CN104696507A - 智能换挡机器人手臂及其变速器换挡性能测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能换挡机器人手臂，包括用于与变速箱操纵杆连接的连接板、与连接板固定连接的传动轴、以可沿轴向滑动圆周方向传动的方式配合于传动轴的摇杆、用于输出往复直线运动的第一动力装置和第二动力装置；第一动力装置的动力输出端同轴连接于传动轴，第二动力装置的动力输出端以可沿摇杆轴向滑动的方式铰接于该摇杆，其结构简单，通用性较强的智能选换挡机器人手臂，可对不同种类变速箱进行选换挡实验。

Description

智能换挡机器人手臂及其变速器换挡性能测试方法

技术领域

本发明涉及变速箱测试装置领域，具体是一种智能换挡机器人手臂及其变速器换挡性能测试方法。

背景技术

智能选换挡机器人手臂是对变速箱进行性能和寿命试验中关键的机构。其通用性、可靠性、简易性、高效性一直是设计人员的关心的重点，直接影响对变速箱试验的测量和评估。但变速箱结构繁多，现有机构的通用性差；而且现有机构大多采用气动和液压的方式，噪声大，实验环境差，精度不高；同时现有的设备实现交叉选换挡实验较困难；有些机构的结构过于复杂，成本高。

因此，为解决以上问题，需要一种结构简单，通用性较强的智能选换挡机器人手臂，可对不同种类变速箱进行选换挡实验，同时可对同一变速箱进行交叉选换挡实验。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种通用性较强的智能选换挡机器人手臂，可对不同种类变速箱进行选换挡实验，同时可对同一变速箱进行交叉选换挡实验。

本发明的智能换挡机器人手臂，包括用于与变速箱操纵杆连接的连接板、与所述连接板固定连接的传动轴、以可沿轴向滑动圆周方向传动的方式配合于所述传动轴的摇杆、用于输出往复直线运动的第一动力装置和第二动力装置；所述第一动力装置的动力输出端同轴连接于所述传动轴，所述第二动力装置的动力输出端以可沿摇杆轴向滑动的方式铰接于该摇杆；

进一步，所述第一动力装置动力输出端与传动轴之间设有第一拉压力传感器；所述第二动力装置动力输出端与摇杆之间设有第二拉压力传感器；

进一步，所述第一动力装置包括第一电动缸；所述第二动力装置包括第二电动缸；

本发明的智能换挡机器人手臂还包括控制单元和储存单元，所述控制单元信号连接于所述第一电动缸与第二电动缸用于控制其启停，同时所述控制器信号连接于所述第一拉压力传感器与第二拉压力传感器用于接收其采集的拉压力信号；所述储存单元信号连接于控制单元用于储存标准选档力参数、标准换挡力参数与标准换挡行程参数；

进一步，所述传动轴为滚珠花键轴，所述滚珠花键轴上设有与之配合的滚珠花键套，所述摇杆固定连接于该滚珠花键套；

进一步，所述摇杆设有与传动轴配合的过孔以及沿轴向设置的滑槽，所述第二动力装置动力输出端铰接有与所述滑槽配合的滑块；

进一步，所述第一拉压力传感器与第二拉压力传感器两端均设有螺纹孔，所述第一电动缸与第二电动缸的输出轴上均固定设有螺杆并通过该螺杆分别与第一拉压力传感器和第二拉压力传感器的螺纹孔配合且所述螺杆上通过螺纹连接有锁紧螺母；

进一步，所述第一拉压力传感器与滚珠花键轴之间设有轴承组件，所述轴承组件包括轴承座、轴承、轴承端盖与紧固螺钉；所述轴承座一端固定连接于轴承端盖，轴承座另一端设有紧固螺钉座，所述紧固螺钉穿过该紧固螺钉座与第一拉压力传感器固定连接，所述滚珠花键轴一端通过螺纹连接有定位螺母并穿过轴承端盖伸入轴承座内，所述轴承设置于所述轴承端盖与定位螺母之间。

进一步，所述第二拉压力传感器与所述滑块之间通过一杆端轴承可转动连接；所述杆端轴承的轴承部与滑块铰接，杆端轴承的杆部与第二拉压力传感器固定连接。

本发明的采用智能换挡机器人手臂的变速器换挡性能测试方法，包括以下步骤：

根据所需进档档位控制第一电动缸动力输出端伸出推动变速器操纵杆完成选档行程并通过第一拉压力传感器采集当前选档力参数；

控制第二电动缸动力输出端伸出推动变速器操纵杆完成换挡行程，通过第二拉压力传感器采集当前换挡力参数并根据第二电动缸动力输出端伸出行程获得当前换挡行程参数；

根据获得的当前选档力参数、当前换挡力参数以及当前换挡行程参数与标准选档力参数范围、标准换挡力参数范围以及标准换挡行程参数范围判断变速器换挡性能。

本发明的有益效果是：本发明的智能换挡机器人手臂，第一动力装置通过其输出端的往复直线运动可驱动连接板沿传动轴轴向平动，进而带动变速箱操纵杆完成选档动作，而第二动力装置通过其输出端的往复直线运动可驱动连接板绕传动轴转动，进而带动变速箱操纵杆完成换档动作，通过改变其布置放置，本发明的智能换挡机器人手臂可对左右置变速箱，竖直置变速箱，双杠置变速箱等各类变速箱进行试验，因此，其通用性较强，同时，本发明的智能换挡机器人手臂结构简单，成本较低，可靠性较强，另一方面，本发明的智能换挡机器人手臂可有效地将选换挡过程分离，因此可应用于变速箱选换挡交叉试验。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的杆端轴承的结构示意图；

图3为本发明的轴承组件的结构示意图；

图4为本发明的轴承组件的剖视图；

图5为本发明的控制示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图；如图所示，本实施例的智能换挡机器人手臂，包括用于与变速箱操纵杆连接的连接板3、与连接板3固定连接的传动轴、以可沿轴向滑动圆周方向传动的方式配合于传动轴的摇杆5、用于输出往复直线运动的第一动力装置和第二动力装置；第一动力装置的动力输出端同轴连接于传动轴，第二动力装置的动力输出端以可沿摇杆5轴向滑动的方式铰接于该摇杆5，本发明的智能换挡机器人手臂，第一动力装置通过其输出端的往复直线运动可驱动连接板3沿传动轴轴向平动，进而带动变速箱操纵杆完成选档动作，而第二动力装置通过其输出端的往复直线运动可驱动连接板3绕传动轴转动，进而带动变速箱操纵杆完成换档动作，通过改变其布置放置，本发明的智能换挡机器人手臂可对左右置变速箱，竖直置变速箱，双杠置变速箱等各类变速箱进行试验，因此，其通用性较强，同时，本本发明的智能换挡机器人手臂结构简单，成本较低，可靠性较强，另一方面，本发明的智能换挡机器人手臂可有效地将选换挡过程分离，因此可应用于变速箱选换挡交叉试验。

本实施例中，所述第一动力装置动力输出端与传动轴之间设有第一拉压力传感器9；第二动力装置动力输出端与摇杆5之间设有第二拉压力传感器11，通过拉压力传感器能够有效的采集变速箱操纵杆选档与换档所需的推力值。

本实施例中，所述第一动力装置包括第一电动缸10；第二动力装置包括第二电动缸1，电动缸是将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，同时将伺服电机最佳优点-精确转速控制，精确转数控制，精确扭矩控制转变成-精确速度控制，与现有换档机械手臂通常采用的气动和液压作为动力装置相比，采用电动缸能够实现精确位置控制以及精确推力控制。

本实施例的智能换挡机器人手臂还包括控制单元和储存单元，所述控制单元信号连接于所述第一电动缸与第二电动缸用于控制其启停，同时所述控制器信号连接于所述第一拉压力传感器与第二拉压力传感器用于接收其采集的拉压力信号；所述储存单元信号连接于控制单元用于储存标准选档力参数、标准换挡力参数与标准换挡行程参数，在进行变速箱换挡性能测试时，控制器发出控制信号控制第一电动缸启动并将变速器操纵杆推动至选档位置，在选档行程过程中，第一拉压力传感器在一个或者多个设定位置采集当前选档力参数，选档完成后，控制器发出控制信号控制第二电动缸启动并将变速器操纵杆推动进档，在换挡行程过程中，第二拉压力传感器在一个或者多个设定位置采集当前换挡力参数，同时，换挡完成后，根据第二电动缸的伸出量获得当前换挡行程参数，储存器中存有预设的标准选档力参数范围，标准换挡力参数范围和标准换挡行程范围，将采集的当前值与上述范围比较后判断选档力、换挡力和换挡行程是否满足标准。

本实施例中，所述传动轴为滚珠花键轴2，滚珠花键轴2上设有与之配合的滚珠花键套4，摇杆5固定连接于该滚珠花键套4，滚动花键副是一种直线运动系统，当花键套4利用其中的钢球在经过精密磨削的花键轴2上直线运动时，可以传递扭矩，通过滚珠花键能够实现选换与换档挡分离，从而在单杆变速箱试验中选换挡交叉试验。

本实施例中，所述摇杆5设有与传动轴配合的过孔以及沿轴向设置的滑槽，如图2所示，第二动力装置动力输出端铰接有与滑槽配合的滑块6，摇杆5与滚珠花键套4通过法兰盘螺栓连接，滑块6与滑槽形成滑动副，进而将第二电动缸1输出端的往复直线运动转换为滚珠花键轴2的转动，从而带动变速箱实现换档。

本实施例中，所述第一拉压力传感器9与第二拉压力传感器11两端均设有螺纹孔，如图2、图3所示，第一电动缸10与第二电动缸1的输出轴上均固定设有螺杆并通过该螺杆分别与第一拉压力传感器9和第二拉压力传感器11的螺纹孔配合且螺杆上通过螺纹连接有锁紧螺母12。

本实施例中，所述第一拉压力传感器9与滚珠花键轴2之间设有轴承组件，轴承组件包括轴承座8、轴承13、轴承端盖17与紧固螺钉16；如图4所示，轴承座8一端固定连接于轴承端盖17，轴承座8另一端设有紧固螺钉座，紧固螺钉16穿过该紧固螺钉座与第一拉压力传感器9固定连接，滚珠花键轴2一端通过螺纹连接有定位螺母14并穿过轴承端盖17伸入轴承座8内，轴承13设置于轴承端盖17与定位螺母14之间，当第一电动缸10沿轴向缩回时，通过定位螺母14的作用，带动滚珠花键轴2向右移动，当电动缸输出端伸出时，通过轴承端盖17的作用，带动滚珠花键轴2向左移动，在选档过程中，滚珠花键轴2直线运动的同时，其在滚珠花键套4中滑动，不影响选档部分结构；在换挡过程中，滚珠花键轴2绕轴线旋转，同时在轴承的内外圈之间旋转，不影响选档部分结构，因此实现了选档和换挡过分的分离。

本实施例中，所述第二拉压力传感器11与滑块6之间通过一杆端轴承7可转动连接；杆端轴承7的轴承部与滑块6铰接，杆端轴承7的杆部与第二拉压力传感器11固定连接。

本实施例的采用智能换挡机器人手臂的变速器换挡性能测试方法，包括以下步骤：根据所需进档档位控制第一电动缸动力输出端伸出推动变速器操纵杆完成选档行程并通过第一拉压力传感器采集当前选档力参数；控制第二电动缸动力输出端伸出推动变速器操纵杆完成换挡行程，通过第二拉压力传感器采集当前换挡力参数并根据第二电动缸动力输出端伸出行程获得当前换挡行程参数；根据获得的当前选档力参数、当前换挡力参数以及当前换挡行程参数与标准选档力参数范围、标准换挡力参数范围以及标准换挡行程参数范围判断变速器换挡性能。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种智能换挡机器人手臂，其特征在于：包括用于与变速箱操纵杆连接的连接板、与所述连接板固定连接的传动轴、以可沿轴向滑动圆周方向传动的方式配合于所述传动轴的摇杆、用于输出往复直线运动的第一动力装置和第二动力装置；所述第一动力装置的动力输出端同轴连接于所述传动轴，所述第二动力装置的动力输出端以可沿摇杆轴向滑动的方式铰接于该摇杆。

2.根据权利要求1所述的智能换挡机器人手臂，其特征在于：所述第一动力装置动力输出端与传动轴之间设有第一拉压力传感器；所述第二动力装置动力输出端与摇杆之间设有第二拉压力传感器。

3.根据权利要求1所述的智能换挡机器人手臂，其特征在于：所述第一动力装置包括第一电动缸；所述第二动力装置包括第二电动缸。

4.根据权利要求3所述的智能换挡机器人手臂，其特征在于：还包括：

控制单元，所述控制单元信号连接于所述第一电动缸与第二电动缸用于控制其启停，同时所述控制器信号连接于所述第一拉压力传感器与第二拉压力传感器用于接收其采集的拉压力信号；

储存单元，所述储存单元信号连接于控制单元用于储存标准选档力参数、标准换挡力参数与标准换挡行程参数。

5.根据权利要求1所述的智能换挡机器人手臂，其特征在于：所述传动轴为滚珠花键轴，所述滚珠花键轴上设有与之配合的滚珠花键套，所述摇杆固定连接于该滚珠花键套。

6.根据权利要求1所述的智能换挡机器人手臂，其特征在于：所述摇杆设有与传动轴配合的过孔以及沿轴向设置的滑槽，所述第二动力装置动力输出端铰接有与所述滑槽配合的滑块。

7.根据权利要求2所述的智能换挡机器人手臂，其特征在于：所述第一拉压力传感器与第二拉压力传感器两端均设有螺纹孔，所述第一电动缸与第二电动缸的输出轴上均固定设有螺杆并通过该螺杆分别与第一拉压力传感器和第二拉压力传感器的螺纹孔配合且所述螺杆上通过螺纹连接有锁紧螺母。

8.根据权利要求7所述的智能换挡机器人手臂，其特征在于：所述第一拉压力传感器与滚珠花键轴之间设有轴承组件，所述轴承组件包括轴承座、轴承、轴承端盖与紧固螺钉；所述轴承座一端固定连接于轴承端盖，轴承座另一端设有紧固螺钉座，所述紧固螺钉穿过该紧固螺钉座与第一拉压力传感器固定连接，所述滚珠花键轴一端通过螺纹连接有定位螺母并穿过轴承端盖伸入轴承座内，所述轴承设置于所述轴承端盖与定位螺母之间。

9.根据权利要求8所述的智能换挡机器人手臂，其特征在于：所述第二拉压力传感器与所述滑块之间通过一杆端轴承可转动连接；所述杆端轴承的轴承部与滑块铰接，杆端轴承的杆部与第二拉压力传感器固定连接。

10.一种采用权利要求1-9所述的智能换挡机器人手臂的变速器换挡性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据所需进档档位控制第一电动缸动力输出端伸出推动变速器操纵杆完成选档行程并通过第一拉压力传感器采集当前选档力参数；

控制第二电动缸动力输出端伸出推动变速器操纵杆完成换挡行程，通过第二拉压力传感器采集当前换挡力参数并根据第二电动缸动力输出端伸出行程获得当前换挡行程参数；

根据获得的当前选档力参数、当前换挡力参数以及当前换挡行程参数与标准选档力参数范围、标准换挡力参数范围以及标准换挡行程参数范围判断变速器换挡性能。