本发明涉及汽车设备检测领域，尤其涉及一种球头销摆动扭矩测试装置。
背景技术：
近年来，我国机动车和驾驶人迅猛增长，近五年机动车年均增量1500多万辆，驾驶人年均增量2000多万人。截至2014年底，全国机动车保有量达2.64亿辆，其中汽车1.54亿辆；2014年新注册登记的汽车达2188万辆，保有量净增1707万辆，均为历史最高水平；而随着汽车在我国的不断普及,汽车的保有量不断地上升,一些质量安全性问题也不断发生；在汽车工业的不断发展过程中对于汽车零配件的安全性能提出更高的要求,尤其是对汽车关键部分的要求有着极进完美的要求；如类似于绕着某定点摆动的杆类零件，类似于球头总成中的球头销,而这一类零件在汽车上大量的装配；转向系更不可缺少这类零件.而很多事故都是有这类零件损坏而引起的。汽车有关绕着某定点摆动的杆类零件成品率很低，大量不合格产品充斥市场，这类零件除去材料上的不当，95％的原因是装配不当，而引起其例如摆动角达不到设计要求等问题，可是现有技术中并没有专有的设备用来检测这类问题；现有技术中均是在产品加工制造完成之后，将其全部组装起来测试，不利于发现这个总成中球头总成存在的问题，更不利于对坏品的替换。
技术实现要素：
本发明目的是提供一种球头销摆动扭矩测试装置，解决现有技术中球头销检测不到位，且需要将球头销与其他部件全部组装起来测试，检测范围，不到位的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种球头销摆动扭矩测试装置，包括控制检测系统、摆动控制系统、轴向加载系统、径向加载系统和工作台；球头销可置于所述工作台上，所述摆动控制系统可对工作台上的球头销进行摆动，所述轴向加载系统可对工作台上的球头销进行轴向力的加载，所述径向加载系统可对工作台上球头销进行径向力的加载，所述控制检测系统可分别对摆动控制系统、轴向加载系统和径向加载系统进行控制，且可对所述球头销的受力进行检测。
优选的，所述径向加载系统包括偏心轮、联动控制杆和径向控制组件；
所述偏心轮的端面上开设有曲线控制槽，所述联动控制杆的一端可滑动的设置在所述曲线控制槽上，所述联动控制杆的另一端延伸至所述径向控制组件处，且可带动所述径向控制组件做径向运动，所述径向控制组件可对设置在工作台上的球头销进行径向力的加载。
优选的，所述径向控制组件包括径向控制滑轨、径向滑动台和径向联动杆；
所述径向联动杆一端与所述球头销连接，所述径向联动杆的另一端与所述径向滑动台连接，所述径向滑动台可滑动的设置在所述径向控制滑轨上；
所述联动控制杆的另一端向外延伸设置径向力加压臂，所述径向滑动台开设有径向操作通道，所述径向力加压臂延伸至所述径向操作通道内。
优选的，所述轴向加载系统包括凸轮和顶杆，所述顶杆的下端与所述凸轮相配合，且所述顶杆的上端与所述球头销或球头销所在的工作台相对应，随着凸轮的转动所述顶杆进行上升从而对球头销进行轴向力的加载。。
优选的，所述控制检测系统包括驱动电机、太阳齿轮、至少一个行星齿轮、齿圈和刹车件；
所述至少一个行星齿轮和所述太阳齿轮均设置在所述齿圈内，且所述至少一个行星齿轮分别与太阳齿轮外圈及齿圈内圈相互啮合，且所述太阳齿轮的外圈与齿圈的内圈相互啮合；
所述驱动电机对所述太阳齿轮进行驱动，所述刹车件可对所述齿圈和所述至少一个行星齿轮的转动分别进行制动；
所述至少一个行星齿轮同轴设置有加载驱动轮，所述加载驱动轮可分别对轴向加载系统和径向加载系统合给出驱动力。
优选的，所述摆动控制系统包括摆动驱动轮、滚珠丝杠、转接滑块、直线拔叉和摆动夹持件，所述摆动驱动轮与所述滚珠丝杠同轴连接，所述滚珠丝杠穿过所述转接滑块，且所述滚珠丝杠与所述转接滑块螺纹连接；所述直线拔叉设置在所述转接滑块的下端，所述摆动夹持件可转动的设置在所述直线拔叉的下端；
所述摆动夹持件可对球头销进行夹持。
优选的，所述控制检测系统还包括二级主动轮、二级从动轮、二级联动轴和同步齿轮；
所述二级主动轮与所述太阳齿轮同轴连接，所述二级从动轮与所述二级主动轮啮合，所述二级从动轮与所述同步齿轮通过二级联动轴同轴连接；
所述同步齿轮与所述摆动驱动轮通过同步带同步连接。
优选的，所述刹车件包括第一刹车电磁件和第二刹车电磁件，所述第一刹车电磁件设置在所述齿圈上；所述第二刹车电磁件设置在所述至少一个行星齿轮上或设置在所述加载驱动轮上。
优选的，所述控制检测系统还包括单片机、轴向压力传感器、径向压力传感器和摆动压力传感器；所述单片机分别与驱动电机、刹车件、轴向压力传感器、径向压力传感器和摆动压力传感器电连；所述轴向压力传感器设置在所述顶杆上，所述径向压力传感器设置在所述联动控制杆上，所述摆动压力传感器设置在所述转接滑块上。
优选的，所述控制检测系统还包括触摸控制面板，所述触摸控制面板与所述单片机电连。
本发明具有如下有益效果：设置有摆动控制系统、轴向加载系统和径向加载系统，将工作台上的球头销从径向、轴向进行力的加载后，由摆动控制系统摆动从而检测球头销的扭矩，不需要将球头销与其他部件组装起来检测，且检测结果精准，节省成本，降低坏品被使用的风险。
附图说明
图1为球头销轴向力加载示意图；
图2为球头销径向力加载示意图；
图3为太阳齿轮、行星齿轮与齿圈连接结构示意图；
图4为实施例1中第一种径向加载系统的实施方式示意图；
图5为实施例1中第二种径向加载系统的实施方式示意图；
图6为优选实施方式球头销摆动扭矩测试装置结构示意图；
图7为图6的半剖视图；
图8为图7的b-b剖视图；
图9为图7为局部放大图；
图10为控制检测系统与摆动控制系统、轴向加载系统和径向加载系统连接结构示意图；
图11为控制检测系统结构示意图；
图12为凸轮运动形态图。
图中标记示意为：1-球头销；2-球头；3-球头杆；4-球头套；
5-控制检测系统；5011-驱动电机；5012-太阳齿轮；5013-行星齿轮；5014-齿圈；5015-刹车件；5016-加载驱动轮；5017-二级主动轮；5018-二级从动轮；5019-二级联动轴；5020-同步齿轮；5021-同步带；
5022-第一刹车电磁件；5023-第二刹车电磁件；5024-第一刹车片；5025-电磁吸合件；5026-衔铁件；5027-拉簧；5028-第一制动加紧臂；5029-第二制动加紧臂；50210-第一制动悬臂；50211-第二制动悬臂；50212-第一制动足；50213-第二制动足；50214-吸附排斥槽；
5030-单片机；5031-轴向压力传感器；5032-径向压力传感器；5033-摆动压力传感器
6-摆动控制系统；6011-连接接头；6012-连接杆；6013-连接器；6014-活动连接件；6015-摆动驱动轮；6016-滚珠丝杠；6017-转接滑块；6018-摆动夹持件；6019-直线拔叉；
7-轴向加载系统；7011-凸轮；7012-顶杆；
8-径向加载系统；
8011-电机；8012-曲柄机构；8013-摇杆；8014-固定平台；8015-夹具；
8021-液压缸；8022-电磁铁；8023-径向连接杆；8024-径向连接器；
8031-偏心轮；8032-联动控制杆；8034-径向控制组件；8035-曲线控制槽；8036-径向控制滑轨；8037-径向滑动台；8038-径向联动杆；8039-径向力加压臂；8040-径向操作通道；
9-工作台；10-触摸控制面板。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
球头销1包括球头2和球头杆3，球头杆3与球头2一体成型；本发明装置对球头销1的测试分为轴向力加载和径向力的加载，这样做的目的是为了模拟球头销1在实际应用中常见的受力情况，从而获取较为真实的数据。
如图1所示，将球头销1设置在球头套4内，对球头销1施加轴向载荷，对其进行轴向受力检测时，给球头销1轴向(图中箭头所指的方向)施加5000n力，使其与球头套4紧密贴合，然后任意方位进行摆动(摆角不超过15°，频率1-3hz)，使用仪器测出摆动时其产生的阻力是否在规定值范围内。
如图2所示，将球头销1设置在球头套4内，对球头销1施加径向载荷，对其进行径向受力检测，给球头杆3径向(轴线的垂直方向，即图中箭头所指的方向)施加5000n的力，使其与球头套4紧密贴合，在任意方位进行摆动(摆角不超过15°，频率1-3hz)，使用仪器测出摆动时其产生的阻力是否在规定值范围内。
本实施例提供了一种球头销摆动扭矩测试装置，包括控制检测系统5、摆动控制系统6、轴向加载系统7、径向加载系统8和工作台9；球头销1可置于所述工作台9上，所述摆动控制系统6可对工作台9上的球头销1进行摆动，所述轴向加载系统7可对工作台9上的球头销1进行轴向力的加载，所述径向加载系统8可对工作台9上的球头销4进行径向力的加载，所述控制检测系统5可分别对摆动控制系统6、轴向加载系统7和径向加载系统8进行控制，且可对所述球头销1的受力进行检测。
球头销1设置在所述工作台9上，工作台9上设置可活动的球头套4，球头销1设置在球头套4内；轴向加载系统7可通过对球头套4的轴向力的记载实现对球头销1轴向力的加载；径向加载系统8可通过对球头套4径向力的加载实现对球头销1径向力的记载；摆动控制系统6可对球头销1上的球头杆3进行夹持并控制摆动，在控制检测系统5的控制下在径向加载系统8和轴向加载系统7对球头销1进行力的夹持之后，摆动控制系统6对球头销1的摆动，控制检测系统5进行检测。
如图4所示，提出了第一种径向加载系统8的实施方式，所述径向加载系统8包括电机8011、曲柄机构8012、摇杆8013、固定平台8014和夹具8015(或球头套)；摆动控制系统6包括连接接头6011、连接杆6012和连接器6013；连接接头6011为固定件，连接接头6011的下端设置连接杆6012，连接杆6012通过连接器6013与球头杆3相固定，将球头2置于夹具8015(或球头套)内；电机8011驱动曲柄机构8012，摇杆8013的一端与所述曲柄机构8012可转动连接，所述摇杆8013的另一端可转动的设置在所述固定平台81014，且摇杆8013的另一端延伸至夹具8015与其固定；利用电机8011，曲柄机构8012和摇杆8013，最终带动夹具8015在固定平台8014上摆动，由于球头杆3被摆动控制系统6所固定，所以产生了球头杆3绕球头中心旋转，通过测量其转动扭力的大小来达到检测目的。
如图5所示，提出了第二种径向加载的实施方式，所述径向加载系统8包括液压缸8021、电磁铁8022、径向连接杆8023、径向连接器8024和夹具8015(或球头套)；摆动控制系统6包括活动连接件6014；所述液压缸8021的液压杆通过活动连接件6014与径向连接杆8023的一端铰接，径向连接杆8023的另一端通过径向连接器8024与球头杆3固定连接，球头2置于夹具8015内，夹具固定；检测时，利用液压缸将球头杆3在夹具8015被进行旋转摆动，再通过传感器进行检测。
相对上述第一种和第二种径向加载的实施方式，本实施例优选的一种径向加载系统8的实施方式：所述径向加载系统8包括偏心轮8031、联动控制杆8032和径向控制组件8034；所述偏心轮8031的端面上开设有曲线控制槽8035，所述联动控制杆8032的一端可滑动的设置在所述曲线控制槽8035上，所述联动控制杆8032的另一端延伸至所述径向控制组件8034处，且可带动所述径向控制组件8034做径向运动，所述径向控制组件8034可对设置在工作台9上的球头销1进行径向力的加载。所述径向控制组件8034包括径向控制滑轨8036、径向滑动台8037和径向联动杆8038；所述径向联动杆8038一端与所述球头销1连接，所述径向联动杆8038的另一端与所述径向滑动台8037连接，所述径向滑动台8037可滑动的设置在所述径向控制滑轨8036上；所述联动控制杆8032的另一端向外延伸设置径向力加压臂8039，所述径向滑动台8037开设有径向操作通道8040，所述径向力加压臂8039延伸至所述径向操作通道8040内。
如图6所示，通过控制偏心轮8031的转动来控制联动控制杆8032的径向力加压臂8039的径向运动；当需要对球头销1进行径向加压时，径向力加压臂8039带动径向滑动台8037径向运动拉动球头销1，实现径向加压。当然设置偏心轮8031的曲线控制槽8035的曲线弧度与径向滑动台8037的径向操作通道8040相配合，使得偏心轮8031的转动在影响径向滑动台8037的一个方向上的径向运动；比如，偏心轮8031顺时针转动时，带动联动控制杆8032的一端沿曲线控制槽8035向右弧线运动，此时联动控制杆8032设置有径向力加压臂8039的另一端径向向左运动，设置径向操作通道8040与径向力加压臂8039的配合位置是：径向力加压臂8039静止状态时，径向力加压臂8039与径向操作通道8040的左端侧壁相贴合或靠近左端侧壁处，这样径向力加压臂8039向右运动时，并不带动径向控制组件运动，只是在径向操作通道8040内运动。
这种设置避免了各个运动构件在操作运行时的摩擦情况，对球头销1的径向力加载稳定，可控性强；且这种设置方式可更好的与球头销1的轴向加载系统7进行配合。
本实施例优选的进一步提出了一种轴向加载系统7实施方式，所述轴向加载系统7包括凸轮7011和顶杆7012，所述顶杆7012的下端与所述凸轮7011相配合，且所述顶杆7012可随着凸轮7011的转动进行上升或下降的往复运动；所示顶杆7012的上端对应球头销1和球头销1所在的工作台9，顶杆随着凸轮7011的转动进行上升对球头销1进行进行轴向力的加载；所述顶杆7012的上端可对球头销1或球头销1所在的工作台9进行顶升。如图12所示，给凸轮7011驱动力，凸轮7011转动时会产生升程、回程、远休止和近休止等状态；升程：从动件自最低位置升到最高位置的过程；回程：从动件自最高位置升到最低位置的过程；远休止角：从动件在最高位置停止不动；近休止角：从动件在最低位置停止不动。凸轮7011在升程过程中会顶起顶杆7012上升，从而顶杆7012顶起球头销1或球头销1所在的工作台9进行顶升，直至加载到球头销1的力达到5000n停止，处于远休止状态；不需要给球头销1加载力时，凸轮旋转回程状态，顶杆7012回降，从而不再对球头销1进行加载力。
为能将径向加载系统9和轴向加载系统7更好的结合，做到结构最优化，本发明进一步提出的一种控制检测系统5的实施方式，所述控制检测系统5包括驱动电机5011、太阳齿轮5012、至少一个行星齿轮5013、齿圈5014和刹车件5015；所述至少一个行星齿轮5013和所述太阳齿轮5012均设置在所述齿圈5014内，且所述至少一个行星齿轮5013分别与太阳齿轮5012外圈及齿圈5014内圈相互啮合，且所述太阳齿轮5012的外圈与齿圈5014的内圈相互啮合；所述驱动电机5011对所述太阳齿轮5012进行驱动，所述刹车件5015可对所述齿圈5014和所述至少一个行星齿轮5013的转动分别进行制动；所述至少一个行星齿轮5013同轴设置有加载驱动轮5016，所述加载驱动轮5016可分别对轴向加载系统7和径向加载系统8合给出驱动力。根据上述优选的径向加载系统8优选的实施方式，可设置偏心轮8031与加载驱动轮5016同轴固定；当刹车件5015控制齿圈5014不转动，驱动电机5011驱动太阳齿轮5012转动时，带动行星齿轮5013转动，从而带动加载驱动轮5016转动，进而带动偏心轮5016转动，给径向加载系统8驱动力。根据上述优选的轴向加载系统7优选的实施方式，将凸轮7011与所述加载驱动轮5016同轴设置，当刹车件5015控制齿圈5014不转动，驱动电机5011驱动太阳齿轮5012转动时，带动行星齿轮5013转动，从而带动加载驱动轮5016转动，进而带动凸轮7011转动，给轴向加载系统7驱动力。
通过此实施方式可较佳的将轴向加载系统7与径向加载系统8整合为一体，统一给出驱动力，统一控制，减少整体机械部件的设置，减少运行操作时各部件之间的摩擦问题，及减少各部件之间控制较为复杂的问题。
本实施例优选的进一步实施方式，所述摆动控制系统6包括摆动驱动轮6015、滚珠丝杠6016、转接滑块6017、直线拔叉6019和摆动夹持件6018，所述摆动驱动轮6015与所述滚珠丝杠6016同轴连接，所述滚珠丝杠6016穿过所述转接滑块6017，且所述滚珠丝杠6016与所述转接滑块6017螺纹连接；所述直线拔叉6019设置在所述转接滑块6017的下端，所述摆动夹持件6018可转动的设置在所述直线拔叉6019的下端；所述摆动夹持件6018可对球头销1进行夹持。
摆动驱动轮6015带动滚珠丝杠6016运动，滚珠丝杠6016与转接滑块6017螺纹连接，因此滚珠丝杠6016带动转接滑块6017做直线运动，从而带动直线拔叉6019运动，摆动夹持件6018随着运动；球头销1的球头2轴向上可活动的放置在工作台9上。
利用摆动夹持件6018对球头杆3进行夹持，径向加载系统8的径向联动杆8034的一端设置在摆动夹持件6018的一侧，需要对球头销1进行径向力加载时，径向联动杆8038的一端拉动摆动夹持件6018，从而给球头销1径向力加载，径向力加载到5000n后，摆动夹持件6018再夹持球杆3相对球头2中心进行摆动旋转，检测此时的扭力。
利用摆动夹持件6018对球头杆3进行夹持，轴向加载系统7的顶杆7012轴向上顶升工作台9上的球头2，给球头销1一个轴向的加载力，轴向加载力达到5000n后，摆动夹持件6018再夹持球头杆3相对球头2中心进行摆动旋转，检测此时的扭力。
本实施例优选的进一步实施方式，所述控制检测系统5还包括二级主动轮5017、二级从动轮5018、二级联动轴5019和同步齿轮5020；所述二级主动轮5017与所述太阳齿轮5012同轴连接，所述二级从动轮5018与所述二级主动轮5017啮合，所述二级从动轮5018与所述同步齿轮5020通过二级联动轴5019同轴连接；所述同步齿轮5020与所述摆动驱动轮6015通过同步带5021同步连接。当轴向加载系统对球头销轴向加载到5000n，径向加载系统对球头销径向加载到5000n后，利用刹车件5015，使得行星齿轮5013停止转动，同时刹车件5015不再对齿圈5014进行制动；驱动电机5011继续转动，带动太阳齿轮5012转动，太阳齿轮5012啮合的齿圈5014转动，从而带动二级主动轮5017转动，二级主动轮5017带动二级从动轮5018转动，最终通过同步齿轮5020带动摆动驱动轮6015转动，从给摆动控制系统6驱动力。这样设置，可以有效的只利用一个驱动电机5011，有效的将摆动控制系统6、轴向加载系统7和径向加载系统8结合设置，且只用一个驱动电机5011。
本实施例优选的进一步实施方式，所述刹车件5015包括第一刹车电磁件5022和第二刹车电磁件5023，所述第一刹车电磁件5022设置在所述齿圈5014上；所述第二刹车电磁件5023设置在所述至少一个行星齿轮5013上或设置在所述加载驱动轮5016上。进一步的实施方式：第一刹车电磁件5022包括第一刹车片5024、电磁吸合件5025、衔铁件5026、拉簧5027、第一制动加紧臂5028、第二制动加紧臂5029、第一制动悬臂50210、第二制动悬臂50211、第一制动足50212和第二制动足50213；所述第一刹车片5024与所述齿圈5014同轴相固定；所述第一制动足50212和第二制动足50213分别作用在所述第一刹车片5024的两侧，所述第一制动悬臂50210可旋转的设置在所述第一制动足50212-上，所述第二制动悬臂50211可旋转的设置在所述第二制动足50213上，所述第一制动加紧臂50210的一端固定设置在所述第一制动加紧臂5028上，所述第一制动加紧臂50210的另一端设置有衔铁件5026；所述第二制动加紧臂的一端固定设置在所述第二制动加紧臂上，所述制动加紧臂5029的另一端设置有电磁吸合件5025；所述电磁吸合件5025开设有吸附排斥槽50214，且所述衔铁件5026位于所述吸附排斥槽50214内；所述拉簧5027设置在所述第一制动加紧臂5028与所述第二制动加紧臂5029之间。通过对电磁吸合件5025的通电或断电，来控制其对衔铁件5026的排斥情况；例如电磁吸合件5025通电后对衔铁件5026进行排斥，从而带动第一制动悬臂50210和第二制动悬臂50211分别向相对的两侧旋转，从而带动第一制动足50212和第二制动足50213对第一刹车片5024进行加紧制动，从而对齿圈5014进行制动；同理第二刹车电磁件5023可与所述第一刹车电磁件5022结构相同。
本实施例优选的进一步实施方式，所述控制检测系统5还包括单片机5030、刹车件5015、轴向压力传感器5031、5032径向压力传感器和5033摆动压力传感器；所述单片机5030分别与驱动电机5011、轴向压力传感器5031、径向压力传感器5032和摆动压力传感器5033电连；所述轴向压力传感器5031设置在所述顶杆7012上，所述径向压力传感器5032设置在所述联动控制杆8032上，所述摆动压力传感器5033设置在所述转接滑块6017上。这样设置当轴向加载系统7对球头销1进行轴向力的加载达到规定的数值(5000n)后，轴向压力传感器5031向单片机5030输出信号；径向加载系统8对球头销1进行径向力的加载达到径向的规定的数值(5000n)后，径向压力传感器5032向单片机5030输出信号；单片机5030控制刹车件5015对使得行星齿轮5013停止转动，同时刹车件5015不再对齿圈5014进行制动；从而驱动摆动控制系统6对球头销1进行角度的摆动，再利用摆动压力传感器5033检测摆动的扭力。这里的刹车件5015可以是电磁控制刹车件等，与单片机5030电信号连接。
本实施例优选的进一步实施方式，所述控制检测系统5还包括触摸控制面板10，所述触摸控制面板10(或触摸屏)与所述单片机5030电连。可通过触摸控制面板10与单片机5030通信连接，通过单片机5030来控制刹车件5015的制动，接收及显示轴向压力传感器5031、径向压力传感器5032和摆动压力传感器5033的数据等。使用更加方便。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。