行之知识产权综合服务平台

技术领域

本发明涉及机械检测设备技术领域，更具体地说，尤其涉及一种带有弹性元件的汽车传 动轴长度检测装置。

背景技术

汽车传动轴是万向传动装置的传动轴中能够传递动力的轴，它是一个高转速、少支承的 旋转体，汽车传动轴是汽车传动系统中传递动力的最重要的部件，它与变速箱、驱动桥一起 将发动机的动力传递给车轮，使汽车产生驱动力。

汽车传动轴通常是由轴管、伸缩套和万向节组成，伸缩套设置在轴管的两端,两个伸缩套 分别通过两个万向节连接轴管的两端。伸缩套能够自动调节变速器与驱动桥之间的距离变化， 万向节用于保证变速器输出轴与驱动桥输入轴连轴线夹角的变化，并实现两轴的等角速传动； 轴管与万向节的连接处有一个连接轴碗，轴碗中设有一个挡圈，挡圈将万向节卡住，使万向 节与轴管连接在一起。

汽车传动轴在使用前，必须对其是否合格进行检测，其中一项非常重要的检测项目就是 检测汽车传动轴在一定压力下的长度，而且该长度的精度要求非常高，直接关系到汽车传动 轴能否正常使用。由于汽车传动轴的两端设有万向节，通常无法保证汽车传动轴的轴管和两 个伸缩套的轴心在同一条直线上，因此如何定心，即保证汽车传动轴的管和伸缩套的轴心在 同一条直线上是本发明的设计难点，没有定心的情况下测得的长度数值是不准确的。同时在 定心的情况下，测量长度过程中汽车传动轴不能受到过大的瞬时压力。在对汽车传动轴进行 长度测量的过程中，通常需要在恒定压力的作用下对汽车传动轴进行测量，而在施加该力时， 瞬时力值过大会直接在万向节处产生弯曲，导致轴管和伸缩套的轴心偏移，从而影响定心效 果，导致测量结果不准确，因此如何保证在测量时的力值不会超过预设值也是本发明的一个 难点。

同时，在汽车传动轴长度检测的过程中，若使用步进电机对汽车传动轴进行压缩，虽然 能够保证恒定的压力，但是成本非常高；而在汽车传动轴长度的检测过程中，压力的稳定性 要求非常高，力值不能波动，普通电机很难实现力的稳定。

发明内容

本发明的目的在于解决现有汽车传动轴长度检测的过程中普通电机无法保证力的稳定的 缺点，提出了一种带有弹性元件的汽车传动轴长度检测装置。

本发明的技术方案是这样实现的：一种带有弹性元件的汽车传动轴长度检测装置，包括 底座、滑轨、固定板、活动板、气缸装夹装置、弹性元件、电机驱动装置、力传感器和支撑 装置，所述滑轨固定在底座上方，所述滑轨上设置固定板和活动板，所述固定板固定在滑轨 的一端，活动板底部设有与所述滑轨相配合的滑动块，所述电机驱动装置固定在所述滑轨上， 所述活动板的底部固定有弹性元件，所述力传感器的一端连接电机驱动装置的电机头，另一 端连接所述弹性元件，所述电机驱动装置运动时通过所述弹性元件带动活动板在所述滑轨上 移动；所述固定板和活动板上方均设有用于夹持待测汽车传动轴两端的气缸装夹装置，所述 支撑装置设置在固定板和活动板之间的滑轨上，所述支撑装置用于支撑待测汽车传动轴中部 的轴管；所述限位挡板设有两个，分别设置在所述固定板和活动板的上，两个限位挡板用于 对待测汽车传动轴的两端进行限位；所述滑轨下方的底座上还设有用于测量待测汽车传动轴 长度的磁栅尺。

进一步的，所述弹性元件为弹性气缸。

进一步的，所述电机驱动装置包括步进电机、联轴器、滚珠丝杠和移动块，所述步进电 机通过联轴器连接滚珠丝杠的一端，所述移动块上设有与所述滚珠丝杠相配合的螺纹孔，所 述移动块连接所述弹性元件，所述步进电机转动时通过所述滚珠丝杠带动所述移动块直线运 动，移动块通过所述弹性元件带动活动板沿滑轨直线运动。

进一步的，所述气缸装夹装置包括驱动气缸和夹具，所述夹具包括固定夹头和活动夹头， 固定夹头固定在固定板或活动板上，活动夹头固定在驱动气缸的活塞杆端部，驱动气缸带动 所述活动夹头向固定夹头方向运动。

进一步的，所述活动夹头与待测汽车传动轴的接触面呈V型设计。

进一步的，所述支撑装置包括支撑板、两个支撑轴承和两个轴承滑块，所述支撑板上方 开有垂直于滑轨方向的T型滑槽，两个支撑轴承分别固定在两个轴承滑块上，两个轴承滑块 设置在所述T型滑槽内并能沿所述T型滑槽直线运动，两个轴承滑块上均设有定位孔，两个 轴承滑块通过与所述定位孔相配合的定位螺栓固定在所述支撑板上。

进一步的，所述活动板还与用于手动调节活动板在滑轨上位置的手摇柄连接。

本发明的有益效果在于：

1、本发明结构简单紧凑，生产成本低，且占用空间小，能够实现汽车传动轴的长度测量， 测量精度高，不会受到汽车传动轴弯曲的影响。

2、本发明利用弹性元件对步进电机提供的力进行控制，保证了力的稳定性，提高了测量 的准确性，并且极大降低了生产成本。

3、本发明在汽车传动轴的长度测量过程中，首先对待测汽车传动轴进行拉长，保证待测 汽车传动轴的轴管和伸缩套的轴心在同一直线上，再施以与轴心方向一致的压力，该过程中 强制将可能弯曲的待测汽车传动轴拉直，保证汽车传动轴的轴管和伸缩套的轴心在同一条直 线上，提高测量结果的准确性。

4、本发明利用驱动气缸同时实现对汽车传动轴的定心和夹紧，二者需要的力差距很大， 而通常情况下同一驱动气缸通常无法实现加载大小不同的两个力，本发明利用驱动气缸的出 气孔分别进行进气和出气来实现改变同一个驱动气缸输出的力值，节省了设备占用空间，降 低了设备的成本。

5、本发明整个测量装置设置在滑轨上，通过手摇柄手动调节固定板与活动板之间的距离， 能够满足不同规格汽车传动轴的检测。

6、本发明操作时先采用驱动气缸以较小的力夹住汽车传动轴的两端，实现汽车传动轴的 定心，再通过步进电带动两个限位挡板压缩汽车传动轴，在达到设定的力值时步进电机继续 运动并通过弹性元件保持力的平衡，在力传感器保持恒定的力值一段时间后测量汽车传动轴 的长度，提高了测量结果的准确性，同时避免了测量过程中因较大的力将待测汽车传动轴压 弯导致测量结果不准确的问题。

7、本发明通过支撑装置对汽车传动轴的中部进行支撑，采用先夹紧两端再对传动轴中部 进行支撑的方法，在对同一批次不同规格的汽车传动轴进行检测时，仅需在检测首个汽车传 动轴时对支撑装置进行调整即可时候该批次同样规格的汽车传动轴的检测，方便了检测过程。

8、本发明采用磁栅尺进行长度的测量能够有效防止外界干扰对测量效果的影响，提高了 测量的准确性。

9、在汽车传动轴实际测量的过程中，汽车传动轴的两端通常无法确定测量的基准面；而 本发明将汽车传动轴的两端紧靠两块限位挡板，限位挡板与汽车传动轴两个端面接触的面设 定为两个基准面，磁栅尺实际测量的为两个基准面的距离，测量方便，极大提高了测量的准 确性。

10、本发明在电机驱动装置和活动板之间设置弹性气缸，通过弹性气缸控制恒力，其操 作简单，步进电机只需进行直线运动，其力的恒定通过弹性气缸来实现，通过气压来调整恒 力的大小，降低了电机的定位精度要求。

11、本发明的力传感器安装在电机驱动装置和弹性气缸之间，有效避免力传感器直接安 装在固定座与底座之间时产生变形，从而对测量精度产生影响的问题；力传感器安装在电机 驱动装置和弹性气缸之间，即使力传感器产生形变也不会影响测量的精度，提高了测量结果 的准确性。

附图说明

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限 制。

图1是本发明汽车传动轴的结构示意图。

图2是本发明一种带有弹性元件的汽车传动轴长度检测装置的轴测图。

图3是本发明一种带有弹性元件的汽车传动轴长度检测装置的仰视图。

图中，1-底座、2-滑轨、3-固定板、4-活动板、5-限位挡板、6-滑动块、7-驱动气缸、 8-固定夹头、9-活动夹头、10-步进电机、11-待测汽车传动轴、12-固定滑块、13-力传感器、 14-限位挡板、15-电机安装板、16-支撑板、17-支撑轴承、18-轴承滑块、19-进气孔、20- 出气孔、21-弹性元件、22-滚珠丝杠。

具体实施方式

参阅图1-图3所示，本发明的一种带有弹性元件的汽车传动轴长度检测装置，包括底座 1、滑轨2、固定板3、活动板4、气缸装夹装置、弹性元件21、电机驱动装置、力传感器13 和支撑装置，所述滑轨2固定在底座1上方，所述滑轨2上设置固定板3和活动板4，所述 固定板3固定在滑轨2的一端，活动板4底部设有与所述滑轨2相配合的滑动块6，所述电 机驱动装置固定在所述滑轨2上，所述活动板4的底部固定有弹性元件21，所述力传感器13 的一端连接电机驱动装置的电机头，另一端连接所述弹性元件21，所述电机驱动装置运动时 通过所述弹性元件21带动活动板4在所述滑轨2上移动；所述固定板3和活动板4上方均设 有用于夹持待测汽车传动轴11两端的气缸装夹装置，所述支撑装置设置在固定板3和活动板 4之间的滑轨2上，所述支撑装置用于支撑待测汽车传动轴11中部的轴管；所述限位挡板14 设有两个，分别设置在所述固定板3和活动板4的上，两个限位挡板14用于对待测汽车传动 轴11的两端进行限位；所述滑轨2下方的底座1上还设有用于测量待测汽车传动轴11长度 的磁栅尺。

所述弹性元件21为弹性气缸。

所述电机驱动装置包括步进电机10、联轴器、滚珠丝杠22和移动块12，所述步进电机 10通过联轴器连接滚珠丝杠22的一端，所述移动块12上设有与所述滚珠丝杠22相配合的 螺纹孔，所述移动块12连接所述弹性元件21，所述步进电机10转动时通过所述滚珠丝杠22 带动所述移动块12直线运动，移动块12通过所述弹性元件21带动活动板4沿滑轨2直线运 动。步进电机10通过电机安装板15固定在滑轨2上。

所述气缸装夹装置包括驱动气缸7和夹具，所述夹具包括固定夹头8和活动夹头9，固 定夹头8固定在固定板3或活动板4上，活动夹头9固定在驱动气缸7的活塞杆端部，驱动 气缸7带动所述活动夹头9向固定夹头8方向运动。

所述活动夹头9与待测汽车传动轴11的接触面呈V型设计。

所述支撑装置包括支撑板16、两个支撑轴承17和两个轴承滑块18，所述支撑板16上方 开有垂直于滑轨方向的T型滑槽，两个支撑轴承17分别固定在两个轴承滑块18上，两个轴 承滑块18设置在所述T型滑槽内并能沿所述T型滑槽直线运动，两个轴承滑块18上均设有 定位孔，两个轴承滑块18通过与所述定位孔相配合的定位螺栓固定在所述支撑板16上。

所述活动板4还与用于手动调节活动板4在滑轨2上位置的手摇柄连接。

使用该装置测量汽车传动轴长度的方法如下：

(1)使用手摇柄调节活动板4到合适的位置，放入标准件，标准件为与待测汽车传动轴 11的轴管直径相同的刚性轴，标准件的两端分别放入两个气缸装夹装置前端的夹具中，向两 个驱动气缸7的进气孔19内进气，两个驱动气缸7驱动夹具夹紧标准件的两端；移动支撑轴 承17下方的轴承滑块18，调节支撑轴承17的位置，使两对支撑轴承17紧靠标准件并锁紧 定位螺栓，完成支撑轴承17的定位，此时停止驱动气缸7的供气，夹具恢复初始状态，取走 标准件，完成检测前的支撑轴承17定位工作；

(2)放入待测汽车传动轴11，向两个驱动气缸7的进气孔19内进气，两个驱动气缸7 驱动两个夹具夹紧待测汽车传动轴11的两端，运行步进电机10，步进电机10带动活动板4 沿着滑轨2方向背离固定板3方向运动，待测汽车传动轴11逐渐拉直；

(3)步进电机10运行2-3s后停止运动，此时待测汽车传动轴11处于拉长状态，且其 轴管与伸缩套的轴心在同一条直线上；切换两个驱动气缸7的供气模式，向两个驱动气缸7 的进气孔19和出气孔20同时供气，两个驱动气缸7提供向夹具提供较小的定心力，两个夹 具轻轻夹住待测汽车传动轴11的两端；

(4)反向运转步进电机10，步进电机10带动活动板4沿着滑轨2方向向固定板3方向 运动，该过程中活动板4和固定板3上方的两个限位挡板5与待测汽车传动轴11两端面接触 并逐渐压紧待测汽车传动轴11，在该过程中利用力传感器13测量待测汽车传动轴11受到的 压力，并通过力传感器13对步进电机10进行闭环控制，在力传感器13检测到的力达到预设 值时，步进电机10继续运动并利用弹性元件21保证里的力的平衡，使得力传感器13检测到 的力始终为一定值；

(5)读取磁栅尺的读数，磁栅尺读取的数据为步进电机10运动的距离值，该距离值处 于波动的范围内，在力传感器13保持力恒定的过程中，当磁栅尺检测到的变化范围在± 0.01mm的范围内并稳定3s以上后，读取磁栅尺的读数，并将该读数作为待测汽车传动轴11 的长度；

(6)磁栅尺测量完毕后反向运转步进电机102-3s，停止两个驱动气缸7的供气，此时 夹具松开，通过手动或者自动的方式取下待测汽车传动轴11，完成单个待测汽车传动轴11 的检测；

(7)进行下一个待测汽车传动轴11的检测，仅需重复步骤2-6即可。

驱动气缸77的缸筒内径为100mm，活塞杆直径为30mm，驱动气缸77设有定心和夹紧两 个工作模式，夹紧模式为气缸的正常工作模式，此时驱动气缸77的进气孔1919进气，出气 孔2020出气，驱动气缸77提供的夹紧力大小为3150-3800N；定心模式下，进气孔1919和 出气孔2020同时进气，二者进气的压强相同，带是活塞的受力面积不同，此时驱动气缸77 提供的定心力

F＝P×S_活塞-P×(S_活塞-S_活塞杆)＝P×S_活塞杆

其中P为压强，S_活塞为活塞横截面积，S_活塞杆为活塞杆横截面积，F为气缸提供的定心力， 定心力大小为100-120N，定心力仅用于将汽车传动轴拉直，保证汽车传动轴的伸缩套与轴管 的轴心在同一条直线上，但不影响汽车传动轴在夹具中左右滑动。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任 何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的 范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发 明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。