固定换挡操作杆总成100；动力机构400固定在固定台200上，且与换挡操作杆总成100的上端固定连接，用于为换挡操作杆总成100换挡提供模拟动力；阻力机构500固定在底座210上远离固定台220的一端，且与换挡操作杆总成100的下端固定连接，用于为换挡操作杆总成100不同换挡强度提供模拟阻力。本发明实施例中，动力机构400为换挡操作杆总成100换挡提供模拟动力，具体的，动力机构400可以提供换挡操作杆总成100的上端沿X轴、Y轴运动，从而完成挂档、换挡的动作，同时使用阻力机构500提供换挡需要的模拟阻力，采用动力机构400和阻力机构500配合模拟实际驾驶中换挡操作，通过编制相应的执行程序自动执行换挡操作，直至换挡操作杆失效，此时记录换挡操作次数，同时分析操作杆的失效形式，为后续的设计提供理论依据，延长换挡操作杆的使用寿命，保证换挡操作杆的使用安全。
进一步地，动力机构400包括X向驱动元件410、Y向驱动元件420、X向导板430和Y向导板440；其中，Y向驱动元件420与固定台220的上端固定连接；Y向导板440与Y向驱动元件420的旋转轴通过螺纹活动连接，且Y向导板440能在Y向驱动元件420的旋转轴上沿Y轴运动；X向驱动元件410与Y向导板440固定连接；X向导板430的第一端与X向驱动元件410的旋转轴通过螺纹活动连接，X向导板430能在X向驱动元件410的旋转轴上沿X轴运动，X向导板430的另一端与换挡操作杆总成100的上端固定连接。
本领域技术人员可以理解的是，还可以设置第一安装板450，第一安装板450与固定台220固定连接，Y向驱动元件420通过第一安装板450与固定台220固定连接，同时第一安装板450的两侧均固定设置有第一导向杆451，第一导向杆451用于给Y向导板440运动提供导向，可以使得Y向导板440沿Y轴的运行更为平稳。优选地，在Y向导板440上也固定设置有两第二导向杆441，第二导向杆441用于给X向导板的运动提供导向，可以使得X向导板430沿X轴运行更为平稳。
优选地，X向驱动元件410和Y向驱动元件420分别可通过X向丝杆411及Y向丝杠421与X向导板430和Y向导板440通过螺纹活动链接。具体地，Y向驱动元件420通过联轴器422与Y向丝杆421固定连接，Y向丝杆421与Y向导板440通过螺纹连接，当Y向驱动元件420启动，带动Y向丝杆421旋转，由于Y向丝杆421与Y向驱动元件之间是固定连接的，相对地，Y向导板440会沿Y向丝杆421(即Y轴)运动。同样的设置X向丝杆411，从而使得X向导板430能沿X向丝杆411(即X轴)运动，又因为X向驱动元件410整体安装在Y向导板440上，即可使得X向导板430能在Y轴上也可以运动，从而就能使X向导板430的第二端能顺利的模拟出驾驶中换挡的动作。
进一步地，阻力机构500包括两制动元件510、两制动导板520和两连接钢丝530，两制动元件510与底座210远离固定台220的一端固定连接；两制动导板520与底座210远离固定台220的一端滑动连接，制动导板520的上端均固定设置有齿条521，齿条521分别与制动元件510的齿轮相配合，且制动导板520能在制动元件510的作用下沿X轴运动；两连接钢丝530的一端与换挡操作杆总成100的下端固定连接，另一端分别与两制动导板520固定连接，且两制动元件510通过制动导板520和连接钢丝530为换挡操作杆总成100换挡提供模拟阻力。当需要提供不同换挡阻力时，只需通过控制制动元件510使制动导板520沿X轴运动，由于制动导板520通过连接钢丝530与换挡操作杆总成100的下端固定连接，从而就能给换挡操作杆总成100运动提供相应的模拟阻力。
具体地，可以在制动导板520与底座210之间设置滑轨522，制动导板520可以沿着滑轨522的X轴运动，从而降低制动导板520与底座210之间的摩擦，同时滑轨522还可以为制动导板520的运动提供导向，使得制动导板520只能沿X轴运动，从而保证了制动导板520的运行平稳。
同时，为了使得阻力机构500提供的阻力更为均匀平稳，可以在连接钢丝530与制动导板520之间设置一具有弹性的钢丝连接杆540，钢丝连接杆540的一端与连接钢丝530固定连接，另一端与制动导板520固定连接。
为了防止操作换挡操作杆总成100换挡时，引起连接钢丝530整体的窜动，可以在底座210上固定设置过线槽板550和钢丝压板560，两连接钢丝530先穿过过线槽板550，然后再使用钢丝压板560压住连接钢丝530与钢丝连接杆540的连接处。进一步地，本发明实施例提供的换挡操作杆耐久试验设备还包括连接组件600，X向导板430的第二端通过连接组件600与换挡操作杆总成100的上端固定连接。连接组件600包括挡位固定圈610、弹簧620和连接器630。挡位固定圈610通过弹簧620与换挡操作杆总成100固定连接，连接器630的上端与X向导板430的第二端固定连接，下端与挡位固定圈610固定连接。设置弹簧620，可以避免换挡操作杆总成100的上端与X向导板430之间的刚性接触，从而避免了因刚性接触导致的损坏。同时，设置连接组件600，当需要对不同换挡操作杆总成100进行试验时，能方便的更换。
进一步地，本发明实施例提供的换挡操作杆耐久试验设备还包括压力传感器700，压力传感器700固定安装在制动导板510与连接钢丝530之间，压力传感器700用于监测模拟阻力大小。
另外，为了保证压力传感器700测量的准度，还可以在压力传感器700与连接钢丝530之间设置传感器连接板710，设置传感器连接板710可以使得压力传感器700受力点更为精确。
进一步地，本发明实施例提供的换挡操作杆耐久试验设备还包括四个安装板连杆800，安装板300通过四个安装板连杆800与底座210靠近固定台220的一端固定连接，四个安装板连杆800用于调节安装板300与底座210之间的安装距离。当需要试验不同型号换挡操作杆总成100时，只需通过安装板连杆800调节安装板300与底座210之间的距离，以适应不同型号换挡操作杆总成100的高度，增加了本实施例的通用性。
进一步地，X向驱动元件410和Y向驱动元件420均为伺服电机，制动元件510为磁粉制动器。使用伺服电机作为驱动元件，可以精确的控制其运行的位置，从而能保证换挡的顺利操作。采用磁粉制动器作为阻力机构500的动力源，可以快速的响应，保证模拟阻力能及时提供，使得本发明实施例更接近实际。
进一步地，本发明实施例还提供了一种操作杆耐久试验的试验方法，该方法采用本发明任意实施例提供的换挡操作杆耐久试验设备进行，该试验方法包括步骤S1：将换挡操作杆总成100固定在安装板300上；
步骤S2：控制动力机构400与阻力机构500为换挡操作杆总成100提供对应挡位的模拟动力和模拟阻力；
步骤S3：控制换挡操作杆总成100执行换挡操作程序直至换挡操作杆失效；
步骤S4：记录换挡操作杆失效时执行程序的次数；
步骤S5：分析换挡操作杆总成100的失效形式。
进一步地，本发明实施例提供的换挡操作杆耐久试验的试验方法，步骤S2具体包括：控制动力机构400与阻力机构500为换挡操作杆总成100提供对应挡位的模拟动力和模拟阻力；同时控制压力传感器700监测阻力机构500提供的模拟阻力的大小。使用压力传感器700监测模拟阻力的大小，可以更科学的模拟出实际操作中换挡阻力，使得试验得出的数据更具有真实性。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种换挡操作杆耐久试验设备，其特征在于，包括换挡操作杆总成，所述换挡操作杆耐久试验设备还包括：
固定架，包括底座和固定台，所述固定台与所述底座的上端固定连接；
安装板，所述安装板与所述底座的靠近所述固定台的一端固定连接，所述安装板用于固定所述换挡操作杆总成；
动力机构，固定于所述固定台上，且与所述换挡操作杆总成的上端固定连接，所述动力机构用于为所述换挡操作杆总成换挡提供模拟动力；
阻力机构，固定于所述底座上远离所述固定台的一端，且与所述换挡操作杆总成的下端固定连接，所述阻力机构用于为所述换挡操作杆总成不同换挡强度提供模拟阻力。
2.根据权利要求1所述的换挡操作杆耐久试验设备，其特征在于，所述动力机构包括X向驱动元件、Y向驱动元件、X向导板和Y向导板；
所述Y向驱动元件与所述固定台的上端固定连接；
所述Y向导板与所述Y向驱动元件的旋转轴通过螺纹活动连接，且所述Y向导板能在所述Y向驱动元件的旋转轴上沿Y轴运动；
所述X向驱动元件与所述Y向导板固定连接；
所述X向导板的第一端与所述X向驱动元件的旋转轴通过螺纹活动连接，所述X向导板能在所述X向驱动元件的旋转轴上沿X轴运动，所述X向导板的另一端与所述换挡操作杆总成的上端固定连接。
3.根据权利要求1所述的换挡操作杆耐久试验设备，其特征在于，所述阻力机构包括两制动元件、两制动导板和两连接钢丝；
两所述制动元件与所述底座远离所述固定台的一端固定连接；
两所述制动导板与所述底座远离所述固定台的一端滑动连接，所述制动导板的上端均固定设置有齿条，所述齿条分别与所述制动元件的齿轮相配合，且所述制动导板能在所述制动元件的作用下沿X轴运动；
两所述连接钢丝的一端与所述换挡操作杆总成的下端固定连接，另一端分别与两所述制动导板固定连接，且两所述制动元件通过所述制动导板和所述连接钢丝为所述换挡操作杆总成换挡提供模拟阻力。
4.根据权利要求2所述的换挡操作杆耐久试验设备，其特征在于，还包括连接组件，所述X向导板的第二端通过所述连接组件与所述换挡操作杆总成的上端固定连接。
5.根据权利要求4所述的换挡操作杆耐久试验设备，其特征在于，所述连接组件包括挡位固定圈、弹簧和连接器；
所述挡位固定圈通过所述弹簧与所述换挡操作杆总成固定连接；
所述连接器的上端与所述X向导板的第二端固定连接，下端与所述挡位固定圈固定连接。
6.根据权利要求3所述的换挡操作杆耐久试验设备，其特征在于，还包括压力传感器，所述压力传感器固定安装在所述制动导板与所述连接钢丝之间，所述压力传感器用于监测模拟阻力大小。
7.根据权利要求1所述的换挡操作杆耐久试验设备，其特征在于，还包括四个安装板连杆，所述安装板通过四个所述安装板连杆与所述底座靠近所述固定台的一端固定连接，四个所述安装板连杆用于调节所述安装板与所述底座之间的安装距离。
8.根据权利要求2-7任一项所述的换挡操作杆耐久试验设备，其特征在于，所述X向驱动元件和Y向驱动元件均为伺服电机，所述制动元件为磁粉制动器。
9.一种换挡操作杆耐久试验的试验方法，其特征在于，所述试验方法采用权利要求1-8中任一项所述的换挡操作杆耐久试验设备进行，所述换挡操作杆耐久试验的试验方法包括：
步骤S1：将换挡操作杆总成固定在安装板上；
步骤S2：控制动力机构与阻力机构为换挡操作杆总成提供对应挡位的模拟动力和模拟阻力；
步骤S3：控制换挡操作杆总成执行换挡操作程序直至换挡操作杆失效；
步骤S4：记录换挡操作杆失效时执行程序的次数；
步骤S5：分析换挡操作杆总成的失效形式。
10.根据权利要求9所述的换挡操作杆耐久试验的试验方法，其特征在于，步骤S2具体包括：控制动力机构与阻力机构为换挡操作杆总成提供对应挡位的模拟动力和模拟阻力；
同时控制压力传感器监测所述阻力机构提供的模拟阻力的大小。
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