CN217032991U - 一种踏板试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种踏板试验装置，包括第一平动机构、第二平动机构、角度调节机构、踏板本体和用于对踏板本体进行加载的加载件；加载件安装在第一平动机构上，第一平动机构能够带动加载件沿第一水平方向运动；角度调节机构安装在第二平动机构上，第二平动机构能够带动角度调节机构沿第二水平方向运动；踏板本体安装在角度调节机构上，角度调节机构能够带动踏板本体沿角度调节机构的旋转轴线转动，角度调节机构的旋转轴线沿竖直方向设置；第一水平方向、第二水平方向和竖直方向两两垂直。本实用新型的踏板试验装置，可实现多方向加载试验。

Description

一种踏板试验装置

技术领域

本实用新型涉及踏板试验技术领域，特别是涉及一种踏板试验装置。

背景技术

踏板是踩踏操纵系统中的重要零部件，踏板性能与操纵安全性、舒适性密切相关。由于操纵习惯的差异大，使用踏板时加载位置和方向不同，需对踏板的多向耐久及强度性能进行试验。

现有技术中的踏板仅能够改变在踏板转动平面内的加载角度，无法调节偏斜方向的加载角度。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种踏板试验装置，以解决现有工装仅能够改变在踏板转动平面内的加载角度，无法调节偏斜方向的加载角度的问题。

本实用新型的踏板试验装置的技术方案为：

一种踏板试验装置，包括第一平动机构、第二平动机构、角度调节机构、踏板本体和用于对所述踏板本体进行加载的加载件；

所述加载件安装在所述第一平动机构上，所述第一平动机构能够带动所述加载件沿第一水平方向运动；

所述角度调节机构安装在所述第二平动机构上，所述第二平动机构能够带动所述角度调节机构沿第二水平方向运动；

所述踏板本体安装在所述角度调节机构上，所述角度调节机构能够带动所述踏板本体沿所述角度调节机构的旋转轴线转动，所述角度调节机构的旋转轴线沿竖直方向设置；

所述第一水平方向、所述第二水平方向和所述竖直方向两两垂直。

进一步地，所述第一平动机构包括丝杠、丝杠电机、导轨和滑座，所述丝杠和所述导轨均沿所述第一水平方向设置；所述滑座安装在所述导轨上，所述加载件安装在所述滑座上；所述丝杠穿设于所述滑座的螺纹孔，所述丝杠电机的输出轴与所述丝杠连接，以使所述滑座能够带动所述加载件沿所述第一水平方向运动。

进一步地，所述第二平动机构与所述第一平动机构的结构相同，所述第二平动机构的滑座上设有平动座，所述角度调节机构安装在所述平动座上。

进一步地，所述角度调节机构包括旋转机构，所述旋转机构包括旋转座和旋转驱动电机，所述旋转座可旋转地安装在所述平动座上；所述旋转驱动电机与所述旋转座连接，以使所述角度调节机构能够带动所述踏板本体沿所述旋转座的旋转轴线转动。

进一步地，所述角度调节结构还包括摆动机构，所述摆动机构安装在所述旋转座上，所述踏板本体安装在所述摆动机构上；所述摆动机构能够带动所述踏板本体沿所述摆动机构的旋转轴线转动，所述摆动机构的旋转轴线平行于所述第一平动方向。

进一步地，所述摆动机构包括支架、摆动板和摆动驱动器，所述支架安装在所述旋转座上，所述踏板本体安装在所述摆动板上，所述摆动板与所述支架铰接；所述摆动驱动器连接于所述支架和所述摆动板之间，以使所述摆动板能够带动所述踏板本体沿所述摆动板的旋转轴线转动，所述摆动板的旋转轴线设于所述摆动板与所述支架的铰接轴。

进一步地，所述支架为L形支架，所述L形支架包括固定连接的水平板和竖板，所述摆动板的下侧边缘与所述水平板远离所述竖板的一侧边缘铰接，所述摆动驱动器分别与所述竖板的上部、所述摆动板的上部铰接。

进一步地，所述摆动驱动器为四连杆式千斤顶。

进一步地，所述摆动板包括摆动板本体、踏板安装板和升降驱动器，所述踏板安装板平行设在所述摆动板本体的两侧，所述踏板本体安装在所述踏板安装板上，所述升降驱动器设在所述摆动板与所述踏板安装板之间，以使所述踏板安装板能够带动所述踏板本体升降高度。

进一步地，所述升降驱动器为齿轮齿条机构。

有益效果：该踏板试验装置采用了第一平动机构、第二平动机构和角度调节机构，通过第一平动机构调节加载件和踏板本体在第一水平方向上的相对位置，通过第二平动机构调节加载件和踏板本体在第二水平方向上的相对位置，通过角度调节机构调节加载件和踏板本体之间在偏斜方向上的相对角度，可实现踏板本体多方向上的加载试验。

附图说明

图1为本实用新型的踏板试验装置的具体实施例中踏板试验装置的立体示意图；

图2为图1中第一平动机构的立体示意图；

图3为图1中第二平动机构的立体示意图；

图4为图1中旋转机构的立体示意图；

图5为图1中摆动机构的立体示意图；

图6为图1中踏板本体与摆动板的立体装配图。

图中：1-第一平动机构、10-加载件、11-第一平动机构的丝杠、12-第一平动机构的丝杠电机、13-第一平动机构的导轨、14-第一平动机构的滑座；

2-第二平动机构、20-平动座；

3-旋转机构、30-旋转座、31-旋转驱动电机、32-轴承；

4-摆动机构、41-支架、411-水平板、412-竖板、42-摆动板、43-摆动驱动器；

5-踏板本体、50-踏板安装板、51-升降驱动器、52-升降导轨；

6-透明机壳、7-主控台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型一实施例提供的踏板试验装置，包括第一平动机构1、第二平动机构2、角度调节机构、踏板本体5和用于对踏板本体5进行加载的加载件10；加载件10安装在第一平动机构上1，第一平动机构1能够带动加载件10沿第一水平方向运动；角度调节机构安装在第二平动机构2上，第二平动机构2能够带动角度调节机构沿第二水平方向运动；踏板本体5安装在角度调节机构上，角度调节机构能够带动踏板本体5沿角度调节机构的旋转轴线转动，角度调节机构的旋转轴线沿竖直方向设置；第一水平方向、第二水平方向和竖直方向两两垂直。

本实用新型的踏板试验装置采用了第一平动机构1、第二平动机构2和角度调节机构，通过第一平动机构1调节加载件10和踏板本体5在第一水平方向上的相对位置，通过第二平动机构2调节加载件10和踏板本体5在第二水平方向上的相对位置，通过角度调节机构调节加载件10和踏板本体5在偏斜方向上的相对角度，可实现踏板本体5多方向上的加载试验。

同时，加载件10安装在第一平动机构1上，踏板本体5通过角度调节机构安装在第二平动机构2上，通过将加载件10和踏板本体5分设在第一平动机构1和第二平动机构2上，可在布置上更加简单、紧凑。

优选地，踏板试验装置还包括透明机壳6和主控台7，透明机壳6的轮廓形状为长方体形，其罩设于整机的外部可起到防护作用，防止踏板断裂飞出伤人，其中一个侧面铰接有活动防护门，以便开启安装或拆卸被测试的踏板本体5。

具体地，第一平动机构1固定在透明机壳6的前侧板上，其驱动方向为第一水平方向(即透明机壳6的宽度方向)，第二平动机构2固定在透明机壳6的底板上，其驱动方向为第二水平方向(即透明机壳6的长度方向)，角度调节机构的旋转轴线方向为竖直方向(即透明机壳6的高度方向)，踏板本体5的转动轴线方向垂直于竖直方向布置(即平行于透明机壳6的底板平面)。

如图2所示，第一平动机构1包括丝杠11、丝杠电机12、导轨13和滑座14，丝杠11和导轨13均沿第一水平方向设置；滑座14安装在导轨13上，加载件10安装在滑座14上；丝杠11穿设于滑座14的螺纹孔，丝杠电机12的输出轴与丝杠11连接，以使滑座14能够带动加载件10沿第一水平方向运动。第一平动机构1的导轨13固定连接在前侧板上，通过丝杠机构带动加载件10沿第一方向运动，实现了调节加载件10与踏板本体5在第一水平方向上的相对位置的目的，且可自动控制、精确调节。当然，第二平动机构1还有多种形式，在又一实施例中，第一平动机构1为齿轮齿条机构或同步皮带机构等直线传动机构。

如图3所示，第二平动机构2与第一平动机构1的结构相同，所述第二平动机构2的滑座上设有平动座20，所述角度调节机构安装在所述平动座20上，第二平动机构2的丝杠和导轨均沿第二水平方向设置；第二平动机构2的导轨固定连接在底板上，第二平动机构2的平动座20可进行第二水平方向运动。通过丝杠机构带动角度调节机构和安装在角度调节机构上的踏板本体5沿第二方向运动，实现了调节加载件10与踏板本体5在第二水平方向上的相对位置的目的，且可自动控制、精确调节；同时，通过平动座20可实现角度调节机构和第二平动机构2的集成，提高装置布置紧凑性。当然，第二平动机构2还有多种形式，在又一实施例中，第二平动机构2为齿轮齿条机构或同步皮带等直线传动机构。

如图4所示，角度调节机构包括旋转机构3，旋转机构3包括旋转座30和旋转驱动电机31，旋转座30可旋转地安装在平动座20上；旋转驱动电机31与旋转座30连接，以使角度调节机构能够带动踏板本体5沿旋转座30的旋转轴线转动。旋转座30与平动座20之间设有轴承32，保证了旋转座30的旋转精度；旋转驱动电机31与旋转座30之间通过皮带传动连接，旋转驱动电机31带动旋转座30以其的旋转轴线为中心进行圆周运动，以使角度调节机构能够带动踏板本体5沿旋转座30的旋转轴线转动，实现了调节斜向加载角度的目的，且可自动控制、精确调节；同时，通过将旋转机构3通过平动座20安装在第二平动机构2上，可实现旋转机构3与第二平动机构2的集成，提高装置布置紧凑性。当然，旋转机构3还有多种形式，在又一实施例中，旋转机构3为齿轮机构等旋转转动机构。

如图5所示，角度调节结构还包括摆动机构4，摆动机构4安装在旋转座20上，踏板本体5安装在摆动机构4上；摆动机构4能够带动踏板本体5沿所述摆动机构4的旋转轴线转动，摆动机构4的旋转轴线平行于第一平动方向。通过设置摆动机构4，可实现踏板本体5沿摆动机构4的旋转轴线转动，即调整踏板本体5在踏板转动平面内的加载角度；同时，通过将摆动机构4安装在旋转座20上，可实现摆动机构4与旋转机构3的集成，提高装置布置紧凑性。

具体地，摆动机构4包括支架41、摆动板42和摆动驱动器43，支架41安装在旋转座30上，踏板本体5安装在摆动板42上，摆动板42与支架41铰接；摆动驱动器43连接于支架41和摆动板42之间，以使摆动板42能够带动踏板本体5沿摆动板42的旋转轴线转动，摆动板42的旋转轴线设于摆动板42与支架的铰接轴。通过设置摆动板42和支架41之间的铰接，并在摆动板42和支架41之间设置摆动驱动器43，可实现踏板本体5沿摆动板42的旋转轴线转动，即调整踏板本体5在踏板转动平面内的加载角度；通过控制摆动驱动器43可提高摆动板424的角度调节的自动控制和精确度，摆动板42和支架41之间的铰接可实现摆动板42更大范围的角度变化；同时，通过将支架41安装在旋转座20上，摆动板42与支架41铰接后可实现摆动机构4与旋转机构3的集成，提高装置布置紧凑性。

具体地，支架41为L形支架，L形支架包括固定连接的水平板411和竖板412，摆动板42的下侧边缘与水平板411的外侧边缘铰接，摆动驱动器43分别与竖板412的上部、摆动板42的上部铰接。铰接轴设在支架41的水平板411的外侧边缘，摆动板42的下侧边缘与铰接轴连接，摆动板42可相对于支架41的竖板412进行俯仰调节，通过摆动驱动器43带动踏板本体5沿摆动板42的旋转轴线转动，即调整踏板本体5在踏板转动平面内的加载角度；同时，通过L形的支架41结构，可在竖板412的上部与摆动板42的上部之间为摆动驱动器43提供更大的安装空间，从而方便摆动驱动器43的安装，并可实现摆动板42更大范围的角度变化。

优选地，摆动驱动器43为四连杆式千斤顶。四连杆式千斤顶具有行程范围大、角度调节更加精准的特点，利用四连杆结构可压缩或伸展变形，实现了更大范围加载角度的调节。当然，摆动驱动器43还有多种形式，在又一实施例中，摆动驱动器43为伸缩杆等长度可变机构

如图6所示，摆动板42包括摆动板本体、踏板安装板50和升降驱动器51，踏板安装板50平行设在摆动板本体的两侧，踏板本体5安装在踏板安装板50上，所述升降驱动器51设在摆动板42与踏板安装板50之间，以使踏板安装板50能够带动踏板本体5升降高度。具体地，在摆动板本体的两侧设置有升降导轨52，升降导轨52的延伸方向与摆动板本体的板面平行，保证了踏板安装板50及踏板本体5的升降运动精度。升降驱动器51为齿轮齿条机构，通过齿轮齿条机构带动踏板安装板50相对于摆动板42进行升降位移，能够改变踏板本体5的高度位置，并配合旋转机构3和摆动机构4工作，确保加载件10可对踏板本体5准确实施加载动作，且可实现自动控制；同时，通过踏板安装板50集成在摆动板42上，可提高试验装置的布置紧凑性。当然，升降驱动器51还有多种形式，在又一实施例中，升降驱动器51为丝杠机构等直线传动机构。

另外，主控台7基于PLC控制技术通过多向智能调节模块对第一平动机构的丝杠电机12、第二平动机构的丝杠电机、旋转驱动电机31、摆动驱动器43的驱动电机、升降驱动器51的齿轮电机进行智能化控制。在开始试验前，各个机构均位于零点位置，在主控台7输入相应的θz、θy、a、f、w五个参数，多向智能调节模块中的算法根据以上基础参数计算出对应各机构的电机所需转动的圈数，实现了五个自由度的智能控制调节。

第一平动机构的丝杠电机12圈数为：

Np1＝(425-(a*cosθy+c-R)sinθz-f＊cosθz)÷m；

第二平动机构的丝杠电机圈数为：

Np2＝(900-(a*cosθy+c-R)cosθz+f＊sinθz-s)÷n；

升降驱动器51的齿轮电机圈数为：

摆动驱动器43的驱动电机圈数为：

旋转驱动电机31圈数为：

式中：第一平动机构1的加载件10的中心与底板之间的距离为275mm，第一平动机构1的加载件10在零点时与旋转座30的旋转轴线之间的距离为425mm，第二平动机构2的平动座20在零点时与前侧板之间的距离为900mm，摆动机构4的铰接轴与底板之间的距离为355mm；

踏板本体5的加载点与踏板转轴之间在踏板安装板50上的投影距离为a，支架的竖板412的高度为b，支架的水平板411的长度为c，摆动板42的长度为d，踏板本体5的加载点与旋转座30的旋转轴线之间的径向距离为f，在零点时四连杆结构处于压缩状态，其在四连杆结构的丝杠两端的距离为L，踏板本体5的加载点与踏板安装板50之间的距离为w，在零点时加载件10与踏板本体5之间的距离为s，摆动板42绕其转动轴线(相对竖直方向)的摆动角度为θy，旋转座30绕其转动轴线(相对第二水平方向)的旋转角度为θz；

四连杆结构为四个边长相等均为u，第一平动机构的丝杠11的螺距为m，第一平动机构的丝杠11的螺距为n，摆动机构4的摆动驱动器43中丝杠的螺距为h，旋转机构3的两个带轮直径相等均为R，升降驱动器51(齿轮齿条机构)的齿轮半径为r，齿轮齿条比为1：1。

智能调节模块按照以上算法计算出对应电机的转动圈数，随后主控台7将对应信号传递至各机构的电机，各机构的电机收到信号开始调节工作：

(1)、第一平动机构1的基本原理：第一平动机构的丝杠电机12接收主控台7的Np1信号命令时，第一平动机构的丝杠电机12带动丝杠转动，第一平动机构的丝杠11与第一平动机构的滑座14的螺纹孔螺纹配合，从而使加载件10在第一平动机构1的带动下沿着第一水平方向实现位移平动。

(2)、第二平动机构2的基本原理：第二平动机构2的丝杠电机接收主控台7的Np2信号命令时，第二平动机构2的丝杠电机带动丝杠转动，第二平动机构2的丝杠与第二平动机构2的滑座的螺纹孔螺纹配合，从而使踏板本体5在第二平动机构的带动下沿着第二水平方向实现位移平动。

(3)、升降驱动器的基本原理：升降驱动器43的齿轮电机接收主控台7的Np3信号命令时，齿轮电机带动齿轮转动，齿轮与齿条之间啮合配合，带动踏板安装板50沿着升降导轨52进行升降调节。

(4)、摆动机构4的摆动驱动器43的基本原理：摆动机构4的摆动驱动器43的丝杠电机接收主控台7的Nj1信号命令时，摆动驱动器43的丝杠电机带动四连杆结构进行压缩或伸展变形，从而推动摆动板42完成踏板本体5在踏板转动平面内的加载角度的调节。

(5)、旋转机构3的基本原理：旋转机构3的旋转驱动电机31接收主控台7的Nj2信号命令时，旋转驱动电机31通过皮带传动使旋转座30、摆动机构4及踏板本体5绕旋转座30的旋转轴线进行旋转，从而完成踏板本体5的斜向加载角度的调节。

在试验过程中，第一平动机构1的加载件10的相关位移及其力的数据会通过闭环控制模块记载在主机上，供后续参考，完成对应角度工况的加载试验后，各机构重新归零。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种踏板试验装置，其特征是，包括第一平动机构、第二平动机构、角度调节机构、踏板本体和用于对所述踏板本体进行加载的加载件；

所述加载件安装在所述第一平动机构上，所述第一平动机构能够带动所述加载件沿第一水平方向运动；

所述角度调节机构安装在所述第二平动机构上，所述第二平动机构能够带动所述角度调节机构沿第二水平方向运动；

所述踏板本体安装在所述角度调节机构上，所述角度调节机构能够带动所述踏板本体沿所述角度调节机构的旋转轴线转动，所述角度调节机构的旋转轴线沿竖直方向设置；

所述第一水平方向、所述第二水平方向和所述竖直方向两两垂直。

2.根据权利要求1所述的踏板试验装置，其特征是，所述第一平动机构包括丝杠、丝杠电机、导轨和滑座，所述丝杠和所述导轨均沿所述第一水平方向设置；所述滑座安装在所述导轨上，所述加载件安装在所述滑座上；所述丝杠穿设于所述滑座的螺纹孔，所述丝杠电机的输出轴与所述丝杠连接，以使所述滑座能够带动所述加载件沿所述第一水平方向运动。

3.根据权利要求2所述的踏板试验装置，其特征是，所述第二平动机构与所述第一平动机构的结构相同，所述第二平动机构的滑座上设有平动座，所述角度调节机构安装在所述平动座上。

4.根据权利要求3所述的踏板试验装置，其特征是，所述角度调节机构包括旋转机构，所述旋转机构包括旋转座和旋转驱动电机，所述旋转座可旋转地安装在所述平动座上；所述旋转驱动电机与所述旋转座连接，以使所述角度调节机构能够带动所述踏板本体沿所述旋转座的旋转轴线转动。

5.根据权利要求4所述的踏板试验装置，其特征是，所述角度调节结构还包括摆动机构，所述摆动机构安装在所述旋转座上，所述踏板本体安装在所述摆动机构上；所述摆动机构能够带动所述踏板本体沿所述摆动机构的旋转轴线转动，所述摆动机构的旋转轴线平行于所述第一平动方向。

6.根据权利要求5所述的踏板试验装置，其特征是，所述摆动机构包括支架、摆动板和摆动驱动器，所述支架安装在所述旋转座上，所述踏板本体安装在所述摆动板上，所述摆动板与所述支架铰接；所述摆动驱动器连接于所述支架和所述摆动板之间，以使所述摆动板能够带动所述踏板本体沿所述摆动板的旋转轴线转动，所述摆动板的旋转轴线设于所述摆动板与所述支架的铰接轴。

7.根据权利要求6所述的踏板试验装置，其特征是，所述支架为L形支架，所述L形支架包括固定连接的水平板和竖板，所述摆动板的下侧边缘与所述水平板远离所述竖板的一侧边缘铰接，所述摆动驱动器分别与所述竖板的上部、所述摆动板的上部铰接。

8.根据权利要求6所述的踏板试验装置，其特征是，所述摆动驱动器为四连杆式千斤顶。

9.根据权利要求6所述的踏板试验装置，其特征是，所述摆动板包括摆动板本体、踏板安装板和升降驱动器，所述踏板安装板平行设在所述摆动板本体的两侧，所述踏板本体安装在所述踏板安装板上，所述升降驱动器设在所述摆动板与所述踏板安装板之间，以使所述踏板安装板能够带动所述踏板本体升降高度。

10.根据权利要求9所述的踏板试验装置，其特征是，所述升降驱动器为齿轮齿条机构。

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