CN111795668A - 一种变速器选换挡角度检测方法及装置 - Google Patents

一种变速器选换挡角度检测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种变速器选换挡角度检测方法及装置，以变速器的任意点作为原点构建坐标系，根据三点确定一平面的原理，分别选取测量基准面在旋转前后的三个测量点，根据测量点确定基准面在旋转前后的法向矢量，最后根据两个法向矢量确定旋转角度，即可精确测量出变速器的选档轴或挂挡轴的旋转角度，为变速器的检测提供精确的判定依据，提高了变速器的检查的精准度，同时也提高了检测效率。

Description

一种变速器选换挡角度检测方法及装置
技术领域
本发明涉及变速器检测领域，具体为一种变速器选换挡角度检测方法及装置。
背景技术
目前，变速器厂家仅提供变速器理论上选、换挡角度，供主机厂设计人员校核软轴系统，但是变速器在检查过程中需要对实际的选换挡角度进行测量，作为检验报告的一部分，现阶段依靠传统的量角仪无法固定到变速器上，且无法满足测量精度要求。
为了满足变速器的实际测量选换挡角度要求，同时，判断变速器设计选换挡角度是否符合设计要求，需要一种测量变速器总成选换挡角度装置及测量方法，可用来校核变速器选、换挡角速是否符合设计要求。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种变速器选换挡角度检测方法及装置，能够对变速器的选换挡角度精准测量，为变速器的检查提供判定依据。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种变速器选换挡角度检测方法，包括以下步骤：
步骤1、采用测量装置在变速器选取一基准点为原点，构建测量坐标系；
步骤2、在目标轴的外壁上选取测量基准面；
步骤3、在测量基准面选取至少三个测量点，根据测量点在坐标系上构建第一测量面，并确定该第一测量面的法向矢量；
步骤4、旋转目标轴至预定位置，再次在测量基准面选取至少三个测量点，根据测量点在坐标系上构建第二测量面，并确定该第二测量面的法向矢量；
步骤5、根据第一测量面和第二测量面的法向矢量，确定目标轴的旋转角度。
优选的，步骤1中所述原点为变速器的一轴和离合器壳安装端面的交点。
优选的，步骤3和步骤4中测量面的法向矢量确定方法相同，具体如下：
采用测量装置获取测量基准面的点数据，任意选取三个测量点，得到每个测量点在三维坐标值，计算测量点的矢量，然后计算三个测量点的矢量和，根据矢量和确定第一测量面的法向向量。
优选的，所述测量点的矢量计算方法如下：
取i,j,k分别为x,y,z三个方向的单位矢量，称为基本单位矢量，则测量点的矢量a的表达式如下：
a＝axi+ayj+akk
三个测量点的矢量分别如下：
Figure BDA0002554916250000021
Figure BDA0002554916250000022
Figure BDA0002554916250000023
其中，O为坐标系原点，a,b,c分别为三个测量点。
优选的，所述矢量和的表达式如下：
Figure BDA0002554916250000024
Figure BDA0002554916250000025
优选的，所述法向矢量d的表达式如下：
Figure BDA0002554916250000031
优选的，步骤5中旋转角度
Figure BDA0002554916250000032
的计算方法如下：
Figure BDA0002554916250000033
其中，d1、d2分别为第一测量面和第二测量面的法向向量。
一种采用变速器选换挡角度检测方法的装置，包括变速器支架、测量摇臂和测量装置；
所述变速器支架包括底板，以及垂直设置在底板上且相互平行的支撑板，变速器的壳体的两端固定在支撑板的顶部，并且使一轴与变速器支架垂直；
所述测量摇臂与外换挡臂固接，并垂直向上设置，测量装置放在变速器的一侧。
优选的，所述其中一个支撑板上设置有凹止口，变速器通过离合器壳体的凸止口与凹止口配装，并通过多个螺栓固接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种变速器选换挡角度检测方法，以变速器的任意点作为原点构建坐标系，根据三点确定一平面的原理，分别选取测量基准面在旋转前后的三个测量点，根据测量点确定基准面在旋转前后的法向矢量，最后根据两个法向矢量确定旋转角度，即可精确测量出变速器的选档轴或挂挡轴的旋转角度，为变速器的检测提供精确的判定依据，提高了变速器的检查的精准度，同时也提高了检测效率。
附图说明
图1为本发明坐标系的示意图；
图2为本发明矢量的合成的示意图；
图3为本发明矢量的矢积的示意图；
图4为本发明测量装置安装主视图；
图5为本发明测量装置侧视图；
图6为本发明实施例1的挡位旋转角度测量示意图。
图中：1、变速器支架；2、选档轴；3、测量摇臂；4、变速器；5、地脚螺栓；6、螺栓；7、外换档臂；8、连接螺栓；9、测量装。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参阅图1-4，一种变速器选换挡角度检测方法，包括以下步骤：
步骤1、根据测量装置在变速器选取一基准点为原点，构建测量坐标系。
上述基准点为变速器的一轴和离合器壳安装端面的交点。
X轴：一轴轴线方向，动力传递方向为正方向；
Y轴：从变速箱输出法兰端面向离合器壳安装端面看，向左为负，向右为正；
Z轴：向上为正，向下为负。
步骤2、在目标轴的外壁上选取测量基准面；
所述目标轴为挂挡轴或选档轴，测量基准面为挂挡轴或选档轴侧壁上的任意平面。
步骤3、在测量基准面选取至少三个测量点，根据测量点在坐标系上构建第一测量面，并确定该第一测量面的法向矢量。
具体的，通过测量装置获取测量基准面的点数据，任意选取三个测量点，得到每个测量点在三维坐标值，计算测量点的矢量，然后计算三个测量点的矢量和，根据矢量和确定第一测量面的法向向量。
计算测量点的矢量的方法有两种，分别如下：
计算测量点在XYZ轴的投影距离，然后将投影距离求和得到测量点的矢量a。
设三个测量点分别为a，b，c，则XYZ的投影距离如下：
OA1＝ax,OA2＝ay,OA3＝az
其中，ax,ay,az分别为XYZ的投影距离，O为坐标系原点。
投影距离求和的表达式如下：
Figure BDA0002554916250000051
将投影距离求和表达式转换为代数表达式，i,j,k分别为x,y,z三个方向的单位矢量，称为基本单位矢量，则测量点的矢量a的表达式如下：
a＝axi+ayj+akk
三个测量点的矢量分别如下：
Figure BDA0002554916250000052
Figure BDA0002554916250000053
Figure BDA0002554916250000054
矢量和的表达式如下：
Figure BDA0002554916250000055
Figure BDA0002554916250000056
根据矢量和的矢积计算法向向量d的表达式如下：
Figure BDA0002554916250000061
步骤4、旋转目标轴至预定位置，再次在测量基准面选取至少三个测量点，根据测量点在坐标系上构建第二测量面，并确定该第二测量面的法向矢量。
第二测量面的法向矢量的确定方法与步骤3的方法相同，不在赘述。
步骤5、根据第一测量面和第二测量面确定目标轴的旋转角度。
选档时，选档轴平面绕自身的旋转轴m旋转，选档轴平面n的法向量d也随之旋转一个角度
Figure BDA0002554916250000062
Figure BDA0002554916250000063
即为所要的选档角度，根据矢量的标积，选档前后选档轴平面的法向矢量的夹角
Figure BDA0002554916250000064
为：
Figure BDA0002554916250000065
其中，d1、d2分别为第一测量面和第二测量面的法向向量。
一种变速器选换挡角度检测方法的装置，包括变速器支架1、测量摇臂3、外换挡臂7和测量装置9。
所述变速器支架1包括底板，以及垂直设置在底板上且相互平行的支撑板，变速器4的壳体的两端固定在支撑板的顶部，并且使变速器的一轴与变速器支架垂直。
具体的，其中一个支撑板上设置有凹止口，变速器4通过离合器壳体的凸止口与凹止口配装，并通过多个螺栓6固接，使变速器4与变速器支架1形成整体。
变速器支架1通过地脚螺栓5与地面连成一体，测量摇臂3通过连接螺栓8与外换挡臂7装成一体，并垂直向上设置，测量装置9放在变速器4便于测量的位置，测量装置可以采集测量点的三维坐标值。
实施例1
参阅图5和图6，以9挡变速箱为例，对选换挡过程进行说明。
选挡角度测量步骤如下：
首先，用测量装置9建立变速器的坐标系，选取基准面，在低空档3/4档置，用扳手转动选档轴2，采用测量装置9测量基准面旋转前后同一被测表面的三个测量点的坐标，然后根据法向向量d的表达式和法向矢量的夹角
Figure BDA0002554916250000071
表达式计算，得到的夹角
Figure BDA0002554916250000072
即为对应的3/4档位置的空行程，同时以空行程的对称面作为选档中心面，后续各选档角度的测量基准，并重复上述过程进行测量，如图6所示。
挂挡角度测量步骤如下：
挂档测量基准的建立，外换挡臂7处于空档位置，通过测量装置9测量外换挡臂7一侧表面三个点的坐标，根据法向向量d的表达式求出该侧表面的法向量n的所在平面，即为对应的空档时的挂档测量基准面。
空档挂档空行程的测量，外换挡臂7处于空档位置，用手轻推外换挡臂7，用测量装置9测量摇臂同一侧在两个极限位置的三个点在变速器坐标系的坐标，根据法向向量d的表达式和法向矢量的夹角
Figure BDA0002554916250000073
表达式，求出被测表面与挂档基准面的夹角，反复测量多次，取算术平均值，即为此时的空挡挂档空行程。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种变速器选换挡角度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、采用测量装置在变速器选取一基准点为原点，构建测量坐标系；
步骤2、在目标轴的外壁上选取测量基准面；
步骤3、在测量基准面选取至少三个测量点，根据测量点在坐标系上构建第一测量面，并确定该第一测量面的法向矢量；
步骤4、旋转目标轴至预定位置，再次在测量基准面选取至少三个测量点，根据测量点在坐标系上构建第二测量面，并确定该第二测量面的法向矢量；
步骤5、根据第一测量面和第二测量面的法向矢量，确定目标轴的旋转角度。
2.根据权利要求1所述的一种变速器选换挡角度检测方法，其特征在于，步骤1中所述原点为变速器的一轴和离合器壳安装端面的交点。
3.根据权利要求1所述的一种变速器选换挡角度检测方法，其特征在于，步骤3和步骤4中测量面的法向矢量确定方法相同，具体如下：
采用测量装置获取测量基准面的点数据，任意选取三个测量点，得到每个测量点在三维坐标值，计算测量点的矢量，然后计算三个测量点的矢量和，根据矢量和确定第一测量面的法向向量。
4.根据权利要求3所述的一种变速器选换挡角度检测方法，其特征在于，所述测量点的矢量计算方法如下：
取i,j,k分别为x,y,z三个方向的单位矢量，称为基本单位矢量，则测量点的矢量a的表达式如下：
a＝axi+ayj+akk
三个测量点的矢量分别如下：
Figure FDA0002554916240000021
Figure FDA0002554916240000022
Figure FDA0002554916240000023
其中，O为坐标系原点，a,b,c分别为三个测量点。
5.根据权利要求4所述的一种变速器选换挡角度检测方法，其特征在于，所述矢量和的表达式如下：
Figure FDA0002554916240000024
Figure FDA0002554916240000025
6.根据权利要求5所述的一种变速器选换挡角度检测方法，其特征在于，所述法向矢量d的表达式如下：
Figure FDA0002554916240000026
7.根据权利要求5所述的一种变速器选换挡角度检测方法，其特征在于，步骤5中旋转角度
Figure FDA0002554916240000028
的计算方法如下：
Figure FDA0002554916240000027
其中，d1、d2分别为第一测量面和第二测量面的法向向量。
8.一种采用权利要求1-7任一项变速器选换挡角度检测方法的装置，其特征在于，包括变速器支架(1)、测量摇臂(3)和测量装置(9)；
所述变速器支架(1)包括底板，以及垂直设置在底板上且相互平行的支撑板，变速器(4)的壳体的两端固定在支撑板的顶部，并且使一轴与变速器支架垂直；
所述测量摇臂(3)与外换挡臂(7)固接，并垂直向上设置，测量装置(9)放在变速器(4)的一侧。
9.根据权利要求8所述的变速器选换挡角度检测方法的装置，其特征在于，所述其中一个支撑板上设置有凹止口，变速器(4)通过离合器壳体的凸止口与凹止口配装，并通过多个螺栓(6)固接。
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