汽車操縱桿總成綜合性能試驗裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種汽車操縱桿總成綜合性能試驗裝置，包括試驗臺，試驗臺上設置有定位板和固定支架，定位板上設置有用于固定操縱桿總成的換擋安裝孔位和選檔安裝孔位，所述固定支架上設置有測試連桿機構，測試連桿機構與固定支架之間為鉸鏈連接，所述測試連桿機構分別連接萬能試驗機和操縱桿，實現萬能試驗機與操縱桿總成之間的力值和位移的傳遞。本實用新型通過模擬操縱桿總成的實際裝車狀態，采用測試連桿機構模擬操縱桿在換擋和選檔時的實際受力情況，實現了在現有的萬能試驗機上對操縱桿在實際換擋和選檔操作過程中，操縱桿所受到的作用力與其位移之間關系的測量，很好地解決了因操縱桿結構復雜難以對其進行性能測試的問題。
【專利說明】
汽車操縱桿總成綜合性能試驗裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及汽車零部件測試技術領域，特別涉及一種汽車操縱桿總成綜合性能試驗裝置。
【背景技術】
[0002]操縱桿總成為手動擋汽車換擋操縱裝置中的重要部件，其結構較復雜，可實現汽車換擋功能，通過操縱桿的移動，帶動變速箱中的拔叉來實現換擋。汽車操縱桿總成在裝配完成后需要進行一系列的檢測和性能測試，以保證操縱桿在使用過程中的舒適性和一致性，其中汽車操縱桿總成的性能測試就包括有靜態強度試驗、剛性試驗、松動試驗、無負載滑動阻力試驗等，這些性能試驗需要在測試過程中，能同時對操縱桿運動過程中的力值和位移進行精確的測量。
[0003]由于汽車操縱桿總成整體結構不規則，采用現有的試驗裝置難以對汽車操縱桿運動過程中的力和位移進行測量，導致目前還無法對汽車操縱桿總成性能進行有效的測試，因而難以保證操縱桿的裝配質量和使用過程中客戶感受的一致性。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于解決目前在操縱桿總成性能測試中存在的上述技術問題，提供一種汽車操縱桿總成綜合性能試驗裝置，可利用現有的試驗儀器同時對操縱桿在試驗過程中所受作用力的力值及其位移進行精確的測量，從而完成操縱桿總成的靜態強度試驗、剛性試驗、松動試驗及無負載滑動阻力試驗等性能測試項目。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型采用了一種汽車操縱桿總成綜合性能試驗裝置，包括試驗臺，試驗臺上設置有定位板和固定支架，定位板上設置有用于固定操縱桿總成的換擋安裝孔位和選檔安裝孔位，所述固定支架上設置有測試連桿機構，測試連桿機構與固定支架之間為鉸鏈連接，所述測試連桿機構分別連接萬能試驗機和操縱桿，實現萬能試驗機與操縱桿總成之間的力值和位移的傳遞。
[0006]上述技術方案中，所述測試連桿機構包括V形旋轉臂，V形旋轉臂包括旋轉軸和連接在旋轉軸上的兩個支臂，所述旋轉軸兩端與固定支架之間通過鉸鏈活動連接，所述V形旋轉臂的兩個支臂上均連接有連桿，分別為驅動連桿和傳動連桿，其中驅動連桿一端連接有連接接頭，傳動連桿一端連接有操縱桿接頭，所述旋轉臂與其兩端的連桿、驅動連桿與連接接頭、傳動連桿與操縱桿接頭之間均通過鉸鏈活動連接。
[0007]進一步地，上述技術方案中，所述操縱桿接頭一端設置為套筒結構，套筒結構上設置有與操縱桿桿端配合的連接孔，操縱桿接頭與操縱桿之間通過連接孔活動連接。
[0008]上述技術方案中，所述測試連桿機構包括L形旋轉臂，L形旋轉臂包括旋轉軸和連接在旋轉軸上的兩個支臂，所述旋轉軸兩端與固定支架之間通過鉸鏈活動連接，所述L形旋轉臂的兩個支臂上均連接有連桿，分別為驅動連桿和傳動連桿，其中驅動連桿一端連接有L形連接桿，L形連接桿一端設置有連接接頭，傳動連桿一端連接有操縱桿接頭，所述旋轉臂與其兩端的連桿、驅動連桿與L形連接桿、傳動連桿與操縱桿接頭之間均通過鉸鏈活動連接。
[0009]進一步地，上述技術方案中，所述操縱桿接頭上設置有與操縱桿桿端軸線垂直的連接板，所述連接板上設置有固定安裝孔。
[0010]進一步地，上述技術方案中，所述旋轉臂的兩個支臂在旋轉軸上錯開設置，使兩個支臂不在同一平面內。
[0011]進一步地，上述技術方案中，所述旋轉軸兩端與固定支架之間分別設置有滾動軸承。
[0012]進一步地，上述技術方案中，所述試驗臺通過地腳螺栓固定安裝在地面上。
[0013]本實用新型通過該裝置的試驗臺模擬操縱桿總成的實際裝車狀態，采用測試連桿機構模擬操縱桿在換擋和選檔時的實際受力情況，實現了在現有的萬能試驗機上對操縱桿在實際換擋和選檔操作過程中，操縱桿所受到的作用力與其位移之間關系的測量，很好地解決了因操縱桿結構復雜難以對其進行性能測試的問題；同時，該裝置的測試連桿機構不僅僅實現了對操縱桿在換擋和選檔操作的模擬，而且通過各連桿機構之間的配合實現了萬能試驗機和操縱桿之間位移和力值的精確傳遞，從而實現對操縱桿總成靜態強度、剛度、松動、無負載滑動阻力等性能的精確測試，保證了操縱桿總成的質量及其在使用過程中客戶感受的一致性，提高了整車的品質。
【附圖說明】
[0014]圖1為采用本實用新型對操縱桿總成在換擋方向上進行性能試驗的結構示意圖。
[0015]圖2為采用本實用新型對操縱桿總成在選檔方向上進行性能試驗的結構示意圖。
[0016]圖3為用于操縱桿總成在換擋方向上進行性能試驗的裝置立體結構示意圖。
[0017]圖4為圖3所示裝置結構主視圖。
[0018]圖5為圖3所示裝置結構左視圖。
[0019]圖6為圖3所示裝置中操縱桿接頭結構示意圖。
[0020]圖7為圖3所示裝置中旋轉臂結構示意圖；其中(a)為旋轉臂立體結構示意圖；(b)為旋轉臂結構主視圖。
[0021 ]圖8為用于操縱桿總成在選檔方向上進行性能試驗的裝置立體結構示意圖。
[0022]圖9為圖8所示裝置結構俯視圖。
[0023]圖10為圖8所示裝置中操縱桿接頭結構示意圖；其中(a)為操縱桿接頭立體結構示意圖，(b)為操縱桿接頭結構主視圖。
[0024]圖11為圖8所示裝置中旋轉臂結構示意圖；其中(a)為旋轉臂立體結構示意圖，(b)為旋轉臂結構主視圖。
[0025]圖12為旋轉臂的旋轉軸與固定支架之間的裝配結構示意圖；其中(a)為旋轉軸與固定支架裝配結構主視圖，(b)為圖12(a)中A-A向剖面圖。
[0026]圖13為為采用本實用新型進行靜態強度試驗時，操縱桿在換擋方向上的載荷與位移特性曲線示意圖。
[0027]圖14為采用本實用新型進行剛度試驗時，操縱桿在換擋方向上時作用在操縱桿桿端上的負荷與桿端位移特性曲線圖。
[0028]圖15為采用本實用新型進行松動試驗時，操縱桿在換擋方向上操縱桿上的負荷與位移特性曲線圖。
[0029]圖16為采用本實用新型進行無負載滑動阻力試驗時，操縱桿在換擋和選檔方向上的負荷與位移特性曲線圖；其中，a)為換擋方向;b)為選檔方向。
[0030]圖中:1、萬能試驗機，2、試驗臺，3、定位板，4、固定支架，5、旋轉臂，6、旋轉軸，7、支臂，8、驅動連桿，9、傳動連桿，10、連接桿，11、連接接頭，12、操縱桿接頭，13、連接孔，14、連接板，15、固定安裝孔，16、滾動軸承，17、操縱桿，18、地腳螺栓，19、操縱桿總成。
【具體實施方式】
[0031 ]下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
[0032]采用該試驗裝置可在萬能試驗機上對汽車操縱桿總成進行靜態強度試驗、剛度試驗、松動試驗和無負載滑動阻力試驗。
[0033]其中靜態強度試驗的試驗要求為:在操縱桿總成的換擋檔位和選檔檔位上對操縱桿桿端施加一定的作用力，操縱桿不發生變形，操縱桿總成連接部無松弛;對操縱桿施加一定的作用力時，操縱桿總成不發生破壞;對操縱桿施加負荷直至操縱桿總成發生破壞，測試操縱桿總成的破壞載荷。
[0034]剛度試驗的試驗要求為:通過萬能試驗機分別在換擋檔位和選檔檔位上對操縱桿桿端施加兩個作用力F1、F2，測量兩個作用力之間操縱桿桿端發生的位移，計算操縱桿的撓曲變形，從而評價操縱桿的剛度性能。
[0035]松動試驗的試驗要求為:固定操縱桿總成中的從動傘齒輪，通過萬能試驗機分別在換擋檔位和選檔檔位上對操縱桿桿端施加一定的作用力，測量操縱桿在N擋位置時朝換擋方向和選檔方向上的位移量，從而測量操縱桿在換擋方向和選檔方向上的松動量。
[0036]無負載滑動阻力試驗的試驗要求為:通過萬能試驗機分別在換擋檔位和選檔檔位上對操縱桿桿端施加載荷，測量操縱桿頂部在選檔方向和換擋方向上操縱桿所受的作用力與位移之間的關系。
[0037]從上述的試驗要求中可以看出，在對操縱桿總成進行性能試驗時，首先需要解決的就是如何對操縱桿總成進行模擬裝配狀態下的定位，及模擬操縱桿在使用過程中的實際受力情況;并且，由于操縱桿本身結構的復雜性，其在換擋操作和選檔操作時其受力方向、位移方向都不相同；同時還需要考慮現有萬能試驗機的測試空間及與萬能試驗機的連接等問題;更重要的是如何實現萬能試驗機和操縱桿之間力值和位移的精確傳遞，實現對操縱桿總成性能的準確測試。
[0038]為了達到上述的技術目的，本實用新型采用了如圖1和2所示的一種汽車操縱桿總成綜合性能試驗裝置，包括試驗臺2，試驗臺2上設置有定位板3和固定支架4，定位板3上設置有用于固定操縱桿總成19的換擋安裝孔位和選檔安裝孔位，所述固定支架4上設置有測試連桿機構，測試連桿機構與固定支架4之間為鉸鏈連接，所述測試連桿機構分別連接萬能試驗機I和操縱桿17，實現萬能試驗機I與操縱桿總成19之間的力值和位移的傳遞。
[0039]首先，該裝置采用設置在萬能試驗機一側的獨立試驗臺結構，很好地解決了萬能試驗機測試空間的問題，避免了測試空間對該試驗裝置結構設計的局限和影響。在試驗臺上同時設置換擋安裝孔位和選檔安裝孔位，實現了在試驗臺上操縱桿總成兩種操作狀態的定位，即在同一試驗臺上可進行換擋和選檔的模擬操作。上述結構很好地解決了操縱桿總成的定位問題，而此時操縱桿和萬能試驗機的傳感器并不在同一作用空間內，我們知道在使用萬能試驗機對零件的性能進行檢測時，需要通過萬能試驗機的力傳感器和位移傳感器對零件的受力和變形進行測試，通常測試時萬能試驗機和測試零件位于同一作用空間內，并且要保證測試零件的受力方向和傳感器位于同一軸線上，但由于操縱桿總成及操縱桿結構的復雜性，難以同時解決操縱桿總成定位和操縱桿受力方向的問題。該試驗裝置在試驗臺上設置固定支架，在固定支架上設置測試連桿機構，通過測試連桿機構連接萬能試驗機和操縱桿，實現位于不同作用空間的萬能試驗機和操縱桿之間力值和位移的傳遞，進而解決操縱桿和萬能試驗機的傳感器不在同一作用空間內時難以對操縱桿進行測試的問題。
[0040]具體地，由于操縱桿在換擋和選檔操作時作用力方向和位移方向不同，并且操縱桿本身為前傾的彎曲結構，基于以上的因素，該裝置結合操縱桿的結構和運動特點，在換擋操作和選檔操作測試中分別采用了不同結構的測試連桿機構。
[0041]在對操縱桿總成進行換擋操作性能測試時，所采用的測試連桿機構包括V形旋轉臂5，如圖7 (a)和(b)所示，V形旋轉臂5包括旋轉軸6和連接在旋轉軸6上的兩個支臂7，所述旋轉軸6兩端與固定支架4之間通過鉸鏈活動連接，所述V形旋轉臂5的兩個支臂7上均連接有連桿，分別為驅動連桿8和傳動連桿9，其中驅動連桿8—端連接有連接接頭11，傳動連桿9一端連接有操縱桿接頭12，所述旋轉臂5與其兩端的連桿、驅動連桿8與連接接頭11、傳動連桿9與操縱桿接頭12之間均通過鉸鏈活動連接。
[0042]如圖3、4和5所示，采用該裝置在換擋方向上進行以上性能測試時，首先對試驗臺在相對于萬能試驗機的位置上進行固定和定位，然后將操縱桿總成固定安裝在定位板上的換擋安裝孔位上，通過連接接頭與萬能試驗機的傳感器連接，此時，操縱桿接頭與操縱桿正好位于同一平面上，將操縱桿接頭套在操縱桿桿端，實現與操縱桿之間的連接。
[0043]當萬能試驗機的橫梁向下運動時，連接接頭帶動驅動連桿向下運動，在驅動連桿的作用下，旋轉臂繞其旋轉軸逆時針轉動，旋轉臂在轉動時，其支臂帶動傳動連桿向后運動，傳動連桿此時通過操縱桿接頭拉動操縱桿進行換檔操作。操縱桿在運動時對傳動連桿上施加一個反作用力，該反作用力依次通過旋轉臂、驅動連桿和連接接頭反饋到萬能試驗機的力傳感器;萬能試驗機的橫梁在向下運動時，萬能試驗機的位移傳感器對橫梁的位移進行實時的測量，橫梁的位移通過驅動連桿、旋轉臂和傳動連桿傳遞到操縱桿，即通過位移傳感器對操縱桿的位移量進行測量，也就是說通過該裝置實現了對操縱桿換擋操作時位移和對應力值的同時測量。同樣地，當萬能試驗機的橫梁向上運動時，在橫梁的作用下，測試連桿機構推動操縱桿進行換擋操作，其傳動過程、力值和位移之間的傳導原理與上述橫梁向下運動時一致，這里就不再贅述。
[0044]上述技術方案中，如圖6所示，所述操縱桿接頭12—端設置為套筒結構，套筒結構上設置有與操縱桿17桿端配合的連接孔13，操縱桿接頭12與操縱桿17之間通過連接孔13活動連接。
[0045]在換擋操作時，由于操縱桿相對于操縱桿的運動方向有一個前傾的角度，為了實現對實際換擋操作狀態的模擬和力值的準確傳導，操縱桿接頭和操縱桿之間采用活動連接，操縱桿接頭與傳動連桿之間采用活動連接，實現了操縱桿接頭在操縱桿運動過程中的自由轉動，保證了傳動連桿作用在操縱桿上作用力方向與操縱桿軸線之間的夾角保持恒定，進而實現了對實際換擋操作狀態的模擬和力值、位移的準確傳導。
[0046]從以上的說明中我們知道由于操縱桿的結構及其在換擋、選檔操作時不同的運動特點，在換擋操作和選檔操作測試中分別采用了不同結構的測試連桿機構。在對操縱桿總成進行選擋操作測試時，所采用的測試連桿機構包括L形旋轉臂5，如圖11(a)和(b)所示，L形旋轉臂5包括旋轉軸6和連接在旋轉軸6上的兩個支臂7，所述旋轉軸6兩端與固定支架4之間通過鉸鏈活動連接，所述L形旋轉臂5的兩個支臂7上均連接有連桿，分別為驅動連桿8和傳動連桿9，其中驅動連桿8—端連接有L形連接桿10，L形連接桿1—端設置有連接接頭11，傳動連桿9 一端連接有操縱桿接頭12，所述旋轉臂5與其兩端的連桿、驅動連桿8與L形連接桿10、傳動連桿9與操縱桿接頭12之間均通過鉸鏈活動連接。
[0047]上述技術方案中，如圖10(a)和(b)所示，所述操縱桿接頭12上設置有與操縱桿17桿端軸線垂直的連接板14，所述連接板14上設置有固定安裝孔15。
[0048]如圖8和9所示，采用該裝置在操縱桿總成的選擋方向上進行以上性能測試時，同樣首先需要對試驗臺在相對于萬能試驗機的位置上進行固定和定位，然后將操縱桿總成固定安裝在定位板上的選擋安裝孔位上，通過連接接頭與萬能試驗機的傳感器連接，此時操縱桿接頭上的固定安裝孔與操縱桿桿端的連接處正好位于同一平面上，將操縱桿接頭從固定安裝孔處套在操縱桿桿端，實現與操縱桿之間的連接。
[0049]當萬能試驗機的橫梁向下運動時，連接接頭帶動連接桿向下運動，連接桿帶動驅動連桿運動，在驅動連桿的作用下，旋轉臂繞其旋轉軸逆時針轉動，旋轉臂在轉動時，其支臂帶動傳動連桿向后運動，傳動連桿此時通過操縱桿接頭拉動操縱桿進行選檔操作。操縱桿在運動時在傳動連桿上施加一個反作用力，該反作用力依次通過旋轉臂、驅動連桿、連接桿和連接接頭反饋到萬能試驗機的力傳感器;萬能試驗機的橫梁在向下運動時，萬能試驗機位移傳感器對橫梁的位移進行實時的測量，橫梁的位移通過連接桿、驅動連桿、旋轉臂和傳動連桿傳遞到操縱桿，即通過位移傳感器對操縱桿的位移量進行測量，也就是說通過該裝置實現了對操縱桿選擋操作時位移和對應力值的同時測量。同樣地，當萬能試驗機的橫梁向上運動時，在橫梁的作用下，測試連桿機構推動操縱桿進行向右選擋操作，其傳動過程、力值和位移之間的傳導原理與上述橫梁向下運動時一致，這里就不再贅述。
[0050]上述技術方案中，所述旋轉臂5的兩個支臂7在旋轉軸6上錯開設置，使兩個支臂7不在同一平面內。在測試連桿機構中旋轉臂5起到重要的連接傳導和過渡的作用，旋轉臂上旋轉軸的精度、兩個支臂之間的長度和夾角都對測試連桿機構在力值和位移的傳導上起到重要的影響。由于旋轉臂結構較復雜，而且旋轉軸的精度有較高的要求，因此通常采用旋轉軸、支臂分開加工的方式，然后將支臂焊接在旋轉軸上，在焊接時如果兩個支臂焊接在同一平面上，兩個之間的焊接部位會存在干涉，影響焊接的質量和強度，同時會影響到兩個支臂之間最終的夾角角度。所以，本實用新型中將兩個支臂在旋轉軸上錯開設置，使兩個支臂位于不同的平面，從而很好的解決了旋轉臂加工中存在的問題。
[0051]上述技術方案中，如圖12所示，所述旋轉軸6兩端與固定支架4之間分別設置有滾動軸承16。為了減小測試連桿機構在力值傳遞過程中的摩擦損耗，在旋轉軸和固定支架之間采用滾動軸承進行連接。
[0052]上述技術方案中，所述試驗臺2通過地腳螺栓18固定安裝在地面上。在對試驗臺的位置進行定位后，采用地腳螺栓將試驗臺牢固固定連接在地面上，以防止試驗臺在測試過程中發生移動，影響到測試數據的準確性。
[0053]如圖13所示，為采用該試驗裝置進行靜態強度試驗時，操縱桿在換擋方向上的載荷與位移特性曲線示意圖；從圖中可以得出，操縱桿總成在靜載荷作用下操縱桿上所作用的負荷與位移之間的關系，及操縱桿總成的承載能力。
[0054]如圖14所示，為采用該試驗裝置進行剛度試驗時，操縱桿在換擋方向上時作用在操縱桿桿端上的負荷與桿端位移特性曲線圖；從圖中可以很好的反映出操縱桿在外載荷作用下的撓曲變形量，從而對操縱桿的剛度性能進行檢測(其中F1、F2及FI’、F2’分別為在換擋方向上，操縱桿在兩個檔位之間不同方向運動時作用在操縱桿桿端的負荷)。
[0055]如圖15所示，為采用該試驗裝置進行松動試驗時，操縱桿在換擋方向上操縱桿上的負荷與位移特性曲線圖；從圖中可以得出操縱桿總成在換擋方向所分別對應的松動量。
[0056]如圖16所示，為采用該試驗裝置進行無負載滑動阻力試驗時，操縱桿在換擋和選檔方向上的負荷與位移特性曲線圖；從圖中可以得出操縱桿總成在換擋和選檔方向上，操縱桿運動全過程的負荷和位移之間的關系。
[0057]本實用新型的說明書和附圖被認為是說明性的而非限制性的，在本實用新型基礎上，本領域技術人員根據所公開的技術內容，不需要創造性的勞動就可以對其中一些技術特征作出一些替換和變形，均在本實用新型的保護范圍內。
【主權項】
1.汽車操縱桿總成綜合性能試驗裝置，其特征在于:包括試驗臺，試驗臺上設置有定位板和固定支架，定位板上設置有用于固定操縱桿總成的換擋安裝孔位和選檔安裝孔位，所述固定支架上設置有測試連桿機構，測試連桿機構與固定支架之間為鉸鏈連接，所述測試連桿機構分別連接萬能試驗機和操縱桿，實現萬能試驗機與操縱桿總成之間的力值和位移的傳遞。2.根據權利要求1所述的汽車操縱桿總成綜合性能試驗裝置，其特征在于:所述測試連桿機構包括V形旋轉臂，V形旋轉臂包括旋轉軸和連接在旋轉軸上的兩個支臂，所述旋轉軸兩端與固定支架之間通過鉸鏈活動連接，所述V形旋轉臂的兩個支臂上均連接有連桿，分別為驅動連桿和傳動連桿，其中驅動連桿一端連接有連接接頭，傳動連桿一端連接有操縱桿接頭，所述旋轉臂與其兩端的連桿、驅動連桿與連接接頭、傳動連桿與操縱桿接頭之間均通過鉸鏈活動連接。3.根據權利要求2所述的汽車操縱桿總成綜合性能試驗裝置，其特征在于:所述操縱桿接頭一端設置為套筒結構，套筒結構上設置有與操縱桿桿端配合的連接孔，操縱桿接頭與操縱桿之間通過連接孔活動連接。4.根據權利要求1所述的汽車操縱桿總成綜合性能試驗裝置，其特征在于:所述測試連桿機構包括L形旋轉臂，L形旋轉臂包括旋轉軸和連接在旋轉軸上的兩個支臂，所述旋轉軸兩端與固定支架之間通過鉸鏈活動連接，所述L形旋轉臂的兩個支臂上均連接有連桿，分別為驅動連桿和傳動連桿，其中驅動連桿一端連接有L形連接桿，L形連接桿一端設置有連接接頭，傳動連桿一端連接有操縱桿接頭，所述旋轉臂與其兩端的連桿、驅動連桿與L形連接桿、傳動連桿與操縱桿接頭之間均通過鉸鏈活動連接。5.根據權利要求4所述的汽車操縱桿總成綜合性能試驗裝置，其特征在于:所述操縱桿接頭上設置有與操縱桿桿端軸線垂直的連接板，所述連接板上設置有固定安裝孔。6.根據權利要求2或4所述的汽車操縱桿總成綜合性能試驗裝置，其特征在于:所述旋轉臂的兩個支臂在旋轉軸上錯開設置，使兩個支臂不在同一平面內。7.根據權利要求2或4所述的汽車操縱桿總成綜合性能試驗裝置，其特征在于:所述旋轉軸兩端與固定支架之間分別設置有滾動軸承。8.根據權利要求1所述的汽車操縱桿總成綜合性能試驗裝置，其特征在于:所述試驗臺通過地腳螺栓固定安裝在地面上。
【文檔編號】G01M13/00GK205449455SQ201521103675
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月25日
【發明人】代占省, 黎貴生, 劉林祥, 毛順義, 劉光亞
【申請人】四川航天世東汽車部件有限公司