单位文秘网 2021-07-07 08:07:53 点击: 次
摘 要 在微型,超微型以及轻型汽车上,许多需要远距离操纵的部位都采用了软操纵拉索。这种拉索具有结构简单、灵活、轻便、维修调整便利等优点。例如,常见的拉索总成有:换选档拉索,驻车制动拉索,油门拉索等等。但是拉索存在一个负载效率和行程效率的问题,如果拉索的这两个效率过低则不便于汽车中的远距离控制,严重的会导致汽车失控。本文针对这个问题设计了一个基于换选档拉索效率测试的试验台架,由步进电机驱动,拉动选换挡推杆,使拉索移动,用气缸来模拟拉索活动端变化的阻力,选用合适的拉压力传感器和位移传感器测量出推杆端和拉索活动端的拉压力大小和位移大小,准确地计算出换选档拉索的负载效率和行程效率。
关键词 拉索;效率;台架;气缸;步进电机
中图分类号TH131 文献标识码A文章编号 1674-6708(2012)72-0173-03
0 引言
目前,我国许多汽车零部件公司都会生产各种类型的车用拉索,应用于各种汽车和摩托车。对于这样一个应用广泛且相当重要的零件总成,能够实现标准化和通用化是很有必要的,因此中华人民共和国汽车行业标准QC/"r 29101一1992中规定了汽车用操纵拉索总成的标准。在这个标准中规定了汽车用操纵拉索总成(以下简称拉索总成)的技术要求、试验方法、检验规则等等。其中关于拉索总成的负载效率试验和行程效率试验,讲述的是在规定的标准下,用人工方法使用量规测量拉索的尺寸并且按照规定安装,在实验过程中用测力计测量并且记录数据。这种测量方法已经不能满足人们的精度要求,并且效率比较低。基于这种情况,非常有必要设计一个针对拉索总成效率试验的实验台架。
1 拉索总成简介
1.1 拉索总成的产品形式
汽车上有多种类型的拉索,对于不同的汽车来说,它所承受的拉力,适应于汽车连接的结构是不同的,因此不同拉索总成存在着一定的差异,但是拉索的基本结构是相差无几的,以下介绍了常见的拉索结构形式。
1.连接件,2.芯线接头,3.芯线;4.防尘套;5.户管接头;6.护管;7.外护套;8.调整螺母;9.调整螺管
1.2拉索总成的技术要求
自拉索总成长度见图5,极限偏差见表1。
2 拉索效率试验台架的设计
在汽车中分布着各式各样的拉索,有离合器拉索,选换挡拉索,加速油门拉索,以及停车制动拉索和车尾行李箱开闭拉索等等,在此不能将每一种拉索都进行模拟测试效率,这个是不能实现的。在这次的设计中,我的设计任务是锁定在五菱荣光选换挡操纵总成上的。这样就比较有目的性,只需在设计过程中尽量以五菱荣光的参数为标准,模拟它的选换挡操作过程,在这个过程测量出拉索总成的主动端和被动端的力的大小和位移大小,按照以上介绍的国家标准进行计算,得出选换挡拉索总成的负载和行程效率。
2.1 台架设计方案设计
根据任务内容,台架设计应包括以下四个部分:
1)主动端
这个部分是将选换挡机构中的操纵杆部分固定在台架上,用步进电机进行驱动,来推动选换挡杆,从而拉动拉索。在这部分中,用步进电机驱动的时候,要求能够在两个方向推动推杆,即是换挡和选档。于是我最初用了一个十字形的槽,在互相垂直的方向分布着两个步进电机,从而能够在两个方向上推动推杆,但是这样存在一个问题,即在一个方向推动后推杆必须复位才能再推动另外一个方向,这不符合正常的选换挡的过程。改动方案是用两个能够移动的活动槽块来组成一个十字槽,这样两个活动槽的轨迹就不受限制。整个过程总要保证推动的时候能够走直线,于是活动槽要安装在导轨上,能够直线运动,而且为了让两个活动槽块运动不干涉,它们不在一个平面上。
2)被动端
这个部分是将选换挡机构中的活动端与一个模拟阻力机构连接,从而来模拟选换挡过程中的阻力。在这部分中,我选用气缸来模拟阻力,因为气缸外形小巧便于安装,并且能够很好的模拟阻力。在选换挡过程中力的大小是由小变大又变小的,力的变化用压力比例阀(带泄压功能的)控制压缩气体输入端的输入压力即可。
3)中间支承
我们知道,拉索本身是具有柔软性的,在汽车中的安装一般是需要弯曲成某一不确定的形状,是为了更好的利用汽车的安装空间。在安装时候往往在中间会有支承来将拉索固定住,不然拉索就会不稳定晃动。这就需要中间支承了,并且能够很方便快捷地装卸。本次设计中,我可以在主动端和被动端之间安装一个固定台来固定换挡机构,并且在固定台上安装一个支撑来固定拉索中间端。
4)数据测量和分析装置
一个试验台的研制最核心的是数据。在我们的试验方案解决后,我们要想好怎么来采集数据。当然我们首先必须要测量下最基本的参数,即是我们试验的五菱荣光的选换挡拉索的主要尺寸。这些都是固定参数数据,还需要的是试验参数。在实验过程中,我们需要测量的参数有四个,主动端的力的大小和位移大小,被动端的力的大小和位移大小。这里我选用两种不同量程的拉压力传感器和两种不同量程的直线位移传感器,分别安装在主动端和被动端。
值得注意的是,由于被动端是直接测量拉索端的数据而主动端是通过推杆来测量的数据,所以主动端测量的数据要通过比例系数来转换,这个比例系数取决于我们硬件安装的数据,试验台确定后我们就可以测量出来。最后计算时候要换算一下代入效率测试的公式中。
在数据测量完成后,通过传感器得到的数据传输到计算机中,我们可以设计相关适用于本次台架试验的软件,在这个软件开发中,尽量使所得的结果通过图表的形式表达直观清晰。
2.2 试验台架设计的布置
由以上的方案设计可以得出台架的整体方案和结构,其中所需要的主要零件分别有:
1)步进电机两个。分别用于主动端推动推杆的两个方向,它们分别是换挡方向和选档方向;
2)直线位移传感器三个。分别用于主动端推动推杆的两个方向和被动端拉索处一个;
3)拉压力传感器三个。分别用于主动端推动推杆的两个方向和被动端拉索处一个;
4)直线导轨五个。分别用于主动端十字活动槽的四个,以及在被动端用于拉压力传感器导向的一个;
5)气缸一个。用于被动端模拟拉索总成中按照要求的曲线变化的阻力;
6)试验台零件连接件若干。用于将所需的部件产品连接为一个整体的测试系统。
综上所述,测试台架布置如下图6所示:
2.3产品选型
在汽车拉索试验台架的设计方案出来后,要围绕这个设计方案中所涉及到的各个零件进行硬件选择,根据已知的五菱荣光拉索的数据,确定各个产品所要求的技术参数,找到符合要求的产品。本次拉索效率测试试验台架所用的主要产品选型如表2。
2.4连接件的设计
在方案成立并且各种主要零件产品选型确定之后,主要是将零件产品和拉索连接起来固定安装,这就需要相对应的连接件和固定平台。
主动端是由步进电机连接拉压力传感器,再连接推动十字槽。因为十字槽的开口和推杆的直径尺寸一样,从而推动推杆拉动拉索。其中,拉压力传感器是要固定在导轨的滑动块上导向的,十字槽也是固定在导轨的滑动块上滑动,导轨与固定在平台上,位移传感器可以固定在平台上,其测量的移动端连接在步进电机的活动端。并且在主动端有两个方向的运动,在安装的时候要保证两个方向的垂直度。
被动端是拉索被拉动后,拉索的活动端连接拉压力传感器,再拉动模拟阻力的气缸,其中,气缸是固定在平台上的,位移传感器也固定在平台上,其测量的移动端连接在气缸被拉端。
在这些连接件设计中,主要是根据已选型零件中的零件的连接结构设计的,做成所需要的连接结构形状,用螺栓螺钉连接,相应尺寸的螺钉螺栓都选用GB。其中需要注意的是车用选换挡拉索中的两个拉索活动端的接头不是同一个方向的,它们一个是换挡一个是选档。因此在被动端拉索与拉压力传感器的连接需要一个能够在互相垂直的两个方向连接,在此,可以使用弹簧螺栓结构。
各产品和零件选择好之后,就可以连接好并固定在平台上,图7显示了整体方案的效果。
3 试验方法与步骤
3.1 试验原理
在这个实验台架上,模拟拉索的控制过程,并且在这个过程中测量出主动端的拉压力值和位移值以及被动端的拉压力值和位移值,通过国家标准中规定的拉索的效率计算我们知道:
负载效率
3.2 试验步骤
1)在进行试验前
试验前需要要测量下被动端推杆和拉索的力和位移的转换系数,换挡时候系数为M,选档时系数为N。
2)拉索不工作时
当拉索不工作时,通过电路控制电磁阀工作使得气缸中的活塞处于中间状态,此时拉索不受力,步进电机处于静止状态,位移传感器和力传感器的值均为0。
3)推动拉索的换挡推杆时
当换挡的步进电机推动推杆时,此时通过电磁阀工作排除气缸一侧腔室的空气使得气缸的活塞可以运动,然后通过控制程序控制步进电机按照所需的步进速率推动推杆,在规定的气缸阻力的作用下,完成整个拉索工作的过程,此时的拉压力传感器和位移传感器都会记录下数据,主动端为F0,S0, 被动端为F1,S1。
换挡拉索负载效率
4)推动拉索的选档推杆时:
将被动端与换挡拉索连接的接头变换下,与选档拉索连接,当选档的步进电机推动推杆时,通过电磁阀工作排除气缸一侧腔室的空气使得气缸的活塞可以运动,在规定气缸阻力的作用下,完成整个拉索工作的过程,此时的拉压力传感器和位移传感器会记录下另一组数据,主动端为F0,S0,被动端为F1,S1。
选档拉索负载效率
5)重复试验
以上是推动拉索,之后再拉动拉索进行试验,记录数据。为了使试验更准确可靠,在进行重复试验,对比分析得到的数据。
参考文献
[1]唐增宝,何用然,刘安俊.机械设计课程设计[M].武汉:华中科技大学出版社,2005.
[2]陶寄明,机械连接设计实例与分析[M].北京:机械工业出版社,2010.
[3]田勇,高长银.液压与气压传动技术及应用[M].北京:电子工业出版社,2011.
[4]周曲珠.图解也要与气动技术[M].北京:中国电力出版社,2010.
[5]Dennis Graham . The Hidden Cause of Control Cable Failure[J]
[6]Youichi hyodo,Okazaki. Cable-type clutch release device for usually contacting-type clutch.
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