本发明专利涉及工效学及开关技术领域，具体设计一种用于人机适配性研究的旋钮开关及测量方法。
背景技术：
旋转式旋钮开关，在生活中使用广泛，影响旋钮操作的因素有旋钮力、旋钮尺寸及旋转行程等，因此，研究适宜人操作的旋钮力、旋钮尺寸以及旋转行程是旋转开关设计的关键参数。目前已有的旋转式开关均无法实现对旋钮力的调节，及旋钮设计参数的人机几何适配性测量。
专利申请号为201520858136.6的专利公开一种旋钮式开关，旋钮式开关包括：指令环，具有手感结构，内装有按压轮和轴，轴与旋钮连接固定；下壳体，具有滚珠通道，滚珠通道内装有滚珠和弹簧，下壳体与上壳体装配并固定；卡座，与下壳体装配并固定。通过旋转旋钮时指令环的高低变化挤压滚珠和弹簧，让使用者感觉到力的大小变化，从而产生手感，同时，将滚珠通道做成方形结构，在每级手感变化的同时滚珠会撞击滚珠通道侧壁产生撞击声，这种撞击声实现了一种声音的辅助功能，即在手感上和听觉上都能感觉到每级的变化，更能增加用户的体验，但是该专利也无法实现对旋钮力的调节及旋钮人机几何适配性的测量。
技术实现要素：
针对上述现有技术存在的问题，本发明专利提供一种用于人机适配性研究的旋钮开关及测量方法，用于解决现有技术中无法调节手动操作力、无法调节旋钮尺寸大小、以及无法实现行程调节的技术问题，本发明专利结构简单，使用方便，实用性较强。
为了实现上述目的，本发明专利采用的技术方案是：一种用于人机适配性研究的旋钮开关，包括旋钮杆，所述旋钮杆外设有固定套，外壳设置在固定套外部，旋钮杆上部设有钮盖支撑，行程刻度盘通过固定套和外壳固定，旋钮杆下部设有预紧套，旋钮杆与预紧套之间设有弹性部件。
优选的是，所述旋钮盖安装在钮盖支撑的顶部，钮盖支撑呈屋脊状。钮盖支撑上设有初始定位线。
上述任一方案优选的是，旋钮盖安装在钮盖支撑的顶部，两者之间采用压紧连接，可根据使用需求方便更换不同尺寸旋钮盖，实现对旋钮操控部位直径尺寸的调整。
上述任一方案优选的是，所述固定套与外壳为螺纹连接。
上述任一方案优选的是，所述外壳与预紧套为活动连接并通过锁紧背母进行锁紧。
上述任一方案优选的是，所述外壳与预紧套为螺纹连接。外壳与预紧套通过锁紧背母进行锁紧。
上述任一方案优选的是，所述弹性部件为扭转弹簧。
上述任一方案优选的是，所述扭转弹簧安装在外壳内，扭转弹簧通过旋钮杆和预紧套固定。
上述任一方案优选的是，所述旋钮杆的一侧设有滚珠和滚珠弹簧，滚珠弹簧设置在滚珠的内侧。
上述任一方案优选的是，所述外壳的外围设有均分角度孔，均分角度孔与滚珠的位置相互对应。在滚珠弹簧的推力下滚珠能保持在均分角度孔中。
上述任一方案优选的是，所述旋钮杆上设有限位杆，限位杆的一端水平固定在旋钮杆内，另一端和外壳的内壁相抵。
上述任一方案优选的是，所述外壳上设有定位销，限位杆与定位销位于圆周同一平面内。
上述任一方案优选的是，所述行程刻度盘的表面均匀分布有360°刻度标识。
上述任一方案优选的是，所述行程刻度盘中心处设有固定插孔，行程刻度盘通过固定插孔套设在固定套和外壳上。行程刻度盘位于钮盖支撑下方，通过调整圆周位置将行程刻度盘上0°与在钮盖支撑上设计的初始刻度线在同一角度位置。
上述任一方案优选的是，所述旋钮杆下部和预紧套上部均设有凸块，凸块的一侧设有固定孔，扭转弹簧的上下两端卡扣在凸块上并通过固定孔固定。扭转弹簧上下扭臂安装固定孔内。
本发明专利还提供一种上述的用于人机适配性研究的旋钮开关的测量方法，锁紧背母对预紧套与外壳进行固定，通过调整预紧套的旋进角度改变扭转弹簧所安装上下扭臂的扭转变形角度，实现调整扭转弹簧的预紧力；通过转动旋钮盖改变旋钮杆及滚珠在外壳均分角度孔的角度位置，从而改变扭转弹簧所安装上下扭臂的扭转变形角度，实现对旋钮扭矩力的调节，并通过定位销进行固定。在调节旋转杆时，在圆周角360°上有初始及限位角度。
有益效果：
本发明提供一种用于人机适配性研究的旋钮开关，包括旋钮杆，所述旋钮杆外设有固定套，外壳设置在固定套外部，旋钮杆上部设有钮盖支撑，行程刻度盘通过固定套和外壳固定，旋钮杆下部设有预紧套，旋钮杆与预紧套之间设有弹性部件。
具有以下优点
（1）旋钮尺寸的可调性：旋钮盖安装在钮盖支撑的顶部，旋钮盖下部固定在固定套内部的旋钮杆上端，可根据使用需求方便更换旋钮盖，实现对旋钮操控部位直径尺寸的调整；
（2）旋钮行程的可调性：设有行程刻度盘，行程刻度盘位于旋钮支撑下方，当旋钮盖转动后，可通过旋钮支撑上的初始定位线在行程刻度盘上测量旋转角度行程；
（3）旋钮力的可调性：扭转弹簧上下扭臂安装在旋钮杆与预紧套设计的固定孔内，通过调整预紧套的旋进角度改变扭转弹簧上下扭臂的扭转变形角度，实现调整扭转弹簧的预紧力，将其用锁紧背母对预紧套进行固定；旋钮杆上设有滚珠及滚珠弹簧，在外壳上设有均分角度孔，均分角度孔与滚珠在位置对应，在通过转动旋钮盖来改变旋钮杆及滚珠在外壳均分角度孔的角度位置，从而改变扭转弹簧上下扭臂的扭转变形角度，实现对旋钮开关扭矩力的调节；
（4）旋钮杆与外壳圆周同一个平面上设计安装限位杆及定位销，在调节旋转杆时，在圆周角360°上有初始及限位角度；
（5）本发明的用于人机适配性研究的旋钮开关具有旋钮尺寸可调整、旋钮初始扭矩的可调节、旋钮扭转力矩可调节、旋钮旋转行程可调节特点，能用于旋钮类手动操控器的人机适配性测量研究；另外，本发明专利中的旋钮开关在使用中，可以根据不同需求对旋钮开关进行调整，避免了更换旋钮开关，达到了方便调节、运用灵活、使用范围广、经济适用等特点，因此可以应用在对研究手动操作器宜人性设计与选用等试验中。
附图说明
图1为本发明专利的用于人机适配性研究的旋钮开关一优选实施例的结构示意图；
图2为图1的以局部结构示意图；
图3为图1的另一局部结构放大示意图；
图4为图1的a-a向剖视图。
附图中标号：1、旋钮盖；2、钮盖支撑；3、旋钮杆；4、固定套；5、外壳；6、滚珠；7、滚珠弹簧；8、扭转弹簧；9、预紧套；10、锁紧背母；11、定位销；12、限位杆；13、行程刻盘；14、固定孔；15、均分角度孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明专利作进一步说明。
实施例1
为了实现上述目的，本发明专利采用的技术方案是：
如图1-图4所示，一种用于人机适配性研究的旋钮开关，包括旋钮杆3，所述旋钮杆3外设有固定套4，外壳5设置在固定套4外部，旋钮杆3、固定套4和外壳5同心设置。
旋钮杆3上部设有钮盖支撑2，行程刻度盘13通过固定套4和外壳5固定，行程刻度盘13的表面均匀分布有360°刻度标识。旋钮杆3下部设有预紧套9，旋钮杆3与预紧套9之间设有弹性部件，所述弹性部件为扭转弹簧8。
旋钮盖1安装在钮盖支撑2的顶部，旋钮盖1的纵切面呈t字形。旋钮盖1和钮盖支撑2两者之间采用压紧连接，可根据使用需求方便更换不同尺寸旋钮盖1，实现对旋钮操控部位直径尺寸的调整。
固定套4与外壳5为螺纹连接。外壳5与预紧套9为螺纹连接，从而能够相对旋转，最后通过锁紧背母10进行锁紧。扭转弹簧8安装在外壳5内，扭转弹簧8通过旋钮杆3和预紧套9固定。
旋钮杆3的一侧设有滚珠6和滚珠弹簧7。外壳5的外围设有均分角度孔15，均分角度孔15与滚珠的位置相互对应，在滚珠弹簧7的推力下滚珠6能保持在均分角度孔15中。旋钮杆3上设有限位杆12。外壳5上设有定位销11，限位杆12与定位销11位于圆周同一平面内。
旋钮杆3下部端面和预紧套9上部端面均设有固定孔14，扭转弹簧8的上下两端扭臂通过固定孔14固定。通过调整预紧套9的旋进角度改变扭转弹簧8的上下扭臂的扭转变形角度，实现调整扭转弹簧8的预紧力。
转动旋钮盖1来改变旋钮杆3及滚珠6在外壳5内均分角度孔的角度位置，从而改变扭转弹簧8的上下扭臂的扭转变形角度，实现在使用中根据需求对旋钮开关扭矩力的调节。
用于人机适配性研究的旋钮开关的测量方法，锁紧背母10对预紧套9与外壳5进行固定，通过调整预紧套9的旋进角度改变扭转弹簧8所安装上下扭臂的扭转变形角度，实现调整扭转弹簧8的预紧力；通过转动旋钮盖1改变旋钮杆3及滚珠6在外壳5均分角度孔的角度位置，从而改变扭转弹簧8所安装上下扭臂的扭转变形角度，实现在使用中根据需求对旋钮开关扭矩力的调节，并通过定位销11进行固定。
具体的，旋钮盖1安装在钮盖支撑2的顶部，两者之间采用压紧连接，旋钮盖1的下部安装在固定套4内部的旋钮杆3上端，可根据使用需求方便更换旋钮盖1，实现对旋钮操控部位即旋钮盖1的大小及形状的调整；在固定套4与外壳5之间安装行程刻度盘13，行程刻度盘13位于旋钮支撑2下方，当旋钮盖1转动后，可通过旋钮支撑2上的初始定位线在行程刻度盘13上测量旋转角度行程。
扭转弹簧8的上下扭臂安装在旋钮杆3与预紧套9的固定孔内，通过调整预紧套9的旋进角度改变扭转弹簧8上下扭臂的扭转变形角度，实现调整扭转弹簧8的预紧力，并采用锁紧背母10对预紧套9进行固定；旋钮杆3内设有滚珠6及滚珠弹簧7，在外壳5上设有均分角度孔，均分角度孔与滚珠6的位置相互对应。通过转动旋钮盖1来改变旋钮杆3及滚珠6在外壳5的均分角度孔的角度位置，从而改变扭转弹簧8上下扭臂的扭转变形角度，实现对旋钮开关扭矩力的调节；旋钮杆3与外壳5的圆周同一个平面上设有限位杆12及定位销11，定位销11起到限位作用。在调节旋转杆3时，在圆周角360°上有初始及限位角度。
本发明的用于人机适配性研究的旋钮开关具有旋钮尺寸可调整、旋钮初始扭矩的可调节、旋钮扭转力矩可调节、旋钮旋转行程可调节等特点，能用于旋钮的人机适配性测量研究；另外，本发明专利中的旋钮开关在使用中，可以根据不同需求对旋钮开关进行调整，避免了更换旋钮开关，达到了方便调节、运用灵活、使用范围广、经济适用等特点，因此可以应用在对研究手动操作器宜人性设计与选用等试验中。
实施例2
一种用于人机适配性研究的旋钮开关，和实施例1不同的是，所述旋钮杆3上的限位杆12与外壳5上的定位销11保持在圆周同一个平面上，在调节旋转杆3时，在圆周角360°上有初始及限位角度。
实施例3
一种用于人机适配性研究的旋钮开关，和实施例1不同的是，行程刻度盘13，位于钮盖支撑2下方。通过调整圆周位置将行程刻度盘13上0°与在钮盖支撑2上的初始刻度线保持在同一角度位置。
实施例4
一种用于人机适配性研究的旋钮开关，和实施例1不同的是，所述旋钮杆3的一侧设有滚珠6和滚珠弹簧7，滚珠弹簧7设置在滚珠6的内侧。
实施例5
一种用于人机适配性研究的旋钮开关，和实施例1不同的是，所述旋钮杆3上设有限位杆12，限位杆12的一端水平固定在旋钮杆3内，另一端和外壳5的内壁相抵。
实施例6
一种用于人机适配性研究的旋钮开关，和实施例1不同的是，所述行程刻度盘13中心处设有固定插孔，行程刻度盘13通过固定插孔套设在固定套4和外壳5上。
实施例7
一种用于人机适配性研究的旋钮开关，和实施例1不同的是，所述旋钮杆3下部端面和预紧套9上部端面均设有凸块，凸块的一侧设有固定孔，扭转弹簧8的上下两端扭臂卡扣在凸块上并通过固定孔固定。通过调整预紧套9的旋进角度改变扭转弹簧8的上下扭臂的扭转变形角度，实现调整扭转弹簧8的预紧力。
实施例8
一种用于人机适配性研究的旋钮开关，和实施例1不同的是，旋钮盖1安装在钮盖支撑2的顶部，钮盖支撑2的纵剖面呈屋脊状。
实施例9
一种用于人机适配性研究的旋钮开关，和实施例1不同的是，所述弹性部件为弹力圈。
实施例10
一种用于人机适配性研究的旋钮开关，和实施例1不同的是，所述滚珠弹簧7为弹力绳。
以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。