汽车操纵杆总成综合性能试验装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种汽车操纵杆总成综合性能试验装置，包括试验台，试验台上设置有定位板和固定支架，定位板上设置有用于固定操纵杆总成的换挡安装孔位和选档安装孔位，所述固定支架上设置有测试连杆机构，测试连杆机构与固定支架之间为铰链连接，所述测试连杆机构分别连接万能试验机和操纵杆，实现万能试验机与操纵杆总成之间的力值和位移的传递。本实用新型通过模拟操纵杆总成的实际装车状态，采用测试连杆机构模拟操纵杆在换挡和选档时的实际受力情况，实现了在现有的万能试验机上对操纵杆在实际换挡和选档操作过程中，操纵杆所受到的作用力与其位移之间关系的测量，很好地解决了因操纵杆结构复杂难以对其进行性能测试的问题。
【专利说明】
汽车操纵杆总成综合性能试验装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及汽车零部件测试技术领域，特别涉及一种汽车操纵杆总成综合性能试验装置。
【背景技术】
[0002]操纵杆总成为手动挡汽车换挡操纵装置中的重要部件，其结构较复杂，可实现汽车换挡功能，通过操纵杆的移动，带动变速箱中的拔叉来实现换挡。汽车操纵杆总成在装配完成后需要进行一系列的检测和性能测试，以保证操纵杆在使用过程中的舒适性和一致性，其中汽车操纵杆总成的性能测试就包括有静态强度试验、刚性试验、松动试验、无负载滑动阻力试验等，这些性能试验需要在测试过程中，能同时对操纵杆运动过程中的力值和位移进行精确的测量。
[0003]由于汽车操纵杆总成整体结构不规则，采用现有的试验装置难以对汽车操纵杆运动过程中的力和位移进行测量，导致目前还无法对汽车操纵杆总成性能进行有效的测试，因而难以保证操纵杆的装配质量和使用过程中客户感受的一致性。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于解决目前在操纵杆总成性能测试中存在的上述技术问题，提供一种汽车操纵杆总成综合性能试验装置，可利用现有的试验仪器同时对操纵杆在试验过程中所受作用力的力值及其位移进行精确的测量，从而完成操纵杆总成的静态强度试验、刚性试验、松动试验及无负载滑动阻力试验等性能测试项目。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用了一种汽车操纵杆总成综合性能试验装置，包括试验台，试验台上设置有定位板和固定支架，定位板上设置有用于固定操纵杆总成的换挡安装孔位和选档安装孔位，所述固定支架上设置有测试连杆机构，测试连杆机构与固定支架之间为铰链连接，所述测试连杆机构分别连接万能试验机和操纵杆，实现万能试验机与操纵杆总成之间的力值和位移的传递。
[0006]上述技术方案中，所述测试连杆机构包括V形旋转臂，V形旋转臂包括旋转轴和连接在旋转轴上的两个支臂，所述旋转轴两端与固定支架之间通过铰链活动连接，所述V形旋转臂的两个支臂上均连接有连杆，分别为驱动连杆和传动连杆，其中驱动连杆一端连接有连接接头，传动连杆一端连接有操纵杆接头，所述旋转臂与其两端的连杆、驱动连杆与连接接头、传动连杆与操纵杆接头之间均通过铰链活动连接。
[0007]进一步地，上述技术方案中，所述操纵杆接头一端设置为套筒结构，套筒结构上设置有与操纵杆杆端配合的连接孔，操纵杆接头与操纵杆之间通过连接孔活动连接。
[0008]上述技术方案中，所述测试连杆机构包括L形旋转臂，L形旋转臂包括旋转轴和连接在旋转轴上的两个支臂，所述旋转轴两端与固定支架之间通过铰链活动连接，所述L形旋转臂的两个支臂上均连接有连杆，分别为驱动连杆和传动连杆，其中驱动连杆一端连接有L形连接杆，L形连接杆一端设置有连接接头，传动连杆一端连接有操纵杆接头，所述旋转臂与其两端的连杆、驱动连杆与L形连接杆、传动连杆与操纵杆接头之间均通过铰链活动连接。
[0009]进一步地，上述技术方案中，所述操纵杆接头上设置有与操纵杆杆端轴线垂直的连接板，所述连接板上设置有固定安装孔。
[0010]进一步地，上述技术方案中，所述旋转臂的两个支臂在旋转轴上错开设置，使两个支臂不在同一平面内。
[0011]进一步地，上述技术方案中，所述旋转轴两端与固定支架之间分别设置有滚动轴承。
[0012]进一步地，上述技术方案中，所述试验台通过地脚螺栓固定安装在地面上。
[0013]本实用新型通过该装置的试验台模拟操纵杆总成的实际装车状态，采用测试连杆机构模拟操纵杆在换挡和选档时的实际受力情况，实现了在现有的万能试验机上对操纵杆在实际换挡和选档操作过程中，操纵杆所受到的作用力与其位移之间关系的测量，很好地解决了因操纵杆结构复杂难以对其进行性能测试的问题；同时，该装置的测试连杆机构不仅仅实现了对操纵杆在换挡和选档操作的模拟，而且通过各连杆机构之间的配合实现了万能试验机和操纵杆之间位移和力值的精确传递，从而实现对操纵杆总成静态强度、刚度、松动、无负载滑动阻力等性能的精确测试，保证了操纵杆总成的质量及其在使用过程中客户感受的一致性，提高了整车的品质。
【附图说明】
[0014]图1为采用本实用新型对操纵杆总成在换挡方向上进行性能试验的结构示意图。
[0015]图2为采用本实用新型对操纵杆总成在选档方向上进行性能试验的结构示意图。
[0016]图3为用于操纵杆总成在换挡方向上进行性能试验的装置立体结构示意图。
[0017]图4为图3所示装置结构主视图。
[0018]图5为图3所示装置结构左视图。
[0019]图6为图3所示装置中操纵杆接头结构示意图。
[0020]图7为图3所示装置中旋转臂结构示意图；其中(a)为旋转臂立体结构示意图；(b)为旋转臂结构主视图。
[0021 ]图8为用于操纵杆总成在选档方向上进行性能试验的装置立体结构示意图。
[0022]图9为图8所示装置结构俯视图。
[0023]图10为图8所示装置中操纵杆接头结构示意图；其中(a)为操纵杆接头立体结构示意图，(b)为操纵杆接头结构主视图。
[0024]图11为图8所示装置中旋转臂结构示意图；其中(a)为旋转臂立体结构示意图，(b)为旋转臂结构主视图。
[0025]图12为旋转臂的旋转轴与固定支架之间的装配结构示意图；其中(a)为旋转轴与固定支架装配结构主视图，(b)为图12(a)中A-A向剖面图。
[0026]图13为为采用本实用新型进行静态强度试验时，操纵杆在换挡方向上的载荷与位移特性曲线示意图。
[0027]图14为采用本实用新型进行刚度试验时，操纵杆在换挡方向上时作用在操纵杆杆端上的负荷与杆端位移特性曲线图。
[0028]图15为采用本实用新型进行松动试验时，操纵杆在换挡方向上操纵杆上的负荷与位移特性曲线图。
[0029]图16为采用本实用新型进行无负载滑动阻力试验时，操纵杆在换挡和选档方向上的负荷与位移特性曲线图；其中，a)为换挡方向;b)为选档方向。
[0030]图中:1、万能试验机，2、试验台，3、定位板，4、固定支架，5、旋转臂，6、旋转轴，7、支臂，8、驱动连杆，9、传动连杆，10、连接杆，11、连接接头，12、操纵杆接头，13、连接孔，14、连接板，15、固定安装孔，16、滚动轴承，17、操纵杆，18、地脚螺栓，19、操纵杆总成。
【具体实施方式】
[0031 ]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0032]采用该试验装置可在万能试验机上对汽车操纵杆总成进行静态强度试验、刚度试验、松动试验和无负载滑动阻力试验。
[0033]其中静态强度试验的试验要求为:在操纵杆总成的换挡档位和选档档位上对操纵杆杆端施加一定的作用力，操纵杆不发生变形，操纵杆总成连接部无松弛;对操纵杆施加一定的作用力时，操纵杆总成不发生破坏;对操纵杆施加负荷直至操纵杆总成发生破坏，测试操纵杆总成的破坏载荷。
[0034]刚度试验的试验要求为:通过万能试验机分别在换挡档位和选档档位上对操纵杆杆端施加两个作用力F1、F2，测量两个作用力之间操纵杆杆端发生的位移，计算操纵杆的挠曲变形，从而评价操纵杆的刚度性能。
[0035]松动试验的试验要求为:固定操纵杆总成中的从动伞齿轮，通过万能试验机分别在换挡档位和选档档位上对操纵杆杆端施加一定的作用力，测量操纵杆在N挡位置时朝换挡方向和选档方向上的位移量，从而测量操纵杆在换挡方向和选档方向上的松动量。
[0036]无负载滑动阻力试验的试验要求为:通过万能试验机分别在换挡档位和选档档位上对操纵杆杆端施加载荷，测量操纵杆顶部在选档方向和换挡方向上操纵杆所受的作用力与位移之间的关系。
[0037]从上述的试验要求中可以看出，在对操纵杆总成进行性能试验时，首先需要解决的就是如何对操纵杆总成进行模拟装配状态下的定位，及模拟操纵杆在使用过程中的实际受力情况;并且，由于操纵杆本身结构的复杂性，其在换挡操作和选档操作时其受力方向、位移方向都不相同；同时还需要考虑现有万能试验机的测试空间及与万能试验机的连接等问题;更重要的是如何实现万能试验机和操纵杆之间力值和位移的精确传递，实现对操纵杆总成性能的准确测试。
[0038]为了达到上述的技术目的，本实用新型采用了如图1和2所示的一种汽车操纵杆总成综合性能试验装置，包括试验台2，试验台2上设置有定位板3和固定支架4，定位板3上设置有用于固定操纵杆总成19的换挡安装孔位和选档安装孔位，所述固定支架4上设置有测试连杆机构，测试连杆机构与固定支架4之间为铰链连接，所述测试连杆机构分别连接万能试验机I和操纵杆17，实现万能试验机I与操纵杆总成19之间的力值和位移的传递。
[0039]首先，该装置采用设置在万能试验机一侧的独立试验台结构，很好地解决了万能试验机测试空间的问题，避免了测试空间对该试验装置结构设计的局限和影响。在试验台上同时设置换挡安装孔位和选档安装孔位，实现了在试验台上操纵杆总成两种操作状态的定位，即在同一试验台上可进行换挡和选档的模拟操作。上述结构很好地解决了操纵杆总成的定位问题，而此时操纵杆和万能试验机的传感器并不在同一作用空间内，我们知道在使用万能试验机对零件的性能进行检测时，需要通过万能试验机的力传感器和位移传感器对零件的受力和变形进行测试，通常测试时万能试验机和测试零件位于同一作用空间内，并且要保证测试零件的受力方向和传感器位于同一轴线上，但由于操纵杆总成及操纵杆结构的复杂性，难以同时解决操纵杆总成定位和操纵杆受力方向的问题。该试验装置在试验台上设置固定支架，在固定支架上设置测试连杆机构，通过测试连杆机构连接万能试验机和操纵杆，实现位于不同作用空间的万能试验机和操纵杆之间力值和位移的传递，进而解决操纵杆和万能试验机的传感器不在同一作用空间内时难以对操纵杆进行测试的问题。
[0040]具体地，由于操纵杆在换挡和选档操作时作用力方向和位移方向不同，并且操纵杆本身为前倾的弯曲结构，基于以上的因素，该装置结合操纵杆的结构和运动特点，在换挡操作和选档操作测试中分别采用了不同结构的测试连杆机构。
[0041]在对操纵杆总成进行换挡操作性能测试时，所采用的测试连杆机构包括V形旋转臂5，如图7 (a)和(b)所示，V形旋转臂5包括旋转轴6和连接在旋转轴6上的两个支臂7，所述旋转轴6两端与固定支架4之间通过铰链活动连接，所述V形旋转臂5的两个支臂7上均连接有连杆，分别为驱动连杆8和传动连杆9，其中驱动连杆8—端连接有连接接头11，传动连杆9一端连接有操纵杆接头12，所述旋转臂5与其两端的连杆、驱动连杆8与连接接头11、传动连杆9与操纵杆接头12之间均通过铰链活动连接。
[0042]如图3、4和5所示，采用该装置在换挡方向上进行以上性能测试时，首先对试验台在相对于万能试验机的位置上进行固定和定位，然后将操纵杆总成固定安装在定位板上的换挡安装孔位上，通过连接接头与万能试验机的传感器连接，此时，操纵杆接头与操纵杆正好位于同一平面上，将操纵杆接头套在操纵杆杆端，实现与操纵杆之间的连接。
[0043]当万能试验机的横梁向下运动时，连接接头带动驱动连杆向下运动，在驱动连杆的作用下，旋转臂绕其旋转轴逆时针转动，旋转臂在转动时，其支臂带动传动连杆向后运动，传动连杆此时通过操纵杆接头拉动操纵杆进行换档操作。操纵杆在运动时对传动连杆上施加一个反作用力，该反作用力依次通过旋转臂、驱动连杆和连接接头反馈到万能试验机的力传感器;万能试验机的横梁在向下运动时，万能试验机的位移传感器对横梁的位移进行实时的测量，横梁的位移通过驱动连杆、旋转臂和传动连杆传递到操纵杆，即通过位移传感器对操纵杆的位移量进行测量，也就是说通过该装置实现了对操纵杆换挡操作时位移和对应力值的同时测量。同样地，当万能试验机的横梁向上运动时，在横梁的作用下，测试连杆机构推动操纵杆进行换挡操作，其传动过程、力值和位移之间的传导原理与上述横梁向下运动时一致，这里就不再赘述。
[0044]上述技术方案中，如图6所示，所述操纵杆接头12—端设置为套筒结构，套筒结构上设置有与操纵杆17杆端配合的连接孔13，操纵杆接头12与操纵杆17之间通过连接孔13活动连接。
[0045]在换挡操作时，由于操纵杆相对于操纵杆的运动方向有一个前倾的角度，为了实现对实际换挡操作状态的模拟和力值的准确传导，操纵杆接头和操纵杆之间采用活动连接，操纵杆接头与传动连杆之间采用活动连接，实现了操纵杆接头在操纵杆运动过程中的自由转动，保证了传动连杆作用在操纵杆上作用力方向与操纵杆轴线之间的夹角保持恒定，进而实现了对实际换挡操作状态的模拟和力值、位移的准确传导。
[0046]从以上的说明中我们知道由于操纵杆的结构及其在换挡、选档操作时不同的运动特点，在换挡操作和选档操作测试中分别采用了不同结构的测试连杆机构。在对操纵杆总成进行选挡操作测试时，所采用的测试连杆机构包括L形旋转臂5，如图11(a)和(b)所示，L形旋转臂5包括旋转轴6和连接在旋转轴6上的两个支臂7，所述旋转轴6两端与固定支架4之间通过铰链活动连接，所述L形旋转臂5的两个支臂7上均连接有连杆，分别为驱动连杆8和传动连杆9，其中驱动连杆8—端连接有L形连接杆10，L形连接杆1—端设置有连接接头11，传动连杆9 一端连接有操纵杆接头12，所述旋转臂5与其两端的连杆、驱动连杆8与L形连接杆10、传动连杆9与操纵杆接头12之间均通过铰链活动连接。
[0047]上述技术方案中，如图10(a)和(b)所示，所述操纵杆接头12上设置有与操纵杆17杆端轴线垂直的连接板14，所述连接板14上设置有固定安装孔15。
[0048]如图8和9所示，采用该装置在操纵杆总成的选挡方向上进行以上性能测试时，同样首先需要对试验台在相对于万能试验机的位置上进行固定和定位，然后将操纵杆总成固定安装在定位板上的选挡安装孔位上，通过连接接头与万能试验机的传感器连接，此时操纵杆接头上的固定安装孔与操纵杆杆端的连接处正好位于同一平面上，将操纵杆接头从固定安装孔处套在操纵杆杆端，实现与操纵杆之间的连接。
[0049]当万能试验机的横梁向下运动时，连接接头带动连接杆向下运动，连接杆带动驱动连杆运动，在驱动连杆的作用下，旋转臂绕其旋转轴逆时针转动，旋转臂在转动时，其支臂带动传动连杆向后运动，传动连杆此时通过操纵杆接头拉动操纵杆进行选档操作。操纵杆在运动时在传动连杆上施加一个反作用力，该反作用力依次通过旋转臂、驱动连杆、连接杆和连接接头反馈到万能试验机的力传感器;万能试验机的横梁在向下运动时，万能试验机位移传感器对横梁的位移进行实时的测量，横梁的位移通过连接杆、驱动连杆、旋转臂和传动连杆传递到操纵杆，即通过位移传感器对操纵杆的位移量进行测量，也就是说通过该装置实现了对操纵杆选挡操作时位移和对应力值的同时测量。同样地，当万能试验机的横梁向上运动时，在横梁的作用下，测试连杆机构推动操纵杆进行向右选挡操作，其传动过程、力值和位移之间的传导原理与上述横梁向下运动时一致，这里就不再赘述。
[0050]上述技术方案中，所述旋转臂5的两个支臂7在旋转轴6上错开设置，使两个支臂7不在同一平面内。在测试连杆机构中旋转臂5起到重要的连接传导和过渡的作用，旋转臂上旋转轴的精度、两个支臂之间的长度和夹角都对测试连杆机构在力值和位移的传导上起到重要的影响。由于旋转臂结构较复杂，而且旋转轴的精度有较高的要求，因此通常采用旋转轴、支臂分开加工的方式，然后将支臂焊接在旋转轴上，在焊接时如果两个支臂焊接在同一平面上，两个之间的焊接部位会存在干涉，影响焊接的质量和强度，同时会影响到两个支臂之间最终的夹角角度。所以，本实用新型中将两个支臂在旋转轴上错开设置，使两个支臂位于不同的平面，从而很好的解决了旋转臂加工中存在的问题。
[0051]上述技术方案中，如图12所示，所述旋转轴6两端与固定支架4之间分别设置有滚动轴承16。为了减小测试连杆机构在力值传递过程中的摩擦损耗，在旋转轴和固定支架之间采用滚动轴承进行连接。
[0052]上述技术方案中，所述试验台2通过地脚螺栓18固定安装在地面上。在对试验台的位置进行定位后，采用地脚螺栓将试验台牢固固定连接在地面上，以防止试验台在测试过程中发生移动，影响到测试数据的准确性。
[0053]如图13所示，为采用该试验装置进行静态强度试验时，操纵杆在换挡方向上的载荷与位移特性曲线示意图；从图中可以得出，操纵杆总成在静载荷作用下操纵杆上所作用的负荷与位移之间的关系，及操纵杆总成的承载能力。
[0054]如图14所示，为采用该试验装置进行刚度试验时，操纵杆在换挡方向上时作用在操纵杆杆端上的负荷与杆端位移特性曲线图；从图中可以很好的反映出操纵杆在外载荷作用下的挠曲变形量，从而对操纵杆的刚度性能进行检测(其中F1、F2及FI’、F2’分别为在换挡方向上，操纵杆在两个档位之间不同方向运动时作用在操纵杆杆端的负荷)。
[0055]如图15所示，为采用该试验装置进行松动试验时，操纵杆在换挡方向上操纵杆上的负荷与位移特性曲线图；从图中可以得出操纵杆总成在换挡方向所分别对应的松动量。
[0056]如图16所示，为采用该试验装置进行无负载滑动阻力试验时，操纵杆在换挡和选档方向上的负荷与位移特性曲线图；从图中可以得出操纵杆总成在换挡和选档方向上，操纵杆运动全过程的负荷和位移之间的关系。
[0057]本实用新型的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的，在本实用新型基础上，本领域技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征作出一些替换和变形，均在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.汽车操纵杆总成综合性能试验装置，其特征在于:包括试验台，试验台上设置有定位板和固定支架，定位板上设置有用于固定操纵杆总成的换挡安装孔位和选档安装孔位，所述固定支架上设置有测试连杆机构，测试连杆机构与固定支架之间为铰链连接，所述测试连杆机构分别连接万能试验机和操纵杆，实现万能试验机与操纵杆总成之间的力值和位移的传递。2.根据权利要求1所述的汽车操纵杆总成综合性能试验装置，其特征在于:所述测试连杆机构包括V形旋转臂，V形旋转臂包括旋转轴和连接在旋转轴上的两个支臂，所述旋转轴两端与固定支架之间通过铰链活动连接，所述V形旋转臂的两个支臂上均连接有连杆，分别为驱动连杆和传动连杆，其中驱动连杆一端连接有连接接头，传动连杆一端连接有操纵杆接头，所述旋转臂与其两端的连杆、驱动连杆与连接接头、传动连杆与操纵杆接头之间均通过铰链活动连接。3.根据权利要求2所述的汽车操纵杆总成综合性能试验装置，其特征在于:所述操纵杆接头一端设置为套筒结构，套筒结构上设置有与操纵杆杆端配合的连接孔，操纵杆接头与操纵杆之间通过连接孔活动连接。4.根据权利要求1所述的汽车操纵杆总成综合性能试验装置，其特征在于:所述测试连杆机构包括L形旋转臂，L形旋转臂包括旋转轴和连接在旋转轴上的两个支臂，所述旋转轴两端与固定支架之间通过铰链活动连接，所述L形旋转臂的两个支臂上均连接有连杆，分别为驱动连杆和传动连杆，其中驱动连杆一端连接有L形连接杆，L形连接杆一端设置有连接接头，传动连杆一端连接有操纵杆接头，所述旋转臂与其两端的连杆、驱动连杆与L形连接杆、传动连杆与操纵杆接头之间均通过铰链活动连接。5.根据权利要求4所述的汽车操纵杆总成综合性能试验装置，其特征在于:所述操纵杆接头上设置有与操纵杆杆端轴线垂直的连接板，所述连接板上设置有固定安装孔。6.根据权利要求2或4所述的汽车操纵杆总成综合性能试验装置，其特征在于:所述旋转臂的两个支臂在旋转轴上错开设置，使两个支臂不在同一平面内。7.根据权利要求2或4所述的汽车操纵杆总成综合性能试验装置，其特征在于:所述旋转轴两端与固定支架之间分别设置有滚动轴承。8.根据权利要求1所述的汽车操纵杆总成综合性能试验装置，其特征在于:所述试验台通过地脚螺栓固定安装在地面上。
【文档编号】G01M13/00GK205449455SQ201521103675
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月25日
【发明人】代占省, 黎贵生, 刘林祥, 毛顺义, 刘光亚
【申请人】四川航天世东汽车部件有限公司