CN206223411U - 一种凸轮式开关的力特性模拟与测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种凸轮式开关的力特性模拟与测量装置，包括实验台，所述实验台设有并排设置的电机和角度—扭矩传感器，电机与角度—扭矩传感器之间设有凸轮式开关，凸轮式开关的外壳一端经由第一联轴器与电机的输出端固定连接，凸轮式开关的驱动轴远离电机端经由第二联轴器与角度—扭矩传感器的一输入端固定连接，角度—扭矩传感器的另一输入端固连有旋钮，所述电机与角度—扭矩传感器之间还设有工控机，工控机与角度—扭矩传感器电连，工控机与电机之间经由驱动器电连，电机上设有编码器，编码器与工控机电连。本实用新型可模拟出各种型号的凸轮式开关的力特性曲线，结构紧凑、设计合理，操作简单。

Description

一种凸轮式开关的力特性模拟与测量装置

技术领域：

本实用新型涉及一种凸轮式开关的力特性模拟与测量装置。

背景技术：

手感是凸轮式开关的重要性能，力特性曲线是对开关手感性能的要求的图形描述，力特性曲线是指人在转动开关档位过程中所有力的集合，即在每个档位周期内，每转动多少角度对应的转矩曲线。工程师在进行凸轮式开关设计时，为了设计出具有出色操作手感的开关，通常是先测量出描述开关出色操作手感的力特性曲线，然后通过该期望的力特性曲线反求出凸轮式开关的图轮廓曲线，最终制造出具有出色操作手感的开关。

目前，用来测量凸轮式开关力特性曲线的装置是扭矩测试台，该测试台主题体括电机、扭矩传感器、角度传感器、控制台及试验平台等。具体的测量步骤是：首先将凸轮式开关、扭矩传感器、角度传感器、电机依次机械连接，然后启动电机对凸轮式开关加载，同时记录传感器输出的数据，最后绘制出开关的力特性曲线。该扭矩测试台虽然能够很好地测量出凸轮式开关的力特性曲线，但是不具有连续性，一次只能获得一个开关的力特性曲线且不能直接对开关的操作手感的好坏做出客观的，这就意味着要获得开关的期望力特性曲线要对不同的凸轮式开关一个一个进行测量，然后专业人员在进行手感测试，这就使得测量的过程变的很复杂、漫长，测量的结果误差比较大，耗费更多的人力物力。

实用新型内容：

本实用新型的目的时针对以上不足之处，提供一种凸轮式开关的力特性模拟与测量装置，不仅结构紧凑、设计合理，而且操作简单。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是，一种凸轮式开关的力特性模拟与测量装置，包括实验台，所述实验台上设有并排设置的电机和角度—扭矩传感器，所述电机与角度—扭矩传感器之间设有凸轮式开关，所述凸轮式开关的外壳一端经由第一联轴器与电机的输出端固定连接，所述凸轮式开关的驱动轴远离电机端经由第二联轴器与角度—扭矩传感器的一输入端固定连接，所述角度—扭矩传感器的另一输入端固连有旋钮，所述电机与角度—扭矩传感器之间还设有工控机，所述工控机与角度—扭矩传感器电连，所述工控机与电机之间经由驱动器电连，所述电机上设有编码器，所述编码器与工控机电连。

进一步的，上述电机为交流伺服电机。

进一步的，上述实验台上经由螺栓固连有并排设置的第一支撑架和第二支撑架，所述实验台的上表面设置有以利螺栓穿过的横向长条槽，所述第一支撑架的上端设置有水平的第一通槽，所述第一通槽内经由螺栓固连有用以安装电机的电机座，所述第一通槽的两侧壁设置有以利螺栓穿过的第一纵向长条槽；所述第二支撑架的上端设置有水平的第二通槽，所述第二通槽内经由螺栓固连有用以安装角度—扭矩传感器的传感器支座，所述第二通槽的两侧壁设置有以利螺栓穿过的第二纵向长条槽。

进一步的，上述第一通槽的底面与电机座的下表面之间连接有第一千斤顶，所述第一千斤顶的下端经由螺栓固连在第一通槽的底面；所述第二通槽的底面与传感器支座的下表面之间连接有第二千斤顶，所述第二千斤顶的下端经由螺栓固连在第二通槽的底面。

进一步的，上述工控机上设置有用户图形显示界面和用于采集并记录编码器和角度—扭矩传感器输出的测量数据的采集卡。

进一步的，上述旋钮经一传动件与一驱动单元传动连接，所述驱动单元与工控机电连。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果： 本实用新型结构简单，成本低廉，大大减低了凸轮式开关产品的开发成本，缩短了开发周期。

附图说明：

图1是本实用新型的构造示意图；

图2是图1中A-A剖视图；

图3是图1中B-B剖视图；

图4是本实用新型的立体图；

图5是本实用新型的工作原理图。

图中：

1- 实验台；2-电机；3-转角—扭矩传感器；4-凸轮式开关；5-第一联轴器；6-第二联轴器；7-旋钮；8-工控机；9-驱动器；10-编码器；11-第一支撑架；12-第二支撑架；13-第一纵向长条槽；14-第二纵向长条槽；15-横向长条槽；16-第一千斤顶；17-电机座；18-第二千斤顶；19-传感器支座；20-第一通槽；21-第二通槽；22-传动件；23-驱动单元。

具体实施方式:

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1~4所示，本实用新型一种凸轮式开关的力特性模拟与测量装置，包括实验台1，所述实验台1上设有并排设置的电机2和角度—扭矩传感器3，所述电机2与角度—扭矩传感器3之间设有凸轮式开关4，所述凸轮式开关4的外壳一端经由第一联轴器5与电机2的输出端固定连接，所述凸轮式开关4的驱动轴远离电机2端经由第二联轴器6与角度—扭矩传感器3的一输入端固定连接，所述角度—扭矩传感器3的另一输入端固连有旋钮7，所述电机2与角度—扭矩传感器3之间还设有工控机8，所述工控机8与角度—扭矩传感器3电连，所述工控机8与电机2之间经由驱动器9电连，所述电机2上设有编码器10，所述编码器10与工控机8电连，即编码器10用于记录电机2的转角与速度信息，角度—扭矩传感器3用于测量旋钮7端的转角和驱动扭矩大小，然后将数据反馈给工控机8，工控机8向驱动器9发送控制指令，并根据角度—扭矩传感器3和编码器10反馈过来的信息进行动态调节输出给驱动器9的指令。

本实施例中，所述电机2为交流伺服电机，驱动器9为伺服驱动器。

本实施例中，所述实验台1上经由螺栓固连有并排设置的第一支撑架11和第二支撑架12，所述实验台1的上表面设置有以利螺栓穿过的横向长条槽15，所述第一支撑架11的上端设置有水平的第一通槽20，所述第一通槽20内经由螺栓固连有用以安装电机2的电机座17，所述第一通槽20的两侧壁设置有以利螺栓穿过的第一纵向长条槽13；所述第二支撑架12的上端设置有水平的第二通槽21，所述第二通槽21内经由螺栓固连有用以安装角度—扭矩传感器3的传感器支座19，所述第二通槽21的两侧壁设置有以利螺栓穿过的第二纵向长条槽14，即第一支撑架11与第二支撑架12的安装位置可沿着横向长条槽15移动，使得第一支撑架11与第二支撑架12的横向距离可调整，进而电机2与转角—扭矩传感器3之间的距离可调，适用于各种规格型号的凸轮式开关，适用范围广。

本实施例中，所述电机与电机座经螺栓固定连接，所述转角—扭矩传感器与传感器支座经螺栓固定连接，保证电机与转角—扭矩传感器安装牢固，工作时不易晃动，进而影响测量精度。

本实施例中，所述第一通槽21的底面与电机座17的下表面之间连接有第一千斤顶16，所述第一千斤顶16的下端经由螺栓固连在第一通槽20的底面，即第一千斤顶16与第一纵向长条槽13相配合，调整电机座17在第一通槽20内的纵向高度，进而对电机2的纵向高度进行调整；所述第二通槽21的底面与传感器支座19的下表面之间连接有第二千斤顶18，所述第二千斤顶18的下端经由螺栓固连在第二通槽21的底面，即第二千斤顶18与第二纵向长条槽14相配合，调整传感器支座19在第二通槽21内的纵向高度，进而对转角—扭矩传感器3的纵向高度进行调整；第一千斤顶16与第二千斤顶18可为微型液压千斤顶，体积小，升降平稳，调整精度高，可调整整个装置的同轴度，提高装置的测量精度。

本实施例中，所述工控机8上设置有用户图形显示界面和用于采集并记录编码器和角度—扭矩传感器输出的测量数据的采集卡，且工控机的操作软件为Labview，方便对***硬件的配置、用户图形界面以及控制参数的设置。

本实施例中，所述旋钮经一传动件22与一驱动单元23传动连接，所述驱动单元与工控机电连；所述传动件为联轴器，驱动单元为步进电机，驱动单元固联在第二通槽21内的传感器支座上；步进电机与联轴器的设置可代替人工实现自动旋转旋钮7，进而驱动凸轮式开关4换挡，操作方便，提高装置的自动化程度。

本实施例中，驱动器9与工控机8可直接放置在实验台1上空旷的区域，也可放置在实验台以外便于技术人员操作的区域，防止实验台由于放置过多用于连接电性连接的数据线，而显得杂乱无章。

由图5所示，使用时：工控机8将扭矩指令输出给伺服驱动器9，用来控制交流伺服电机2的加载扭矩，交流伺服电机2通过第一联轴器5将输出的扭矩加载于凸轮式开关4的外壳上，同时，驱动单元23经由传动件22带动旋钮7转动以驱动凸轮式开关4换挡，作为电机2转角检测元件的编码器10将电机2转角信息反馈给工控机8，作为旋钮7转角检测元件的角度—扭矩传感器3将旋钮7的转角和扭矩信号反馈给工控机8，工控机8根据编制好的扭矩与电机转角和旋钮转角之差的程序来动态调节加载扭矩，以达到模拟多种不同的凸轮式开关的目的,同时在工控机中绘制、存储不同的力特性曲线,工控机根据预先设定的程序计算力特性曲线参数，采用模糊评价法评价所获取的复数条不同的力特性曲线的好坏，并取最大隶属度值的曲线为该凸轮式开关的期望力特性曲线，即操作手感最好的开关的力特性曲线。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种凸轮式开关的力特性模拟与测量装置，其特征在于：包括实验台，所述实验台上设有并排设置的电机和角度—扭矩传感器，所述电机与角度—扭矩传感器之间设有凸轮式开关，所述凸轮式开关的外壳一端经由第一联轴器与电机的输出端固定连接，所述凸轮式开关的驱动轴远离电机端经由第二联轴器与角度—扭矩传感器的一输入端固定连接，所述角度—扭矩传感器的另一输入端固连有旋钮，所述电机与角度—扭矩传感器之间还设有工控机，所述工控机与角度—扭矩传感器电连，所述工控机与电机之间经由驱动器电连，所述电机上设有编码器，所述编码器与工控机电连。

2.根据权利要求1所述的一种凸轮式开关的力特性模拟与测量装置，其特征在于：所述电机为交流伺服电机。

3.根据权利要求1所述的一种凸轮式开关的力特性模拟与测量装置，其特征在于：所述实验台上经由螺栓固连有并排设置的第一支撑架和第二支撑架，所述实验台的上表面设置有以利螺栓穿过的横向长条槽，所述第一支撑架的上端设置有水平的第一通槽，所述第一通槽内经由螺栓固连有用以安装电机的电机座，所述第一通槽的两侧壁设置有以利螺栓穿过的第一纵向长条槽；所述第二支撑架的上端设置有水平的第二通槽，所述第二通槽内经由螺栓固连有用以安装角度—扭矩传感器的传感器支座，所述第二通槽的两侧壁设置有以利螺栓穿过的第二纵向长条槽。

4.根据权利要求3所述的一种凸轮式开关的力特性模拟与测量装置，其特征在于：所述第一通槽的底面与电机座的下表面之间连接有第一千斤顶，所述第一千斤顶的下端经由螺栓固连在第一通槽的底面；所述第二通槽的底面与传感器支座的下表面之间连接有第二千斤顶，所述第二千斤顶的下端经由螺栓固连在第二通槽的底面。

5.根据权利要求1所述的一种凸轮式开关的力特性模拟与测量装置，其特征在于：所述工控机上设置有用户图形显示界面和用于采集并记录编码器和角度—扭矩传感器输出的测量数据的采集卡。

6.根据权利要求1所述的一种凸轮式开关的力特性模拟与测量装置，其特征在于：所述旋钮经一传动件与一驱动单元传动连接，所述驱动单元与工控机电连。