CN104819844A - 手动变速器寿命试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手动变速器寿命试验装置，具体的说是一种三轴式手动变速器的寿命试验装置，属于手动变速器技术领域。其包括单片机、被测变速器动力驱动系统、被测变速器操纵手柄驱动系统和可升降测试台架，中枢锥齿轮箱上的横向输出端连接横向输出轴，中枢锥齿轮箱上的纵向输出端连接纵向输出轴。被测变速器和被测变速器操纵手柄驱动系统通过下端的可升降测试台架支撑，可升降测试台架能够带动被测变速器上下升降调节高度位置。本发明采用了一种与被测变速器操纵手柄的圆弧运动轨迹相同驱动方式，能更好地反映了被测变速器的真实寿命情况，采用了伺服电机驱动系统，更好地体现了被测变速器的工作寿命。

Description

手动变速器寿命试验装置

技术领域

本发明涉及一种手动变速器寿命试验装置，具体的说是一种三轴式手动变速器的寿命试验装置，属于手动变速器技术领域。

背景技术

目前，公知的三轴式手动变速器寿命试验装置由驱动系统、换档执行系统和负载系统组成，驱动系统由变频电机和输出轴等组成，变频电机由电脑控制，可以改变转速和输入扭矩，输出轴将变频电机的转速和扭矩传递给被测变速器，驱动变速器的输入轴旋转，模拟车辆行驶时的运转状态。换档执行系统一般为气动换档执行系统。气动换档执行系统主要由空气管道、电磁阀、气缸及推杆等组成，空气管道中有压缩空气，压缩空气一般由另外的空气压缩系统提供。电磁阀一般有一个或多个，其阀体的输入和输出均与空气管道相连接，并位于空气管道的适当位置。电磁阀由电脑控制其打开和关闭，当其打开时，压缩空气可以由电磁阀输入侧的空气管道流入，从电磁阀输出侧的空气管道流出。电磁阀输出侧的空气管道与气缸相连接，电磁阀打开，压缩空气由空气管道流入气缸的一侧，推动气缸中的活塞做直线运动，到活塞的另一侧。活塞与推杆相连接，活塞的直线运动带动推杆做直线运动，推杆输出端布置在被测变速器的操纵手柄顶部附近，并且，推杆的运动方向与被测变速器的操纵手柄挂档的转动方向一致。当推杆做直线运动时，推杆的输出端推动被测变速器的操纵手柄转动，从而挂上档位。推杆一般有两对，呈十字线布置，并与被测变速器的操纵手柄挂档和脱档的转动方向一致。每一对有两个，呈相向直线运动方式分布，驱动变速器手柄在该直线方向上的来回运动。四个气缸分别由不同的气缸驱动，被测变速器的操纵手柄在不同推杆推动下，向不同方向转动，从而实现换档功能。同一时刻，只能有一个推杆运动。因此，公知的三轴式手动变速器寿命试验装置要求推杆的运动方式为直线运动方式，并且须提供压缩空气。

前述三轴式手动变速器的寿命试验装置为了实现换档操作，运用了气动换档执行系统，而气动换档执行系统需要有额外的压缩空气供给系统提供压缩空气，增加了测试装置的制造成本、运行成本和复杂程度，同时也使测试装置的体积庞大，气动执行机构在工作中也带来了噪声。在气动换档执行系统中运用了两对四个气缸－推杆驱动机构实现被测变速器的换档，因为推杆的运动为直线运动，而被测变速器操纵手柄的运动方式为以操纵手柄下端的球形支点为中心的圆弧运动，两则的运动方式不匹配，因此前述寿命试验装置不能很好地模拟被测变速器换档的实际情况，同时对被测变速器操纵手柄的测试不能真实地反映其寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种手动变速器寿命试验装置，避免了气动系统工作时的噪声，采用了一种与被测变速器操纵手柄的圆弧运动轨迹相同的驱动方式，能更好地反映了被测变速器的真实寿命情况。

按照本发明提供的技术方案，手动变速器寿命试验装置包括单片机、被测变速器动力驱动系统、被测变速器操纵手柄驱动系统和可升降测试台架，其特征是：所述被测变速器动力驱动系统包括驱动电机驱动器，单片机与驱动电机驱动器电连接，驱动电机驱动器与驱动电机电连接，驱动电机的输出端连接驱动电机轴，驱动电机轴上设有驱动电机离合器，驱动电机轴与被测变速器输入端连接，被测变速器的输出端连接负载电机；

所述被测变速器操纵手柄驱动系统包括伺服电机驱动器，单片机与伺服电机驱动器电连接，伺服电机驱动器与伺服电机电连接，伺服电机输出端连接伺服电机传动轴，伺服电机传动轴上设有伺服电机离合器，伺服电机离合器与中枢锥齿轮箱输入端连接；

中枢锥齿轮箱上的横向输出端连接横向输出轴，横向输出轴上设有横向离合器，横向输出轴连接第一齿轮箱的横向输入端，第一齿轮箱的纵向输出端连接第一齿轮箱输出轴，第一齿轮箱输出轴连接第二齿轮箱的纵向输入端，第二齿轮箱的横向输出端连接第二齿轮箱输出轴，第二齿轮箱输出轴前端连接横向立杆，横向立杆前端连接横向驱动杆，横向驱动杆上设有横向通槽，横向通槽内滑动连接被测变速器操纵手柄，横向驱动杆能够带动被测变速器操纵手柄横向移动；

中枢锥齿轮箱上的纵向输出端连接纵向输出轴，纵向输出轴上设有纵向离合器，纵向输出轴前端连接纵向立杆，纵向立杆前端连接纵向驱动杆，纵向驱动杆上设有纵向通槽，纵向通槽内滑动连接被测变速器操纵手柄，纵向驱动杆能够带动被测变速器操纵手柄纵向移动；

被测变速器和被测变速器操纵手柄驱动系统通过下端的可升降测试台架支撑，可升降测试台架能够带动被测变速器上下升降调节高度位置。

进一步的，中枢锥齿轮箱的箱体内设有中枢输入锥齿轮、中枢纵向输出锥齿轮和中枢横向输出锥齿轮，中枢输入锥齿轮连接在伺服电机传动轴上，中枢纵向输出锥齿轮连接在纵向输出轴上，中枢横向输出锥齿轮连接在横向输出轴上，中枢输入锥齿轮和中枢纵向输出锥齿轮垂直啮合连接，中枢纵向输出锥齿轮和中枢横向输出锥齿轮垂直啮合连接。

进一步的，第一齿轮箱的箱体内设有第一输入锥齿轮和第一输出锥齿轮，第一输入锥齿轮连接在横向输出轴上，第一输出锥齿轮连接在第一齿轮箱输出轴上，第一输入锥齿轮和第一输出锥齿轮垂直啮合连接。

进一步的，第二齿轮箱的箱体内设有第二输入锥齿轮和第二输出锥齿轮，第二输入锥齿轮连接在第一齿轮箱输出轴上，第二输出锥齿轮连接在第二齿轮箱输出轴上，第二输入锥齿轮和第二输出锥齿轮垂直啮合连接。

进一步的，可升降测试台架包括升降支架，升降支架上通过轴承连接摇轴，摇轴一端设有摇把，摇轴中部通过螺纹连接摇筒，摇筒两端分别设有一个套管，套管内连接横轴，横轴能够在套管内自由转动，横轴两端分别连接一个举升杆，摇筒两端共四个举升杆上端通过销轴共同铰接升降台。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

本发明结构简单、紧凑、合理，能够省去气动机构和体积庞大的压缩气体产生系统，使得结构紧凑、体积缩小、节省安装空间；省去气动机构后，消除了由于气动机构工作时而产生的噪声；采用了一种与被测变速器操纵手柄的圆弧运动轨迹相同驱动方式，能更好地反映了被测变速器的真实寿命情况；采用了伺服电机驱动系统，使得被测变速器操纵手柄驱动机构能够精确地按照被测变速器操纵手柄的运动位置来操作，更好地体现了被测变速器的工作寿命。

附图说明

图1为本发明工作示意图。

图2为本发明的中枢锥齿轮箱结构示意图。

图3为横向驱动杆工作示意图。

图4为可升降测试台架主视图。

图5为可升降测试台架俯视图。

附图标记说明：1-单片机、2-驱动电机驱动器、3-驱动电机、4-驱动电机轴、5-驱动电机离合器、6-可升降测试台架、7-被测变速器、8-负载电机、9-伺服电机驱动器、10-伺服电机、11-伺服电机传动轴、12-伺服电机离合器、13-中枢锥齿轮箱、13.1-中枢输入锥齿轮、13.2-中枢纵向输出锥齿轮、13.3-中枢横向输出锥齿轮、14-横向输出轴、15-横向离合器、16-第一齿轮箱、16.1-第一输入锥齿轮、16.2-第一输出锥齿轮、17-第一齿轮箱输出轴、18-第二齿轮箱、18.1-第二输入锥齿轮、18.2-第二输出锥齿轮、19-第二齿轮箱输出轴、20-横向立杆、21-横向驱动杆、22-纵向输出轴、23-纵向离合器、24-纵向立杆、25-纵向驱动杆、26-被测变速器操纵手柄、27-升降支架、28-摇筒、29-摇轴、30-摇把、31-举升杆、32-升降台、33-轴承、34-套管、35-横轴。

具体实施方式

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

本发明主要包括单片机1、被测变速器动力驱动系统、被测变速器操纵手柄驱动系统和可升降测试台架6。

如图1所示，被测变速器动力驱动系统包括驱动电机驱动器2，单片机1与驱动电机驱动器2电连接，驱动电机驱动器2与驱动电机3电连接，驱动电机3的输出端连接驱动电机轴4，驱动电机轴4上设有驱动电机离合器5，驱动电机轴4与被测变速器7输入端连接，被测变速器7的输出端连接负载电机8。

单片机根据被测变速器要求的转速向驱动电机驱动器发出控制信息，经驱动电机驱动器处理后控制驱动电机按照要求的转速旋转，并将转速通过驱动电机离合器输出给被测变速器，模拟车辆行驶中的转速。驱动电机离合器受单片机控制，在换档时驱动电机离合器断开，换档后重新接合，模拟驾驶员换档时踩下离合器的过程。负载电机与被测变速器的输出相连接，用来模拟车辆行驶的负荷。

被测变速器操纵手柄驱动系统包括伺服电机驱动器9，单片机1与伺服电机驱动器9电连接，伺服电机驱动器9与伺服电机10电连接，伺服电机10输出端连接伺服电机传动轴11，伺服电机传动轴11上设有伺服电机离合器12。伺服电机离合器12与中枢锥齿轮箱13输入端连接。

如图2所示，所述中枢锥齿轮箱13的箱体内设有中枢输入锥齿轮13.1、中枢纵向输出锥齿轮13.2和中枢横向输出锥齿轮13.3，中枢输入锥齿轮13.1连接在伺服电机传动轴11上，中枢纵向输出锥齿轮13.2连接在纵向输出轴22上，中枢横向输出锥齿轮13.3连接在横向输出轴14上，中枢输入锥齿轮13.1和中枢纵向输出锥齿轮13.2垂直啮合连接，中枢纵向输出锥齿轮13.2和中枢横向输出锥齿轮13.3垂直啮合连接。

为了更好的描述本发明的结构，以图1中左右方向为横向，上下方向为纵向。中枢锥齿轮箱13上的横向输出端连接横向输出轴14，横向输出轴14上设有横向离合器15。横向输出轴14连接第一齿轮箱16的横向输入端，第一齿轮箱16的纵向输出端连接第一齿轮箱输出轴17，第一齿轮箱输出轴17连接第二齿轮箱18的纵向输入端，第二齿轮箱18的横向输出端连接第二齿轮箱输出轴19，第二齿轮箱输出轴19前端连接横向立杆20，横向立杆20前端连接横向驱动杆21。横向驱动杆21上设有横向通槽，横向通槽内滑动连接被测变速器操纵手柄26。横向驱动杆21能够带动被测变速器操纵手柄26横向移动。

如图1所示，所述第一齿轮箱16的箱体内设有第一输入锥齿轮16.1和第一输出锥齿轮16.2，第一输入锥齿轮16.1连接在横向输出轴14上，第一输出锥齿轮16.2连接在第一齿轮箱输出轴17上，第一输入锥齿轮16.1和第一输出锥齿轮16.2垂直啮合连接。

如图1所示，所述第二齿轮箱18的箱体内设有第二输入锥齿轮18.1和第二输出锥齿轮18.2，第二输入锥齿轮18.1连接在第一齿轮箱输出轴17上，第二输出锥齿轮18.2连接在第二齿轮箱输出轴19上，第二输入锥齿轮18.1和第二输出锥齿轮18.2垂直啮合连接。

如图1和3所示，中枢锥齿轮箱13上的纵向输出端连接纵向输出轴22，纵向输出轴22上设有纵向离合器23。纵向输出轴22前端连接纵向立杆24，纵向立杆24前端连接纵向驱动杆25。纵向驱动杆25上设有纵向通槽，纵向通槽内滑动连接被测变速器操纵手柄26。纵向驱动杆25能够带动被测变速器操纵手柄26纵向移动。

单片机输出位移信息（包括移动方向和移动距离）给伺服电机驱动器，由伺服电机驱动器控制伺服电机的旋转方向（对应位移信息的移动方向）和旋转角度（对应位移信息的移动距离），伺服电机的位移信息（分为横向位置信息和纵向位置信息）通过伺服电机传动轴传递给中枢锥齿轮箱的输入端，中枢锥齿轮箱分两路输出，一路横向输出控制被测变速器操纵手柄沿被测变速器的横向位移，一路纵向输出控制被测变速器操纵手柄沿被测变速器的纵向位移。

被测变速器7和被测变速器操纵手柄驱动系统通过下端的可升降测试台架6支撑，可升降测试台架6能够带动被测变速器7上下升降调节高度位置。

如图4~5所示，所述可升降测试台架6包括升降支架27，升降支架27上通过轴承33连接摇轴29，摇轴29一端设有摇把30。摇轴29中部通过螺纹连接摇筒28，摇筒28两端分别设有一个套管34。套管34内连接横轴35，横轴35能够在套管34内自由转动。横轴35两端分别连接一个举升杆31，摇筒28两端共四个举升杆31上端通过销轴共同铰接升降台32。

可升降测试台架6能够调节被测变速器和被测变速器操纵手柄驱动系统的高度，使被测变速器输入轴与动力输出轴处于同样高度，便于连接，保证正常运行。同时，使被测变速器操纵手柄驱动系统的高度与被测变速器操纵手柄的高度相当，并使纵向输出轴和横向输出轴的中心线与被测变速器操纵手柄下端的球形支点的高度相同，以便横向驱动杆和纵向驱动杆的运动轨迹与被测变速器操纵手柄的圆弧运动轨迹相同，使寿命试验更合理，更能反映其真实寿命。

本发明结构简单、紧凑、合理，能够省去气动机构和体积庞大的压缩气体产生系统，使得结构紧凑、体积缩小、节省安装空间；省去气动机构后，消除了由于气动机构工作时而产生的噪声；采用了一种与被测变速器操纵手柄的圆弧运动轨迹相同驱动方式，能更好地反映了被测变速器的真实寿命情况；采用了伺服电机驱动系统，使得被测变速器操纵手柄驱动机构能够精确地按照被测变速器操纵手柄的运动位置来操作，更好地体现了被测变速器的工作寿命。

Claims (5)

1.一种手动变速器寿命试验装置，包括单片机（1）、被测变速器动力驱动系统、被测变速器操纵手柄驱动系统和可升降测试台架（6），其特征是：所述被测变速器动力驱动系统包括驱动电机驱动器（2），单片机（1）与驱动电机驱动器（2）电连接，驱动电机驱动器（2）与驱动电机（3）电连接，驱动电机（3）的输出端连接驱动电机轴（4），驱动电机轴（4）上设有驱动电机离合器（5），驱动电机轴（4）与被测变速器（7）输入端连接，被测变速器（7）的输出端连接负载电机（8）；

所述被测变速器操纵手柄驱动系统包括伺服电机驱动器（9），单片机（1）与伺服电机驱动器（9）电连接，伺服电机驱动器（9）与伺服电机（10）电连接，伺服电机（10）输出端连接伺服电机传动轴（11），伺服电机传动轴（11）上设有伺服电机离合器（12），伺服电机离合器（12）与中枢锥齿轮箱（13）输入端连接；

中枢锥齿轮箱（13）上的横向输出端连接横向输出轴（14），横向输出轴（14）上设有横向离合器（15），横向输出轴（14）连接第一齿轮箱（16）的横向输入端，第一齿轮箱（16）的纵向输出端连接第一齿轮箱输出轴（17），第一齿轮箱输出轴（17）连接第二齿轮箱（18）的纵向输入端，第二齿轮箱（18）的横向输出端连接第二齿轮箱输出轴（19），第二齿轮箱输出轴（19）前端连接横向立杆（20），横向立杆（20）前端连接横向驱动杆（21），横向驱动杆（21）上设有横向通槽，横向通槽内滑动连接被测变速器操纵手柄（26），横向驱动杆（21）能够带动被测变速器操纵手柄（26）横向移动；

中枢锥齿轮箱（13）上的纵向输出端连接纵向输出轴（22），纵向输出轴（22）上设有纵向离合器（23），纵向输出轴（22）前端连接纵向立杆（24），纵向立杆（24）前端连接纵向驱动杆（25），纵向驱动杆（25）上设有纵向通槽，纵向通槽内滑动连接被测变速器操纵手柄（26），纵向驱动杆（25）能够带动被测变速器操纵手柄（26）纵向移动；

被测变速器（7）和被测变速器操纵手柄驱动系统通过下端的可升降测试台架（6）支撑，可升降测试台架（6）能够带动被测变速器（7）上下升降调节高度位置。

2.如权利要求1所述的手动变速器寿命试验装置，其特征是：所述中枢锥齿轮箱（13）的箱体内设有中枢输入锥齿轮（13.1）、中枢纵向输出锥齿轮（13.2）和中枢横向输出锥齿轮（13.3），中枢输入锥齿轮（13.1）连接在伺服电机传动轴（11）上，中枢纵向输出锥齿轮（13.2）连接在纵向输出轴（22）上，中枢横向输出锥齿轮（13.3）连接在横向输出轴（14）上，中枢输入锥齿轮（13.1）和中枢纵向输出锥齿轮（13.2）垂直啮合连接，中枢纵向输出锥齿轮（13.2）和中枢横向输出锥齿轮（13.3）垂直啮合连接。

3.如权利要求1所述的手动变速器寿命试验装置，其特征是：所述第一齿轮箱（16）的箱体内设有第一输入锥齿轮（16.1）和第一输出锥齿轮（16.2），第一输入锥齿轮（16.1）连接在横向输出轴（14）上，第一输出锥齿轮（16.2）连接在第一齿轮箱输出轴（17）上，第一输入锥齿轮（16.1）和第一输出锥齿轮（16.2）垂直啮合连接。

4.如权利要求1所述的手动变速器寿命试验装置，其特征是：所述第二齿轮箱（18）的箱体内设有第二输入锥齿轮（18.1）和第二输出锥齿轮（18.2），第二输入锥齿轮（18.1）连接在第一齿轮箱输出轴（17）上，第二输出锥齿轮（18.2）连接在第二齿轮箱输出轴（19）上，第二输入锥齿轮（18.1）和第二输出锥齿轮（18.2）垂直啮合连接。

5.如权利要求1所述的手动变速器寿命试验装置，其特征是：所述可升降测试台架（6）包括升降支架（27），升降支架（27）上通过轴承（33）连接摇轴（29），摇轴（29）一端设有摇把（30），摇轴（29）中部通过螺纹连接摇筒（28），摇筒（28）两端分别设有一个套管（34），套管（34）内连接横轴（35），横轴（35）能够在套管（34）内自由转动，横轴（35）两端分别连接一个举升杆（31），摇筒（28）两端共四个举升杆（31）上端通过销轴共同铰接升降台（32）。