智能型机械手同步器换档试验台的开发
汽车变速换档同步试验台的开发研究
１ 换档 同步试验 台的结构
换 档 同 步 试 验 台 是 通 过 模 拟 汽 车 实 际 行 驶 工 况 时 的 换 档 过 程 ， 测 试 同 步 器 的 换 档 性 能 与 寿命 。 １ 来 图 所 示 为 本 中 心 开 发 的 换 档 同 步 试 验 台 ， 试 验 台 主 要 由 该 驱 动 电 机 、 频 装 置 、 速 箱 、 量 轮 、 矩 转 速 传 感 变 调 惯 扭
器 、 换 档杆 、 试 变 速器 和数 据 处理 系统 等组 成 。 选 被 汽 车 换 档 时 首 先 离 合 器 起 作 用 ， 发 动 机 与 变 速 将
前 在 试 验 台 上 使 用 较 少 。 步 进 电 机 与 机 器 人 换 档 方 而
式 ， 格较 贵 ， 在 连 续换 档 经济 性 和 可靠性 方 面存在 价 且 局 限 性 ， 此 仅 用 于 变 速 器 总 成 试 验 台 或 底 盘 传 动 系 因
矩 和输入 转 速 。
２ 换 档 机 构
２ １ 机 械 手 驱 动 方 式 ．
本 文 介 绍 的 汽 车 变 速 换 档 同 步 试 验 台是 国 家 客 检 中 心 为 满 足 广 大 变 速 器 生 产 企 业 的 产 品 质 量 测 试 需 求 而 开 发 研 制 的 。 试 验 台 主 要 特 点 就 是 能 够 自 动 实 现 控 制 该 操 纵 杆 的 选 档 和 换 档 ， 个 测 试 过 程 在 工 控 机 和 软 件 整 的 控 制 下 自动 完 成 并 能 实 时 显 示 测 试 数 据 与 曲 线 等 。
箱 之 间 的动 力传 递 联 接 断 开 ， 时 汽 车处 在 惯 性 滑行 此 的状态 下 。 此 试 验 台在 设 计 时考 虑 动力 源 是 从 变速 因 箱 的 输 出 端 输 入 的 ， 变 速 箱 处 在 倒 拖 状 态 。 力 由驱 即 动
汽车同步器换挡机械手驱动方式比较研究
汽车同步器换挡机械手驱动方式比较研究摘要:本文通过对同步器换挡机械手气动、液压以及电机三种驱动方式的性能比较,分析各种驱动方式工作原理,归纳其优缺点,从而为同步器性能测试实验台驱动方式的选取提供参考。
关键词:同步器换挡机械手驱动方式同步器被广泛应用于现代汽车变速器中,不同档位的两个待啮合部件在它的作用下可以以同样的速度啮合,将换挡时的齿间冲击和噪音消除。
变速器换挡性能的好坏决定于同步器性能的好坏,电惯量和换挡机械手两面是同步器试验台研发工作的核心技术[1]。
顾名思义,换挡机械手就是模仿驾驶员驾驶汽车时的换挡行为,来达到将汽车变速器换档到指定档位的目的。
换挡机械手要同时拥有人类驾驶员换挡时肌肉的弹性和柔顺性,还要有协调性,同时要对不同操纵类型的变速器具有良好的适应性[2],机械手操纵原理图如图1所示。
档位之间的任意运动,都可以根据结构视为机械手在换挡方向和选档方向的简化移动。
因此,机械手的运动轨迹可以被简化成如图2的两种运动形式。
1 换挡机械手驱动系统在换挡机械手控制方面,主要有液压、气动以及电机三种驱动方式。
不同的驱动方式,会产生不同形状的换挡力曲线,进而直接影响同步器锥面产生的同步转矩。
换挡力过小会造成同步时间过长,加快同步环的磨损,换挡力过大会产生强迫换挡,引起锥面摩擦副变形,降低同步器寿命[3]。
1.1 液压驱动系统液压系统结构如图3所示。
两个油缸通过机械滑台结构十字交叉的连接在一起,装置中的伺服系统提供反馈,用来控制操作杆的选挡运动和换挡运动。
同时油缸旁固定的位移传感器在油缸运动时实时地采集位移信号,传送到计算机系统中。
机械手是一个非线性的控制对象,单纯的伺服反馈控制难以满足模拟人手换挡时的动态性能及稳态精度的要求。
因此,在计算机检测系统中有时也加入直接数字控制系统中常用的PID控制算法,从而很好地模拟人手换挡的功能[4]。
1.2 气动驱动系统气动驱动具有运动速度快、可压缩和抗冲击的特性,与人肌肉的弹性和柔顺性比较吻合。
AMT换挡性能试验台设计与开发
文 章 编 号 ：１ ０ ０ ２ — ６ ６ ７ ３（ ２ ０ １ ３ ）０ ５ — １ ０ ２ — ０ ３
Ａ ＭＴ换挡性能试验 台设计与开发
张俊 杰 ，马林 娜 ，陈 逢 ，杨 超
（ １ ． 机 械 科 学 研 究 总 院 ，北 京 １ ０ ０ ０ ４ ４ ；２ ． 北 京 理 工大 学 ，北京 １ ０ ０ ０ ８ １ ）
摘 要 ：论 文 分 析 了换 挡 时 间 、 选 换 挡 位 移 、 换 挡 力 对 Ａ Ｍ Ｔ 换 挡 性 能 的 影 响 ．并 以 这 三 方 面 为 Ａ Ｍ Ｔ 换 挡
性 能的检 测指 标设 计 开发 了 Ａ Ｍ Ｔ 换 挡 性 能 试 验 台及 其 测 控 系 统 试 验 台 通 过 电 机 将 动 力 由 变速 器
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关于汽车手动变速箱换挡操纵性能测试台架设计的研究
关于汽车手动变速箱换挡操纵性能测试台架设计的研究发布时间：2022-06-07T00:43:31.025Z 来源：《科学与技术》2022年4期作者：郭君军[导读] 当前我国科学技术水平在不断地进步和优化，为了实现汽车手段变速箱换挡操纵性能的客观评价郭君军江苏新能源汽车研究院有限公司江苏盐城 224051摘要：当前我国科学技术水平在不断地进步和优化，为了实现汽车手段变速箱换挡操纵性能的客观评价，相关技术人员研制设计了自动化专用测试台架，并设计了测试台架的总体结构以及自动换挡机械手，搭建了自动化测控系统，这在很大程度上优化了测试的精准度以及效率，同时也提升了手动变速箱换挡操纵性能评价的客观性。
本文基于此，对汽车手动变速箱换挡操纵性能测试台架设计进行了探究分析。
关键词：手动变速箱；换挡；操纵性能；测试台架引言：从目前的市场情况来看，在信息时代的背景下，当前手动变速器的技术愈加成熟、价格更低，而且其拥有较好的驾驶控制感，而这也为其后续的发展奠定了坚实的基础，也成为了当前的发展趋势。
在这一过程中，换挡的操纵性会直接对用户的体验感造成影响，因此需要对换挡操纵性进行客观性的评价，这样也有助于手动变速器的质量的提升。
一、测试台架硬件设计（一）测试台架整体设计技术人员在设计测试台架整体结构的过程中，工控机对变频器进行相应的控制，进而推动交流电机运行工作，交流电机工作产生的动力，以皮带为基础传递至离合器，然后离合器与动力有机结合再传递至变速器的输入轴之中，变速器会在一定程度上对转速以及扭矩造成一定的变化，动力再传递到变速器的输出轴，然后储存在惯量盘之中，与此同时，工控机会电涡流测功机，进而加载至试验台之中。
在进行试验的过程中，以换挡车速控制驱动以及加载系统为基础，将变速器输出轴的转速稳定在换挡转速中，工控机对离合器的步进电机进行相应的控制，这样也可以使离合器分开，与此同时，可以通过操控换挡机械手，进而对换挡杆进行操纵，使其进入至目标档位，当完成换挡之后，可以在通过操纵离合器的步进电机，使离合器结合。
机械手控制教学实验台的改进
机械手控制教学实验台的改进机械手是指能够自动抓取、多余度旋转的操作装置, 多用于自动生产线、自动机的上下料数控设备的自动换刀装置中。
由于工业企业的广泛应用, 学校也纷纷引进机械手设备作为教学工具。
用于教学使用和工业应用的机械手设备尽管在原理上相同或相似, 但在使用方面却存在很大差异, 主要是操作对象不同。
工业应用的机械手设备面对的是熟练的工程技术人员或工人, 而教学设备面对的是初学者且大多数是学生。
初学者编制联锁关系较复杂的控制程序难免存在错误, 导致设备经常损坏, 甚至危害人身安全。
为此, 对实验室教学用机械手设备的控制系统进行了改进。
1、结构组成及原理机械手一般由控制系统、驱动系统和执行系统组成。
主要完成移动、转动、抓取等动作。
控制系统是机械手的指挥系统, 它通过控制驱动系统, 让执行器按规定的要求进行工作, 并检测其正确与否。
机械手设备有4 个旋转轴和一个夹爪, 4 个旋转轴是X 轴伸缩, Z 轴升降, 手臂和手腕回转。
由步进电动机或通过旋转编码器可进行闭环控制的伺服电动机进行驱动,控制电路如图1 所示。
1.1 底盘及机械手爪正反运动Z4、Z5 分别是底盘的左右两个极限位行程开关,Y4 和Y5 是正反转输出信号, 当底盘运动到极限位置时, Y4 或Y5 停止输出。
Y6、Y7 分别是机械手爪正反转输出信号, 控制手爪驱动电机正反转。
1.2 竖轴运动Z1 是竖轴向上极限位行程开关, Y0 和Y2 控制竖轴电源模块D1。
其中Y0 是D1 的方向控制信号( DIR) , Y2是D1 的脉冲控制信号( CP) 。
当Y0 为ON, Y2 有脉冲输出时, 电机M1 正转, 机械手向下运动; 当Y0 为OFF, Y2 有脉冲输出时, 电机M1 反转, 机械手向上运动; 当Y2 无脉冲输出时, 无论Y0 是ON 还是OFF, 电机M1 停转。
1.3 横轴运动Z2 和Z3 分别是横轴的伸、缩极限位行程开关。
Y1和Y3 控制竖轴电源模块D2。
基于PLC的变速箱同步器性能试验台设计
基于PLC的变速箱同步器性能试验台设计程晓龙;姜涛【摘要】为了研究汽车变速箱同步器性能，以PLC为核心，设计试验系统。
计算机主要用于试验过程监控、数据存储、分析；通过PLC指令，对整个试验过程和数据进行实时监控；采用Pro-face触摸控制屏实现人机交互，便于更改试验参数；文中主要介绍了试验台的性能要求、试验台结构组成、惯量电模拟设计、试验台控制系统设计。
%To study performance of automobile gearbox synchronizer ,this paper designs a test system based on PLC computer for monitoring process of test ,data storage and analysis. According PLC command ,whole test process and date real time are ing Pro-face touch panel to communication with computer can expediently change test parameter. The article discusses test bed performance, structural components, rotational inertia design, control system design.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】3页(P49-51)【关键词】同步器;性能试验;模拟惯量【作者】程晓龙;姜涛【作者单位】长春理工大学机电工程学院，长春 130000;长春理工大学机电工程学院，长春 130000【正文语种】中文【中图分类】TP391.70 引言近年来，随着科学技术的高速发展，汽车已成为人们生活中不可或缺的硬件设施，汽车工业得到迅速的发展。
终稿同步器寿命性能试验中换档机械手结构设计
毕业设计任务书题目同步器寿命性能试验中换档机械手结构设计下发 09年 3月 1日完成 09年 6月 1日同步器寿命性能试验中换档机械手结构设计一、课题研究的目的和意义21世纪是汽车工业飞速发展的时代，汽车工业逐步成为许多国家的支柱产业。
为了控制汽车产品质量，提高汽车品质，势必对其总成及零部件提出更高更严格的要求。
变速器是汽车传动系中一个重要总成。
同步器是汽车变速器的重要部件，主要用于汽车行驶中平稳变速换挡，操纵轻便灵活，消除冲击噪音和降低汽车油耗。
同时，防止变速箱齿轮的损坏，直接影响变速器寿命。
因此，研制先进的同步器试验系统，对提高汽车试验技术有着重要意义。
同时，汽车是一个由许多种零部件组成的复杂的机械系统。
对于产品开发所需的许多技术资料，目前尚不能通过理论计算得到，只能通过试验，因此有人说“汽车是试验出来的”。
国外汽车工业由于发展时间较长，且对试验检测工作十分重视，在资金上给予了巨大的投入，一般都有较为齐全的试验装备。
再加上严格管理和精良的加工设备，与国内形成了较大的差距。
所以，我国汽车厂必须加大对试验检测设备的投入，才能大大缩短同国外同类厂家在试验手段上的差距，有利于我国汽车产品在国内外的竞争能力。
本课题正是基于上述情况，利用驱动机械手代替手动换挡来研究变速器总成中同步器寿命试验。
二、同步器介绍2.2.1同步器的作用现代汽车上广泛采用活塞式内燃机作为动力源，其转矩和转速变化范围较小。
而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化。
第一章绪论为解决这一矛盾，在传动系中设置了变速器。
变速器在换挡时，由于两齿轮轮齿不同步时的强制挂挡，使得因两轮齿间存在的速度差而发生冲击和噪音。
这样，不但不易挂挡，而且影响了轮齿寿命，使齿端部磨损加剧，甚至使轮齿折断。
所以在变速器换挡过程中，必须使所选挡位的一对待啮合齿轮轮齿的圆周速度相等（即同步），才能使之平顺地进入啮合而挂上挡位。
因此，产生了同步器。
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在对该 台的设 计上 ，智 能化和通 用 化主 要表现 在换档 机构 即换档 机械 手设计 上 ，故 ，本
文仅 就此点 作一叙述 ，尽管在 试验 台的主体上 也作有较 大的 改进 ，不在此 论述 。
１ 设计 思 路
１ 换档 机械手 的机构设计 思想 ． １
通 常的换档 机构 设计 ，它们 的选换 档作用 力直 接连接 与变速 器 的选 、换档作用 臂上 。无 论选用 油缸 、气 缸作 为动力 ，都是如此 。而 变速器 有它 各 自的式样和 结构 和角度 ， 因此 这就
李德跃 ：智 能型机械手 同步器换档试验台的开发
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的方 案 。
所谓 “ 智能 ”是 指试验 台具 有 自学 习功 能 ，即通过 与计算 机 的配合 ，对换档 档位位 置进 行 示教和 记忆 ，并记 录在计 算机 中 以备调用 。“ 用 ” 通 ，是在 一定 的范 围内 ，只 需更换 少量 的 连接 部件 ，就可进 行 多种变 速器 的换档 性 能试验 。这种 类型 的试验 台在 国 内仅 见的 只有 山东 上汽 通用 的原韩 国大 宇 的液 压伺服 换档 试验 台 。该 台经 一段 时间 的使用 、考察 ，发现 它 的性 能和 稳定性 并不 好 ，但 是它 的 一些设计 理念 和结 构对笔 者 的试 验 台方案 设计开 发有一 定 的参
图 １ 换档 机 构 的 设 计机 构 图
实 际的 设计 如 图 ２所 示 。该机 构中选换档 的运动动 力使用 的是 被称为 “ 电缸 ”的一套 执行机 构 ，它 由伺服 电机平Ｊ 带缸组 成 。它的运 动和移 动距离 由计 算机给 定信号 确定 ，同 Ｉ 同步 步带缸 将 伺服 电机 的旋 转转 化为直 线移动 。这 样 的组成有 极高 的运 动 定位 精度 和重 复精度 ，
头 的造 型变化 ，拆 去球 头 ，基 本结 构是一致 的。 （）在此换档 可直接 模拟人手 的换档 ，更接近 实际 驾驶 中 的换档 过程 。 ２ （）操纵 杆 的球 头处 的运 动具 有二 维方 向的空 间球 面 运动 。而 在变速 器 上 的选 换档 摇臂 ３ 处，仅具 有两维 平面 运动 。因此此 处的选 换档机 构 的设计必 须予 以充分考 虑其 运动 的轨迹和
对 于变速器 的进退 档 ，选档 相 当有 利 ，而 且 也便于计 算机 的控制 。与气动 、液压 相 比，明显 提 高 了一个 精度档 次 。在设计 时 ，考虑 了安装 的方便 和可靠 ，可快 速安装 锁止 ，具有 “ ” 手
的功 能 ，闪此 ，也称之 为 “ 换档机 械手 ” 。
第 ２期
使得这种设计方法无法达到能通用到各种变速器都能适应的 目的。上述机构的设计，已有文
汽
齿
科
技
２ ０ 笠 ０８
章 论述 ，不在 此赘述 。
经 过 多方调 查和方 案探 讨 ，确认在 汽车 驾驶 室 内的变 速器 换档操 作杆进 行换档 作用 ，是
一
种 比较好 的能解 决换 档机 构通用 的方法 ，其 特点是 ： （）驾驶室 内的变速 器换档操 纵杆 ，无论 对什么车 ，基本 都是大 同小异 ，无 非是操 纵杆球 １
响 到整个进 程 。有一种 解 决的方 法是 多多 设计制 造适应 各种变 速器 的试验 台，但 由于受 资金 和场 地 的限制 ，很难 实行 。转而 ，从 另一种 思路 出发 ，设计 开发一 种通用 的换档 试验 台来满
足 日益增长的试验需求。在有关方面的支持下，设计了智能型通用机械手同步器换档试验台
第 ２期
汽
齿
科
技
２０ ０８笠
智能型机械 手同步器换档试验 台的开发
李 德 跃
摘要：本文就智能型机械手 同步器试验台换档试验台的开发进行 了叙述。 中对主要部件机械手的 其
设计思想、具体机构和结构 以及实际设计作 了较为详细的描述 。同时，对该试验台档位的设定、确 认、 自学习器、档位示教等也进行 了重点的叙述：最后对该试验 台的实际试验应用效果作 了描述 。
性 能试验 。这在 前几年 问题 并不 大 ，因为 ，当时 变速器 的 品种 比较 少 ，有 几 台试 验 台就足 以 应付 各种 同步器 的试验 任务 。但 是 ，近 年 以来 ，开发 的变速器 的 品种 日益 增多 ， 同步 器换档
试验 台和试 验任 务之 间 的矛 盾 日益尖 锐 、突 出。此 中， 由于 同步器 换档试 验 的周期较 长 ，加 之试 验 台的不通用 ，即使 该台暂 时无试 验 也不能 使用 ，所 以换档试 验往往 成 为一处瓶 颈而 影
关键词：同步器换档试验台：机械手换档机构；档位智能学习；通用性
以往 ，齿轮厂 产 品工程 部试验 室 中的 同步器换 档试验 台几 乎全 部是单 独针对 某一变 速器
的换档试验 设计开发的。即使有在一台试验 台上能进行其他变速器的同步器换档试验，它的 通用性也是有限的，往往需要更换很多部件和作 比较大的调整 ，才能适应其他变速器的换档
它 的 自由度个 数 。
１２ 选换 档机构 的具体设计 ．
１是 该换档机 构 的运动 机构 图。为 了保 证变速器 操纵杆 的三维球面运 动 ，在 该换档机
构 中，采州 两组 移动滑 杆组 件来 解决 选、 换档 ，采 用 多组旋转 和摇 摆关节 来解 决其球面 弧线
的运动 轨迹 ，具有多个 自由度 的换档机 构 。这样 的设计可保 证变速器 操纵杆 的运动灵 活 自如 。