一种乘用车控制轴总成选换挡性能测试试验台的制作方法

本发明属于检测装置技术领域，具体涉及一种乘用车控制轴总成选换挡性能测试试验台。

背景技术：

在汽车生产中，换挡性能的好坏直接影响到汽车的使用，而现有技术中队汽车换挡性能的检测手段较少，并没有一种可行性较高，通用性较强的测试平台。单靠人工检测，一方面会增加误检率，一方面导致了人力物力成本的耗费。

中国专利文献CN 101566521A公开了一种汽车换挡器总成性能检测工作站及其检测方法，该工作站通过控制绕2个相互垂直的旋转轴线旋转的换挡器把手和换挡器本体，从而获得换挡器把手相对于换挡器本体的球面运动，模拟了现实中的换挡过程，但是该种模拟使工作台的占地面积较大，实现较为复杂，不利于在工业中的大量推广应用。

因此，本领域技术人员亟需提供一种结构紧凑、自动化程度高、能够高效高精度检测控制轴产品生产质量的汽车控制轴总成选换挡性能测试试验台。

技术实现要素：

针对上述不足，本发明提供了一种结构紧凑、自动化程度高、能够高效高精度检测控制轴产品生产质量的汽车控制轴总成选换挡性能测试试验台。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种乘用车控制轴总成选换挡性能测试试验台，该试验台包括用于控制轴总成固定的测试固定机构，驱动控制轴总成竖直运动和旋转运动进行选换挡性能测试的伺服驱动机构，控制伺服驱动机构运动的伺服控制机构；还包括与伺服控制机构电连接、用于数据实时输出的液晶显示柜；

所述测试固定机构包括与控制轴总成匹配、带有定位销的工作平台，以及可限制控制轴总成的固定架即控制轴总成固定架沿竖直方向运动的上压 紧机构，还包括安装在工作平台上侧的工装定位板，以及设置在工作平台下侧配合控制轴总成定位安装的导向座，还包括对穿过导向座的控制轴总成轴下端进行夹持固定的夹紧气缸；

所述伺服驱动机构包括设置在夹紧气缸下侧并与夹紧气缸通过连接轴连接固定的扭矩及力传感器，驱动控制轴总成沿竖直方向运动的竖直移动机构，以及与竖直移动机构固连为一体、使控制轴总成做旋转运动的旋转驱动机构；所述竖直移动机构与连接轴、旋转驱动机构与扭矩及力传感器固连为一体；

其中，所述导向座上安装有激光传感器上对应安装有光栅角度传感器，所述激光传感器均与伺服控制机构通讯连接。

优选的，所述控制轴总成固定架直接放置于工装定位板上，所述测试固定机构通过上压紧机构压紧控制轴总成固定架的上表面。

优选的，所述工装定位板上设置有结构与控制轴总成固定架的安装面相匹配的定位锥钉，所述定位锥钉呈便于控制轴总成固定架嵌入的锥状。

优选的，所述上压紧机构包括固定在工作平台上的滑动气缸、将控制轴总成固定架固定在工装定位板上的压头，所述滑动气缸的输出端连接有驱动头，所述驱动头与压头构成使压头在松开或压紧控制轴总成固定架两种状态下互相切换的配合。

进一步的，所述压头的与控制轴总成固定架接触的另一端通过销轴可转动地固定在滑块上，压头和滑块之间设置有固定在滑块上的顶开弹簧，滑块可在导轨上移动，导轨固定在工作平台上；

更进一步的，所述压头中部设有凸起块，压头与驱动头通过凸起块连接并构成铰链结构，当滑动气缸缩回动作并带动驱动头缩回初始位置时，顶开弹簧顶开压头，使压头脱离控制轴总成固定架；当滑动气缸伸开动作并带动驱动头前进时，驱动头下压顶开弹簧，压头的头部在驱动头的作用下下压至控制轴总成固定架的上表面。

优选的，所述竖直移动机构包括竖向移动电机、与竖向移动电机输出端固连的丝杠，丝杠上通过丝杠螺母连接有连接板；所述连接板通过滑块固定 设置在竖向移动导轨上并可沿竖向移动导轨上下滑动，连接板通过直线轴承固定座上的直线轴承与连接在夹紧气缸下侧的连接轴固连为一体。

优选的，所述竖向移动导轨的上、下方分别设有上限位开关、下限位开关，上限位开关、下限位开关的位置分别对应控制轴总成达到向上、向下最大选挡位移的极限位置。

优选的，所述旋转驱动机构包括通过电机固定架固定在所述连接板上的转动电机，所述转动电机通过联轴器与固定连接轴固连为一体，所述固定连接轴与扭矩及力传感器固连为一体。

进一步的，所述固定连接轴通过稳固轴承固定在电机固定架上；所述固定连接轴包括直轴，所述直轴的轴身上设有圆环状的凸台，所述凸台通过定位销固定连接在直轴上；所述稳固轴承固定在所述凸台处。

优选的，所述压头的头部通过塑料夹持套压紧在控制轴总成固定架的上端面；所述夹紧气缸通过塑料保护套与控制轴总成的轴下端固定。

本发明的有益效果在于：

1)、本发明中的竖直移动机构与连接轴、旋转驱动机构与扭矩及力传感器固连为一体，使得竖向移动电机通过竖直移动导轨上的连接板驱动夹紧气缸下侧的连接轴，进而带动控制轴总成选挡运动；转动电机则通过连接轴驱动控制轴总成换挡运动，并通过扭矩及力传感器、连接轴上安装的光栅角度传感器能够实时检测到控制轴总成的选挡力、换挡力、选挡行程、换挡角度；在节省了设备空间、优化了检测设备结构的同时，能够达到检测控制轴产品的生产质量的目的；同时，导向座上安装有与伺服控制机构通讯连接的激光传感器，能够检测样件是否已经正确安装，使得本装置能够可靠运行。同时，上限位开关、下限位开关与激光传感器电连接，以便选挡伺服控制机构发出相应的停止或旋转指令，提高了自动化程度、减轻了测试员的工作量，并保证了测试精度和测试效率。

2)、本发明首先控制轴总成即换挡总成对准放置在工作平台上，将控制轴总成固定架也即换挡总成固定架的一端通过螺栓固定在工作平台的其中一个定位销上，换挡总成固定架对应的另一端通过上压紧机构固定在工作平 台上，从而本发明中的控制轴总成在安装定位时不需要同时固定多个定位销，只需一端固定，而另一端则通过滑动气缸运动时驱动头与顶开弹簧的配合自动将上压紧机构的压头松开和压紧即可，本发明十分便于测试工件的拆装，有效地提高了检测效率。

3)、本发明中的压头通过塑料夹持套压紧固定在控制轴总成固定架的一端，夹紧气缸则通过塑料保护套与控制轴总成轴下端固定，有效地避免了测试工件在测试时受到损伤，保护了测试工件的质量。

附图说明

图1为本发明的主视简示图。

图2为本发明的右视简示图。

图3为本发明上压紧机构的结构放大图。

图4为图3中压头松开工件过程的状态图。

图5为本发明竖直移动机构的放大结构图。

图6为本发明旋转驱动机构的放大结构图。

图7为本发明固定连接轴的组成结构图。

图8为本发明工装定位板的组成结构图。

图9、10为本发明选换挡做动过程的简示图。

图中标注符号的含义如下：

1-控制轴总成 11-控制轴总成固定架

2-测试固定机构 3-伺服驱动机构

20-工作平台 21-上压紧机构 210-滑动气缸 211-驱动头

212-压头 213-滑块 214-顶开弹簧 215-导轨

216-限位挡块 217-气缸翻转座

22-导向座 220-激光传感器 221-工装定位板 222-定位锥钉

23-夹紧气缸

30-扭矩及力传感器 31-连接轴 32-竖直移动机构

320-竖向移动电机 321-丝杠 322-螺母 323-竖向移动导轨

324-连接板 325-直线轴承固定座 326-直线轴承

327-上限位开关 328-下限位开关 33-旋转驱动机构

330-电机固定架 331-转动电机 332-联轴器

333-固定连接轴 3331-凸台 3332-定位销 3333-直轴

334-轴承 34-光栅角度传感器

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2所示，是一种乘用车控制轴总成选换挡性能测试试验台，该试验台包括用于控制轴总成1固定的测试固定机构2、驱动控制轴总成1竖直运动和旋转运动进行选换挡性能测试的伺服驱动机构3、控制伺服驱动机构3运动的伺服控制机构；还包括与伺服控制机构电连接、用于数据实时输出的液晶显示柜；

所述测试固定机构2包括与控制轴总成1匹配、带有定位销的工作平台20，以及可限制控制轴总成固定架11沿竖直方向运动的上压紧机构21，还包括在定位工作平台20下侧配合控制轴总成1定位安装的导向座22、对穿过导向座22的控制轴总成1轴下端进行夹持固定的夹紧气缸23；

所述伺服驱动机构3包括通过连接轴31连接在夹紧气缸23下侧的扭矩及力传感器30、驱动控制轴总成1沿竖直方向运动的竖直移动机构32，以及与竖直移动机构32固连为一体、使控制轴总成1做旋转运动的旋转驱动机构33；所述竖直移动机构32与连接轴31、旋转驱动机构33与扭矩及力传感器30固连为一体；

其中，所述导向座22上安装有激光传感器220，旋转驱动机构33上对应安装有光栅角度传感器34，所述激光传感器220、光栅角度传感器34与伺服控制机构通讯连接。

所述控制轴总成固定架11一端通过螺栓固定在工作平台20的其中一个定位销上，控制轴总成固定架11对应的另一端通过上压紧机构21便于压紧或松开的固定在工作平台20上。

具体的，所述上压紧机构21包括固定在工作平台20上的滑动气缸210、配合控制轴总成固定架11固定在工作平台20上的压头212，所述滑动气缸210的输出端连接有驱动头211，所述驱动头211与压头212构成使压头212在松开或压紧控制轴总成固定架11两种状态下互相切换的配合。当需要释放测试工件时(试验做完)滑动气缸210的活塞收缩将驱动头211升起来，当需要进行测试时，滑动气缸210的活塞伸长并通过驱动头211将压头212压紧工件(压紧状态如图3所示，松开过程中状态如图4所示)。

更具体的，压头212压紧或松开工件通过如下技术方案实现：所述压头212与控制轴总成固定架11接触的另一端通过销轴可转动地固定在滑块213上，压头213通过顶开弹簧214的弹力和驱动头211的牵拉相对滑块213可转动，滑块213可移动的固定在导轨215上，可通过滑块213滑动，使压头212远离工件，不阻挡检测工件、便于对检测完工件的更换，导轨215固定在工作平台20上。

所述导轨215的靠近控制轴总成固定架11的一侧设置有挡块216，导轨215和挡块216均固定在工作平台20上，挡块216主要为了实现对测试工件的保护。

所述压头212中部设有配合内嵌在驱动头211内部的凸起块，所述驱动头211通过向该凸起块施压而将压头212的头部压紧固定在控制轴总成固定架11一端，当滑动气缸210的活塞做收缩作用时，驱动头211离开凸起块，压头212通过顶开弹簧214作用松开控制轴总成固定架11,滑动气缸210的远离控制轴总成固定架11的另一端与气缸翻转座217铰接，所述气缸翻转座217固定设置在工作平台20上。

如图5所示，该测试台中，所述竖直移动机构32包括竖向移动电机320、与竖向移动电机320输出端固连的丝杠321，丝杠321上通过套设螺母322连接有竖向移动导轨323；所述竖向移动导轨323上的连接板324通过直线轴承固定座325上的直线轴承326与连接在夹紧气缸23下侧的连接轴31固连为一体。

结合图2，所述竖向移动导轨323的上、下方还分别对应设有上限位开 关327、下限位开关328，上限位开关327、下限位开关328的位置分别对应控制轴总成1达到向上、向下最大极限的选挡位移的位置；所述上限位开关327、下限位开关328与激光传感器220电连接，以便选挡到位之后伺服控制机构发出相应的停止或旋转指令。

如图6所示，所述旋转驱动机构33包括通过反“F”型电机固定架330固定在所述连接板324上的转动电机331(光栅角度传感器34固定在转动电机331下侧)，所述转动电机331通过联轴器332与固定连接轴333固连为一体，固定连接轴333与扭矩及力传感器30固连为一体。

如图1、6所示，所述固定连接轴333通过稳固轴承334固定在电机固定架330上；所述固定连接轴333包括直轴3333，所述直轴3333的轴身上设有圆环状的凸台3331，所述凸台3331通过定位销3332固定连接在直轴3333上；所述稳固轴承334固定在所述凸台3331处。

本测试台为了进一步确保工件测试的可靠稳定性，所述压头212的头部通过塑料夹持套与控制轴总成固定架11的一端固定；所述夹紧气缸23通过塑料保护套与控制轴总成1的轴下端固定。

下面结合附图对本测试台的测试过程作出如下的详细说明。

S1、首先，检测测试件是否已正确安装。

检测安装包括两方面：1、测试员错误安装或者测试工件质量有问题导致的检测没办法进行，这种问题的处理方式为停机；2、检测样件是否处于初始挡位(N挡)，如果检测没有处于N挡位置，系统自动驱动测试件至空挡。

①激光传感器220将检测信号发送到伺服控制机构的上位机中判定是否正确安装。

②运动至换挡极限位置：转动电机331驱动(换挡向)，转动一定角度，通过传递的力矩传感器信号比对，判断是否到达换挡极限位置。

③运动至换挡向N挡位置：反方向将转动电机331旋转20度(极限角度旋转到空挡对应的角度)；松开工件轴下端夹紧气缸23，让控制轴总成1自动回复到N挡位置；继续夹紧。此时，控制轴总成1已处于换挡向空挡位置。

④运动至选挡极限位置：竖向移动电机320(选挡向)驱动控制轴总成1，向上移动20mm，直至移不动则停止(达到上限位开关326的选挡极限位置，此时激光位移传感器检测移动距离，若距离不变则表示已到达极限位置。)

⑤运动至选挡向N挡位置：反方向移动20mm(选挡极限到选挡空挡的移动距离)，松开工件轴下端夹紧气缸23，让控制轴总成1自动回复到换挡向N挡位置；继续夹紧。此时，控制轴总成1已处于选挡向空挡位置。

至此，控制轴总成1已完成安装器检测，控制轴总成1已处于空挡位置。

S2、对测试工件通过进行选挡换挡做动检测。

其中，竖向移动电机320驱动控制轴总成1选挡运动，转动电机331驱动控制轴总成1换挡运动。测试工况需要测试：倒挡、N-1-2、N-3-4、N-5-R挡，用户可以自由设置测试组合以及测试顺序。测试过程中，各个传感器(激光传感器、光栅角度传感器、力矩及力传感器)检测各个物理量发送至上位机进行显示。