一种换档拨叉脚面摩擦试验机及其试验方法与流程

本发明涉及车辆零部件试验设备技术领域，具体涉及一种换档拨叉脚面摩擦试验机及其试验方法。

背景技术：

变速箱是变速操控系统中的重要传动装置，广泛使用于汽车及其它机械中，拔叉是变速箱中的关键零部件之一。

现有针对变速箱整机的加工和试验已经比较成熟，国内外也已研发出相关的检测设备；但是单独针对变速箱中拨叉的摩擦试验尚缺少成熟的检测设备。传统的检测方法是：采用装配好后的变速箱整机在变速箱试验台上进行试验，通过测试整个变速箱性能同时也间接测试拨叉摩擦寿命。这种方法，就迫使单独从事拨叉生产的企业必须配备整套的变速箱台架试验台，同时每研发一种拨叉都需购买整套变速箱用于台架试验，这对单纯从事拨叉研发及生产的企业来说，极为不便，成本过高，同时存在着一定的资源浪费，从而导致新产品开发受到很大约束。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种换档拨叉脚面摩擦试验机及其试验方法，该试验机及其试验方法可以实现拨叉工作面在可变压力作用下的摩擦试验，并且试验机体积小、造价低、控制及调整简单。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种换档拨叉脚面摩擦试验机，包括有工作台架、试验机架、电气控制系统、试验工装、旋转驱动装置和竖直往复驱动装置；

试验机架固定安装在工作台架的顶端，电气控制系统安装在工作台架的内部，试验工装安装在试验机架的内部，旋转驱动装置和竖直往复驱动装置固定安装在试验机架的顶端；

试验工装包括有工装支架、双层摩擦盘和拨叉，工装支架固定安装在试验机架的内部，双层摩擦盘和拨叉设置在工装支架的内部；

双层摩擦盘可旋转地安装在旋转驱动装置的工作端，双层摩擦盘的旋转轴竖直设置，拨叉可竖直移动地安装在竖直往复驱动装置的工作端；

双层摩擦盘包括有上下同轴设置的第一摩擦盘和第二摩擦盘，第一摩擦盘和第二摩擦盘通过传动轴固定连接，拨叉的工作端设置在第一摩擦盘和第二摩擦盘之间；

旋转驱动装置包括有主轴电机，竖直往复驱动装置包括有精密气缸，主轴电机与电气控制系统电连接，精密气缸与电气控制系统连通。

作为一种换档拨叉脚面摩擦试验机的一种优选方案，旋转驱动装置还包括有第一转轴、第二转轴和齿轮传动机构，第一转轴和第二转轴均可旋转地安装在工装支架上，第一转轴和第二转轴的旋转轴竖直设置，第一转轴和第二转轴通过齿轮传动机构传动连接，主轴电机的输出轴与第一转轴传动连接，双层摩擦盘固定安装在第二转轴的顶端。

作为一种换档拨叉脚面摩擦试验机的一种优选方案，竖直往复驱动装置还包括有滑柱、直线轴承和连接头，拨叉固定安装在滑柱上，滑柱可竖直滑动地安装在直线轴承上，直线轴承固定安装在工装支架上，直线轴承的工作轴竖直设置，精密气缸的工作端竖直向下设置，精密气缸的工作端通过连接头与滑柱的顶端固定连接。

作为一种换档拨叉脚面摩擦试验机的一种优选方案，连接头包括有驱动块和从动块，驱动块与精密气缸的工作端固定连接，从动块与滑柱的顶端固定连接，从动块为水平设置的扁平滑块，驱动块上设置有与从动块间隙配合的槽，槽的底端设置有与滑柱间隙配合的限位块。

作为一种换档拨叉脚面摩擦试验机的一种优选方案，从动块和槽均为方形。

作为一种换档拨叉脚面摩擦试验机的一种优选方案，电气控制系统还包括有精密调压阀，精密气缸通过精密调压阀与气源连通。

作为一种换档拨叉脚面摩擦试验机的一种优选方案，连接头包括有驱动块和从动块，驱动块与精密气缸的工作端固定连接，从动块与滑柱的顶端固定连接，从动块为水平设置的扁平滑块，驱动块上设置有与从动块摩擦连接的槽，槽的底端设置有与滑柱间隙配合的限位块。

作为一种换档拨叉脚面摩擦试验机的一种优选方案，试验工装还包括有盛液槽，盛液槽固定安装在试验机架内部，盛液槽套设在工装支架外部，盛液槽内填充有变速箱油。

作为一种换档拨叉脚面摩擦试验机的一种优选方案，拨叉的表面硬度为HBW80-105，摩擦盘贴合面的硬度为660～800HV30。

提供一种换档拨叉脚面摩擦试验机的试验方法，包括以下步骤：

步骤一：精密气缸驱动拨叉向下移动并与第二摩擦盘的顶面贴合；

步骤二：主轴电机驱动双层摩擦盘以400～600r/min的速度旋转，持续2～4h；

步骤三：主轴电机驱动双层摩擦盘以1800～2200r/min的速度旋转，持续2～4h；

步骤四：主轴电机驱动双层摩擦盘以900～1100r/min的速度旋转，持续2～4h；

步骤五：主轴电机驱动双层摩擦盘以3500～4500r/min的速度旋转，持续2～4h；

步骤六：精密气缸驱动拨叉向上移动并与第一摩擦盘的底面贴合；

步骤七：重复步骤二到步骤五；

步骤八：检测拨叉的磨损程度。

本发明的有益效果：

气源通过精密调压阀向精密气缸输出压缩气体，从而向气缸提供规定压强的气压，对拨叉施加规定的压力，使得拨叉的工作面与双层摩擦盘的工作面贴合；

数字变频控制系统控制主轴电机以规定的转速旋转，通过1:1传动齿轮驱动双层摩擦盘旋转，实现与拨叉的摩擦试验；

通过电磁换向阀实现精密气缸压和拉的转换，从而实现拨叉正反两面分别与第一摩擦盘和第二摩擦盘的摩擦试验；

通过驱动块和从动块的滑动连接和限制从动块最大行程的限位块，克服了精密气缸输出功率不稳的缺陷；

也可以将驱动块和从动块的滑动连接改为摩擦连接，从而降低对精密气缸输出功率与行程的要求；

1.该试验机可以实现拨叉工作面在可变压力下的摩擦试验；

2.该试验机体积小、造价低、控制及调整简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例所述的一种换档拨叉脚面摩擦试验机的立体图；

图2是本发明实施例所述的一种换档拨叉脚面摩擦试验机的左视图；

图3是本发明实施例所述的一种换档拨叉脚面摩擦试验机的正视图；

图4是本发明实施例所述的一种换档拨叉脚面摩擦试验机的剖视图；

图5是图4的A处局部放大图；

图6是本发明实施例所述的一种换档拨叉脚面摩擦试验机的内部结构图；

图中：

1、工作台架；

2、试验机架；

3、电气控制系统；

4、试验工装；4a、工装支架；4b、双层摩擦盘；4b1、第一摩擦盘；4b2、第二摩擦盘；4c、拨叉；4d、盛液槽；

5、旋转驱动装置；5a、主轴电机；5b、第一转轴；5c、第二转轴；5d、齿轮传动机构；

6、竖直往复驱动装置；6a、精密气缸；6b、滑柱；6c、直线轴承；6d、连接头；6d1、驱动块；6d2、从动块；6d3、槽；6d4、限位块；

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

具体实施方式一：

参照图1至图6所示的一种换档拨叉脚面摩擦试验机，一种换档拨叉脚面摩擦试验机，包括有工作台架1、试验机架2、电气控制系统3、试验工装4、旋转驱动装置5和竖直往复驱动装置6；

试验机架2固定安装在工作台架1的顶端，电气控制系统3安装在工作台架1的内部，试验工装4安装在试验机架2的内部，旋转驱动装置5和竖直往复驱动装置6固定安装在试验机架2的顶端；

试验工装4包括有工装支架4a、双层摩擦盘4b和拨叉4c，工装支架4a固定安装在试验机架2的内部，双层摩擦盘4b和拨叉4c设置在工装支架4a的内部；

双层摩擦盘4b可旋转地安装在旋转驱动装置5的工作端，双层摩擦盘4b的旋转轴竖直设置，拨叉4c可竖直移动地安装在竖直往复驱动装置6的工作端；

双层摩擦盘4b包括有上下同轴设置的第一摩擦盘4b1和第二摩擦盘4b2，第一摩擦盘 4b1和第二摩擦盘4b2通过传动轴固定连接，拨叉4c的工作端设置在第一摩擦盘4b1和第二摩擦盘4b2之间；

旋转驱动装置5包括有主轴电机5a，竖直往复驱动装置6包括有精密气缸6a，主轴电机 5a与电气控制系统3电连接，精密气缸6a与电气控制系统3连通。

工作台架1和试验机架2用于承载和固定安装设备；

电气控制系统3包括有气源、电磁换向阀和数字变频控制系统；

气源用于向竖直往复驱动装置6提供气体动力，电磁换向阀用于切换精密气缸6a输出和复位，数字变频控制系统用于控制主轴电机5a的转速；

主轴电机5a为高速高扭矩主轴电机，旋转驱动装置5用于驱动双层摩擦盘4b旋转；

竖直往复驱动装置6用于驱动拨叉4c竖直往复移动；

竖直往复驱动装置6竖直往复移动从而得以抵接在第一摩擦盘4b1的底面或者第二摩擦盘4b2的顶面，竖直往复驱动装置6保持一定的压力，持续一段时间后，检测拨叉4c的磨损程度。

旋转驱动装置5还包括有第一转轴5b、第二转轴5c和齿轮传动机构5d，第一转轴5b 和第二转轴5c均可旋转地安装在工装支架4a上，第一转轴5b和第二转轴5c的旋转轴竖直设置，第一转轴5b和第二转轴5c通过齿轮传动机构5d传动连接，主轴电机5a的输出轴与第一转轴5b传动连接，双层摩擦盘4b固定安装在第二转轴5c的顶端。

主轴电机5a通过联轴器驱动第一转轴5b旋转，第一转轴5b通过齿轮传动机构5d驱动第二转轴5c旋转，第二转轴5c驱动双层摩擦盘4b旋转，从而模仿汽车摩擦盘的工作。

竖直往复驱动装置6还包括有滑柱6b、直线轴承6c和连接头6d，拨叉4c固定安装在滑柱6b上，滑柱6b可竖直滑动地安装在直线轴承6c上，直线轴承6c固定安装在工装支架4a 上，直线轴承6c的工作轴竖直设置，精密气缸6a的工作端竖直向下设置，精密气缸6a的工作端通过连接头6d与滑柱6b的顶端固定连接。

精密气缸6a通过连接头6d驱动滑柱6b沿着直线轴承6c的轴线竖直往复移动，从而使得拨叉4c竖直往复移动。

连接头6d包括有驱动块6d1和从动块6d2，驱动块6d1与精密气缸6a的工作端固定连接，从动块6d2与滑柱6b的顶端固定连接，从动块6d2为水平设置的扁平滑块，驱动块6d1 上设置有与从动块6d2间隙配合的槽6d3，槽6d3的底端设置有与滑柱6b间隙配合的限位块6d4。

精密气缸6a驱动驱动块6d1竖直往复移动时，驱动块6d1需要移动一段距离之后，使得从动块6d2抵接在槽6d3的上端或限位块6d4的顶端时，驱动块6d1才能够驱动从动块6d2 移动，从而使得从动块6d2的移动速率和受力大小较为平稳，减少了精密气缸6a刚刚启动时功率不稳定影响试验结果的因素。

从动块6d2和槽6d3均为方形。

从动块6d2和槽6d3均为方形，使得从动块6d2不会相对于槽6d3旋转，从而使得拨叉 4c不会旋转。

电气控制系统3还包括有精密调压阀，精密气缸6a通过精密调压阀与气源连通。

精密调压阀用于调整精密气缸6a的输出功率，从而调整拨叉4c抵接在双层摩擦盘4b 工作面上的作用力。

试验工装4还包括有盛液槽4d，盛液槽4d固定安装在试验机架2内部，盛液槽4d套设在工装支架4a外部，盛液槽4d内填充有变速箱油。

盛液槽4d用于承载变速箱油，使得双层摩擦盘4b、拨叉4c、第一转轴5b、第二转轴 5c和齿轮传动机构5d始终位于变速箱油内部，在散热的同时起到润滑作用，同时完全模拟变速箱内工况。

拨叉4c的表面硬度为660～800HV30。

本发明的工作原理：

气源通过精密调压阀向精密气缸6a输出压缩气体，从而向气缸提供规定压强的气压，对拨叉4c施加规定的压力，使得拨叉4c的工作面与双层摩擦盘4b的工作面贴合；

数字变频控制系统控制主轴电机5a以规定的转速旋转，通过1:1传动齿轮驱动双层摩擦盘4b旋转，实现与拨叉4c的摩擦试验；

通过电磁换向阀实现精密气缸6a压和拉的转换，从而实现拨叉4c正反两面分别与第一摩擦盘4b1和第二摩擦盘4b2的摩擦试验；

通过驱动块6d1和从动块6d2的滑动连接和限制从动块6d2最大行程的限位块6d4，克服了精密气缸6a输出功率不稳的缺陷；

也可以将驱动块6d1和从动块6d2的滑动连接改为摩擦连接，从而降低对精密气缸6a 输出功率与行程的要求；

试验步骤如下：

步骤一：精密气缸6a驱动拨叉4c向下移动并与第二摩擦盘4b2的顶面贴合；

步骤二：主轴电机5a驱动双层摩擦盘4b以400～600r/min的速度旋转，持续2～4h；

步骤三：主轴电机5a驱动双层摩擦盘4b以1800～2200r/min的速度旋转，持续2～4h；

步骤四：主轴电机5a驱动双层摩擦盘4b以900～1100r/min的速度旋转，持续2～4h；

步骤五：主轴电机5a驱动双层摩擦盘4b以3500～4500r/min的速度旋转，持续2～4h；

步骤六：精密气缸6a驱动拨叉4c向上移动并与第一摩擦盘4b1的底面贴合；

步骤七：重复步骤二到步骤五；

步骤八：检测拨叉4c的磨损程度。

具体实施方式二：

与实施方式一的不同之处在于：连接头6d包括有驱动块6d1和从动块6d2，驱动块6d1 与精密气缸6a的工作端固定连接，从动块6d2与滑柱6b的顶端固定连接，从动块6d2为水平设置的扁平滑块，驱动块6d1上设置有与从动块6d2摩擦连接的槽6d3，槽6d3的底端设置有与滑柱6b间隙配合的限位块6d4。

精密气缸6a驱动驱动块6d1竖直往复移动时，驱动块6d1通过槽6d3与从动块6d2的摩擦连接带动从动块6d2竖直往复移动，当拨叉4c抵接在双层摩擦盘4b上时，从动块6d2 停止移动，驱动块6d1克服槽6d3与从动块6d2之间的摩擦力继续移动到精密气缸6a行程的终点，拨叉4c抵接在双层摩擦盘4b上的作用力始终等于槽6d3和从动块6d2之间的摩擦力，通过更换驱动块6d1或从动块6d2改变摩擦力即可改变双层摩擦盘4b和拨叉4c之间的压力；

将6d1和6d2之间的滑动连接改为摩擦连接，降低了对精密气缸6a精密度的要求，同时驱动块6d1和从动块6d2不会相对旋转。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。