本實(shí)用新型涉及一種凸輪式開關(guān)的力特性模擬與測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：
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手感是凸輪式開關(guān)的重要性能，力特性曲線是對(duì)開關(guān)手感性能的要求的圖形描述，力特性曲線是指人在轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)檔位過程中所有力的集合，即在每個(gè)檔位周期內(nèi)，每轉(zhuǎn)動(dòng)多少角度對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩曲線。工程師在進(jìn)行凸輪式開關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)，為了設(shè)計(jì)出具有出色操作手感的開關(guān)，通常是先測(cè)量出描述開關(guān)出色操作手感的力特性曲線，然后通過該期望的力特性曲線反求出凸輪式開關(guān)的圖輪廓曲線，最終制造出具有出色操作手感的開關(guān)。

目前，用來測(cè)量凸輪式開關(guān)力特性曲線的裝置是扭矩測(cè)試臺(tái)，該測(cè)試臺(tái)主題體括電機(jī)、扭矩傳感器、角度傳感器、控制臺(tái)及試驗(yàn)平臺(tái)等。具體的測(cè)量步驟是：首先將凸輪式開關(guān)、扭矩傳感器、角度傳感器、電機(jī)依次機(jī)械連接，然后啟動(dòng)電機(jī)對(duì)凸輪式開關(guān)加載，同時(shí)記錄傳感器輸出的數(shù)據(jù)，最后繪制出開關(guān)的力特性曲線。該扭矩測(cè)試臺(tái)雖然能夠很好地測(cè)量出凸輪式開關(guān)的力特性曲線，但是不具有連續(xù)性，一次只能獲得一個(gè)開關(guān)的力特性曲線且不能直接對(duì)開關(guān)的操作手感的好壞做出客觀的，這就意味著要獲得開關(guān)的期望力特性曲線要對(duì)不同的凸輪式開關(guān)一個(gè)一個(gè)進(jìn)行測(cè)量，然后專業(yè)人員在進(jìn)行手感測(cè)試，這就使得測(cè)量的過程變的很復(fù)雜、漫長(zhǎng)，測(cè)量的結(jié)果誤差比較大，耗費(fèi)更多的人力物力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本實(shí)用新型的目的時(shí)針對(duì)以上不足之處，提供一種凸輪式開關(guān)的力特性模擬與測(cè)量裝置，不僅結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計(jì)合理，而且操作簡(jiǎn)單。

本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采用的方案是，一種凸輪式開關(guān)的力特性模擬與測(cè)量裝置，包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)上設(shè)有并排設(shè)置的電機(jī)和角度—扭矩傳感器，所述電機(jī)與角度—扭矩傳感器之間設(shè)有凸輪式開關(guān)，所述凸輪式開關(guān)的外殼一端經(jīng)由第一聯(lián)軸器與電機(jī)的輸出端固定連接，所述凸輪式開關(guān)的驅(qū)動(dòng)軸遠(yuǎn)離電機(jī)端經(jīng)由第二聯(lián)軸器與角度—扭矩傳感器的一輸入端固定連接，所述角度—扭矩傳感器的另一輸入端固連有旋鈕，所述電機(jī)與角度—扭矩傳感器之間還設(shè)有工控機(jī)，所述工控機(jī)與角度—扭矩傳感器電連，所述工控機(jī)與電機(jī)之間經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器電連，所述電機(jī)上設(shè)有編碼器，所述編碼器與工控機(jī)電連。

進(jìn)一步的，上述電機(jī)為交流伺服電機(jī)。

進(jìn)一步的，上述實(shí)驗(yàn)臺(tái)上經(jīng)由螺栓固連有并排設(shè)置的第一支撐架和第二支撐架，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)的上表面設(shè)置有以利螺栓穿過的橫向長(zhǎng)條槽，所述第一支撐架的上端設(shè)置有水平的第一通槽，所述第一通槽內(nèi)經(jīng)由螺栓固連有用以安裝電機(jī)的電機(jī)座，所述第一通槽的兩側(cè)壁設(shè)置有以利螺栓穿過的第一縱向長(zhǎng)條槽；所述第二支撐架的上端設(shè)置有水平的第二通槽，所述第二通槽內(nèi)經(jīng)由螺栓固連有用以安裝角度—扭矩傳感器的傳感器支座，所述第二通槽的兩側(cè)壁設(shè)置有以利螺栓穿過的第二縱向長(zhǎng)條槽。

進(jìn)一步的，上述第一通槽的底面與電機(jī)座的下表面之間連接有第一千斤頂，所述第一千斤頂?shù)南露私?jīng)由螺栓固連在第一通槽的底面；所述第二通槽的底面與傳感器支座的下表面之間連接有第二千斤頂，所述第二千斤頂?shù)南露私?jīng)由螺栓固連在第二通槽的底面。

進(jìn)一步的，上述工控機(jī)上設(shè)置有用戶圖形顯示界面和用于采集并記錄編碼器和角度—扭矩傳感器輸出的測(cè)量數(shù)據(jù)的采集卡。

進(jìn)一步的，上述旋鈕經(jīng)一傳動(dòng)件與一驅(qū)動(dòng)單元傳動(dòng)連接，所述驅(qū)動(dòng)單元與工控機(jī)電連。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果： 本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，大大減低了凸輪式開關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)成本，縮短了開發(fā)周期。

附圖說明：

圖1是本實(shí)用新型的構(gòu)造示意圖；

圖2是圖1中A-A剖視圖；

圖3是圖1中B-B剖視圖；

圖4是本實(shí)用新型的立體圖；

圖5是本實(shí)用新型的工作原理圖。

圖中：

1- 實(shí)驗(yàn)臺(tái)；2-電機(jī)；3-轉(zhuǎn)角—扭矩傳感器；4-凸輪式開關(guān)；5-第一聯(lián)軸器；6-第二聯(lián)軸器；7-旋鈕；8-工控機(jī)；9-驅(qū)動(dòng)器；10-編碼器；11-第一支撐架；12-第二支撐架；13-第一縱向長(zhǎng)條槽；14-第二縱向長(zhǎng)條槽；15-橫向長(zhǎng)條槽；16-第一千斤頂；17-電機(jī)座；18-第二千斤頂；19-傳感器支座；20-第一通槽；21-第二通槽；22-傳動(dòng)件；23-驅(qū)動(dòng)單元。

具體實(shí)施方式:

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1~4所示，本實(shí)用新型一種凸輪式開關(guān)的力特性模擬與測(cè)量裝置，包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)1，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)1上設(shè)有并排設(shè)置的電機(jī)2和角度—扭矩傳感器3，所述電機(jī)2與角度—扭矩傳感器3之間設(shè)有凸輪式開關(guān)4，所述凸輪式開關(guān)4的外殼一端經(jīng)由第一聯(lián)軸器5與電機(jī)2的輸出端固定連接，所述凸輪式開關(guān)4的驅(qū)動(dòng)軸遠(yuǎn)離電機(jī)2端經(jīng)由第二聯(lián)軸器6與角度—扭矩傳感器3的一輸入端固定連接，所述角度—扭矩傳感器3的另一輸入端固連有旋鈕7，所述電機(jī)2與角度—扭矩傳感器3之間還設(shè)有工控機(jī)8，所述工控機(jī)8與角度—扭矩傳感器3電連，所述工控機(jī)8與電機(jī)2之間經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器9電連，所述電機(jī)2上設(shè)有編碼器10，所述編碼器10與工控機(jī)8電連，即編碼器10用于記錄電機(jī)2的轉(zhuǎn)角與速度信息，角度—扭矩傳感器3用于測(cè)量旋鈕7端的轉(zhuǎn)角和驅(qū)動(dòng)扭矩大小，然后將數(shù)據(jù)反饋給工控機(jī)8，工控機(jī)8向驅(qū)動(dòng)器9發(fā)送控制指令，并根據(jù)角度—扭矩傳感器3和編碼器10反饋過來的信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)輸出給驅(qū)動(dòng)器9的指令。

本實(shí)施例中，所述電機(jī)2為交流伺服電機(jī)，驅(qū)動(dòng)器9為伺服驅(qū)動(dòng)器。

本實(shí)施例中，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)1上經(jīng)由螺栓固連有并排設(shè)置的第一支撐架11和第二支撐架12，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)1的上表面設(shè)置有以利螺栓穿過的橫向長(zhǎng)條槽15，所述第一支撐架11的上端設(shè)置有水平的第一通槽20，所述第一通槽20內(nèi)經(jīng)由螺栓固連有用以安裝電機(jī)2的電機(jī)座17，所述第一通槽20的兩側(cè)壁設(shè)置有以利螺栓穿過的第一縱向長(zhǎng)條槽13；所述第二支撐架12的上端設(shè)置有水平的第二通槽21，所述第二通槽21內(nèi)經(jīng)由螺栓固連有用以安裝角度—扭矩傳感器3的傳感器支座19，所述第二通槽21的兩側(cè)壁設(shè)置有以利螺栓穿過的第二縱向長(zhǎng)條槽14，即第一支撐架11與第二支撐架12的安裝位置可沿著橫向長(zhǎng)條槽15移動(dòng)，使得第一支撐架11與第二支撐架12的橫向距離可調(diào)整，進(jìn)而電機(jī)2與轉(zhuǎn)角—扭矩傳感器3之間的距離可調(diào)，適用于各種規(guī)格型號(hào)的凸輪式開關(guān)，適用范圍廣。

本實(shí)施例中，所述電機(jī)與電機(jī)座經(jīng)螺栓固定連接，所述轉(zhuǎn)角—扭矩傳感器與傳感器支座經(jīng)螺栓固定連接，保證電機(jī)與轉(zhuǎn)角—扭矩傳感器安裝牢固，工作時(shí)不易晃動(dòng)，進(jìn)而影響測(cè)量精度。

本實(shí)施例中，所述第一通槽21的底面與電機(jī)座17的下表面之間連接有第一千斤頂16，所述第一千斤頂16的下端經(jīng)由螺栓固連在第一通槽20的底面，即第一千斤頂16與第一縱向長(zhǎng)條槽13相配合，調(diào)整電機(jī)座17在第一通槽20內(nèi)的縱向高度，進(jìn)而對(duì)電機(jī)2的縱向高度進(jìn)行調(diào)整；所述第二通槽21的底面與傳感器支座19的下表面之間連接有第二千斤頂18，所述第二千斤頂18的下端經(jīng)由螺栓固連在第二通槽21的底面，即第二千斤頂18與第二縱向長(zhǎng)條槽14相配合，調(diào)整傳感器支座19在第二通槽21內(nèi)的縱向高度，進(jìn)而對(duì)轉(zhuǎn)角—扭矩傳感器3的縱向高度進(jìn)行調(diào)整；第一千斤頂16與第二千斤頂18可為微型液壓千斤頂，體積小，升降平穩(wěn)，調(diào)整精度高，可調(diào)整整個(gè)裝置的同軸度，提高裝置的測(cè)量精度。

本實(shí)施例中，所述工控機(jī)8上設(shè)置有用戶圖形顯示界面和用于采集并記錄編碼器和角度—扭矩傳感器輸出的測(cè)量數(shù)據(jù)的采集卡，且工控機(jī)的操作軟件為L(zhǎng)abview，方便對(duì)系統(tǒng)硬件的配置、用戶圖形界面以及控制參數(shù)的設(shè)置。

本實(shí)施例中，所述旋鈕經(jīng)一傳動(dòng)件22與一驅(qū)動(dòng)單元23傳動(dòng)連接，所述驅(qū)動(dòng)單元與工控機(jī)電連；所述傳動(dòng)件為聯(lián)軸器，驅(qū)動(dòng)單元為步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)單元固聯(lián)在第二通槽21內(nèi)的傳感器支座上；步進(jìn)電機(jī)與聯(lián)軸器的設(shè)置可代替人工實(shí)現(xiàn)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)旋鈕7，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)凸輪式開關(guān)4換擋，操作方便，提高裝置的自動(dòng)化程度。

本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器9與工控機(jī)8可直接放置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)1上空曠的區(qū)域，也可放置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)以外便于技術(shù)人員操作的區(qū)域，防止實(shí)驗(yàn)臺(tái)由于放置過多用于連接電性連接的數(shù)據(jù)線，而顯得雜亂無章。

由圖5所示，使用時(shí)：工控機(jī)8將扭矩指令輸出給伺服驅(qū)動(dòng)器9，用來控制交流伺服電機(jī)2的加載扭矩，交流伺服電機(jī)2通過第一聯(lián)軸器5將輸出的扭矩加載于凸輪式開關(guān)4的外殼上，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)單元23經(jīng)由傳動(dòng)件22帶動(dòng)旋鈕7轉(zhuǎn)動(dòng)以驅(qū)動(dòng)凸輪式開關(guān)4換擋，作為電機(jī)2轉(zhuǎn)角檢測(cè)元件的編碼器10將電機(jī)2轉(zhuǎn)角信息反饋給工控機(jī)8，作為旋鈕7轉(zhuǎn)角檢測(cè)元件的角度—扭矩傳感器3將旋鈕7的轉(zhuǎn)角和扭矩信號(hào)反饋給工控機(jī)8，工控機(jī)8根據(jù)編制好的扭矩與電機(jī)轉(zhuǎn)角和旋鈕轉(zhuǎn)角之差的程序來動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)加載扭矩，以達(dá)到模擬多種不同的凸輪式開關(guān)的目的,同時(shí)在工控機(jī)中繪制、存儲(chǔ)不同的力特性曲線,工控機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序計(jì)算力特性曲線參數(shù)，采用模糊評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)所獲取的復(fù)數(shù)條不同的力特性曲線的好壞，并取最大隸屬度值的曲線為該凸輪式開關(guān)的期望力特性曲線，即操作手感最好的開關(guān)的力特性曲線。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型的涵蓋范圍。