CN109141915A - 一种方向盘控制辅助手柄疲劳试验机 - Google Patents

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蔡正龙
崔利贞
庞长富
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    • G—PHYSICS
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    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

本发明涉及一种方向盘控制辅助手柄疲劳试验机，包括工作台面、伺服电机、减速机、同步带传动机构、压力传感器、接近传感器、连杆机构和夹具等。所述伺服电机通过联轴器连接连杆机构并驱动主动曲柄旋转，主动曲柄旋转并带动两轴上的同步带轮使得从动曲柄旋转；连杆在主、从动曲柄的作用下做稳定的水平左右移动，连杆的一端固定夹具，夹具夹住手柄，所述连杆在伺服电机驱动下实现往复稳定的左右平动实现手柄的自转和绕转盘中心的旋转运动，从而实现手柄的疲劳测试。该装置可用于不同款式的方向盘控制辅助手柄的疲劳测试。

Description

一种方向盘控制辅助手柄疲劳试验机
技术领域
本发明涉及一种方向盘控制辅助手柄疲劳试验机。
背景技术
目前，残疾人手动驾驶汽车操作方向盘通常是在方向盘上加装一个可旋转的球形手柄，残疾人可单手通过球形手柄控制方向盘的旋转，达到操控方向盘的目的。在设计开发过程中，设计人员需要对加装在方向盘上的球形手柄进行多种测试。第一是进行静载荷试验，即将方向盘控制辅助手柄固定在支架上，沿手柄运动方向对其施加120N±10N静载荷，保持30s；第二是进行疲劳试验，即将方向盘控制辅助手柄固定在支架上，沿着手柄运动方向在相同速率下从左至右，对其施加50N±5N循环载荷，频率不超过1Hz，循环250000次；两种试验后，任何部件均应无裂缝、断裂和明显变形等损坏，其中疲劳测试显的尤为重要。
目前，国内对方向盘控制辅助手柄进行疲劳测试方法主要是利用电缸或气缸推动滑块直线往复运动，也就是曲柄滑块机构，对方向盘控制辅助手柄做疲劳试验。这种方法利用了曲柄滑块机构，但曲柄滑块机构存在死点，在死点的位置存在运动方向的不确定性和运动卡顿，影响了疲劳试验的进行以及试验数据的不准确。
发明内容
本发明的目的是在于克服现有设备上的死点问题，提供一种方向盘控制辅助手柄疲劳试验机，可用于对辅助肢体残疾人驾驶汽车操作的方向盘辅助手柄进行疲劳测试，实现对手柄施加所需的力，按照一定的频率绕转盘相对转动的疲劳测试。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种方向盘控制辅助手柄疲劳试验机，包括工作台面、定位板、转盘支撑座、转盘、可调轴、夹具、手柄、连接板甲、压力传感器、连接板乙、连杆、连接轴乙、从动曲柄、连接轴甲、主动曲柄、接近传感器、传感器固定架、轴甲、张紧轮支撑座、调整螺丝、螺丝调整座、减速机、伺服电机、张紧轮、同步带、轴乙、同步带轮，所述定位板固定在工作台面上，所述转盘支撑座安装在定位板上，能够在定位板上通过定位槽左右调整后固定；所述转盘通过轴承与转盘支撑座固定，转盘上开有T型槽，可调轴与转盘通过T螺母连接，且能够通过调整T螺母在T型槽中的位置调整可调轴与转盘中心的距离；所述手柄与可调轴固定，所述夹具固定在可调轴上，并将手柄夹紧；所述夹具依次与连接板甲、压力传感器、连接板乙连接后，连接板乙与连杆固定连接；所述主动曲柄与从动曲柄结构相同，分别通过连接轴甲与连接轴乙连接连杆，从而，主动曲柄、从动曲柄、连接轴甲、连接轴乙、连杆组成一个平行四边形的连杆机构；所述张紧轮安装固定于张紧轮支撑座上，张紧轮支撑座安装在定位板上，能够在定位板上通过定位槽前后调整后固定，用于调整同步带张紧；所述螺丝调整座固定在工作台面上，调整螺丝一端拧入螺丝调整座上，另一端卡入张紧轮支撑座上，通过手动旋转调整螺丝调整张紧轮支撑座的前后移动，从而对同步带进行张紧；所述主动曲柄通过轴甲连接同步带轮，所述从动曲柄通过轴乙连接同步带轮，两同步带轮之间通过同步带连接传动；所述伺服电机通过减速机连接轴甲；所述接近传感器通过传感器固定架固定在定位板的端部；所述伺服电机驱动连杆机构上的主动曲柄和从动曲柄作同步旋转运动，主动曲柄和从动曲柄驱动连杆做水平往复左右移动，所述连杆驱动手柄绕转盘中心旋转运动，且手柄完成自转，完成手柄的疲劳测试。
本发明与现有技术相比较，具有如下优点：
本发明实现对方向盘控制辅助手柄的疲劳测试，用伺服电机带动双曲柄机构运动，在两曲柄和连杆处于直线位置时，从动曲柄的运动具有微小的不确定性，在此基础上，增加了同步带轮，解决了现有设备的运动不确定性与卡顿的问题，保证了测试了流畅进行；该测试机能使球形手柄绕着转盘按一定的频率做相对旋转运动，类似于人手操控球形手柄绕着汽车方向盘转动，实现了测试的准确性。该试验机有多个可调部分对不同款式的方向盘辅助手柄均可测试，应用范围广。
附图说明
图1是方向盘控制辅助手柄疲劳试验机总体结构示意图。
具体实施方式
下面通过优选具体实施例结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种方向盘控制辅助手柄疲劳试验机，包括工作台面1、定位板2、转盘支撑座3、转盘4、可调轴5、夹具6、手柄7、连接板甲8、压力传感器9、连接板乙10、连杆11、连接轴乙12、从动曲柄13、连接轴甲14、主动曲柄15、接近传感器16、传感器固定架17、轴甲18、张紧轮支撑座19、调整螺丝20、螺丝调整座21、减速机22、伺服电机23、张紧轮24、同步带25、轴乙26、同步带轮27，所述定位板2固定在工作台面1上，所述转盘支撑座3安装在定位板2上，能够在定位板2上通过定位槽左右调整后固定；所述转盘4通过轴承与转盘支撑座3固定，转盘4上开有T型槽，可调轴5与转盘4通过T螺母连接，且能够通过调整T螺母在T型槽中的位置调整可调轴5与转盘4中心的距离；所述手柄7与可调轴5固定，所述夹具6固定在可调轴5上，并将手柄7夹紧；所述夹具6依次与连接板甲8、压力传感器9、连接板乙10连接后，连接板乙10与连杆11固定连接；所述主动曲柄15与从动曲柄13结构相同，分别通过连接轴甲14与连接轴乙12连接连杆11，从而，主动曲柄15、从动曲柄13、连接轴甲14、连接轴乙12、连杆11组成一个平行四边形的连杆机构；所述张紧轮24安装固定于张紧轮支撑座19上，张紧轮支撑座19安装在定位板2上，能够在定位板2上通过定位槽前后调整后固定，用于调整同步带25张紧；所述螺丝调整座21固定在工作台面1上，调整螺丝20一端拧入螺丝调整座21上，另一端卡入张紧轮支撑座19上，通过手动旋转调整螺丝20调整张紧轮支撑座19的前后移动，从而对同步带25进行张紧；所述主动曲柄15通过轴甲18连接同步带轮27，所述从动曲柄13通过轴乙26连接同步带轮27，两同步带轮27之间通过同步带25连接传动；所述伺服电机23通过减速机22连接轴甲18；所述接近传感器16通过传感器固定架17固定在定位板2的端部；所述伺服电机23驱动连杆机构上的主动曲柄15和从动曲柄13作同步旋转运动，主动曲柄15和从动曲柄13驱动连杆11做水平往复左右移动，所述连杆11驱动手柄7绕转盘4中心旋转运动，且手柄7完成自转，完成手柄7的疲劳测试。
本发明的方向盘控制辅助手柄疲劳试验机的工作过程和原理如下：
所述伺服电机23驱动连杆机构上的主动曲柄15和从动曲柄13通过平行四边形机构与同步带25传动作同步旋转运动，主动曲柄15和从动曲柄13驱动连杆11做水平往复左右移动，所述连杆11驱动手柄7绕转盘4中心旋转运动，且手柄7完成自转，完成手柄7的疲劳测试。转盘支撑座3在定位板2上可通过定位槽左右调整后固定，可调轴5与转盘4通过调整T螺母在T型槽中的位置调整与转盘4中心的距离，从而调整手柄7的相对位置，实现对不同款式的手柄进行疲劳测试。所述压力传感器9用于检测旋转过程中所施加的力，所述接近传感器16通过测量主动曲柄15的旋转来计数旋转次数。所述同步带轮27分别固定在轴甲18和轴乙26上，带动主动曲柄15、从动曲柄13以及转盘4的转动，保证了平行四边形连杆机构运行的流畅性，在主动曲柄15和从动曲柄13运动至接近一条直线时，从动曲柄13具有微小的运动不确定性，加装同步带传动机构，保证了两曲柄运动的同步性。该装置模拟人手握手柄进行汽车方向盘旋转操控，实现方向盘控制辅助手柄的疲劳测试。

Claims (1)

1.一种方向盘控制辅助手柄疲劳试验机，其特征在于：包括工作台面（1）、定位板（2）、转盘支撑座（3）、转盘（4）、可调轴（5）、夹具（6）、手柄（7）、连接板甲（8）、压力传感器（9）、连接板乙（10）、连杆（11）、连接轴乙（12）、从动曲柄（13）、连接轴甲（14）、主动曲柄（15）、接近传感器（16）、传感器固定架（17）、轴甲（18）、张紧轮支撑座（19）、调整螺丝（20）、螺丝调整座（21）、减速机（22）、伺服电机（23）、张紧轮（24）、同步带（25）、轴乙（26）、同步带轮（27），所述定位板（2）固定在工作台面（1）上，所述转盘支撑座（3）安装在定位板（2）上，能够在定位板（2）上通过定位槽左右调整后固定；所述转盘（4）通过轴承与转盘支撑座（3）固定，转盘（4）上开有T型槽，可调轴（5）与转盘（4）通过T螺母连接，且能够通过调整T螺母在T型槽中的位置调整可调轴（5）与转盘（4）中心的距离；所述手柄（7）与可调轴（5）固定，所述夹具（6）固定在可调轴（5）上，并将手柄（7）夹紧；所述夹具（6）依次与连接板甲（8）、压力传感器（9）、连接板乙（10）连接后，连接板乙（10）与连杆（11）固定连接；所述主动曲柄（15）与从动曲柄（13）结构相同，分别通过连接轴甲（14）与连接轴乙（12）连接连杆（11），从而，主动曲柄（15）、从动曲柄（13）、连接轴甲（14）、连接轴乙（12）、连杆（11）组成一个平行四边形的连杆机构；所述张紧轮（24）安装固定于张紧轮支撑座（19）上，张紧轮支撑座（19）安装在定位板（2）上，能够在定位板（2）上通过定位槽前后调整后固定，用于调整同步带（25）张紧；所述螺丝调整座（21）固定在工作台面（1）上，调整螺丝（20）一端拧入螺丝调整座（21）上，另一端卡入张紧轮支撑座（19）上，通过手动旋转调整螺丝（20）调整张紧轮支撑座（19）的前后移动，从而对同步带（25）进行张紧；所述主动曲柄（15）通过轴甲（18）连接同步带轮（27），所述从动曲柄（13）通过轴乙（26）连接同步带轮（27），两同步带轮（27）之间通过同步带（25）连接传动；所述伺服电机（23）通过减速机（22）连接轴甲（18）；所述接近传感器（16）通过传感器固定架（17）固定在定位板（2）的端部；所述伺服电机（23）驱动连杆机构上的主动曲柄（15）和从动曲柄（13）作同步旋转运动，主动曲柄（15）和从动曲柄（13）驱动连杆（11）做水平往复左右移动，所述连杆（11）驱动手柄（7）绕转盘（4）中心旋转运动，且手柄（7）完成自转，完成手柄（7）的疲劳测试。
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