本实用新型专利技术公开了一种超磁致伸缩材料力感反馈装置，超磁致伸缩材料力感反馈装置，包括力感模拟系统、力感控制系统、力感产生系统、弹性力模拟系统和供电系统。本装置中力感产生系统由两个相同的超磁致伸缩棒总成按上下相反方向安装在左右支架上，将超磁致伸缩棒的长短伸缩作用转化为固定在伸缩棒总成上的两个摩擦片与摩擦盘之间的转动摩擦作用，结构对称且紧凑。线性弹性力、可控摩擦力的作用中心与方向盘轴线重合，保证了力矩作用的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
超磁致伸缩材料力感反馈装置
本技术属于汽车电控及智能化领域，涉及一种超磁致伸缩材料力感反馈装置。
技术介绍
传统车辆道路试验具有成本高、时间长、场地条件有限以及极限工况易发生事故等缺点，采用汽车驾驶模拟系统替代传统车辆道路试验是目前的主流趋势。成熟的驾驶模拟系统能较为真实地反映出车辆运动状态、道路条件、周围环境以及各种体感、力感，极大地降低了车辆道路试验资金成本、时间成本和人力成本。其中准确的方向盘力感反馈是必不可少的，其很大程度上决定了驾驶员能否按照给定的路线或者驾驶意图做出相应的操作，对驾驶员的操作决策至关重要。传统的力感反馈装置主要由力矩电机配合减速机构组成，但它存在控制不平顺、延迟和抖动大、机械连接装置复杂以及容易出现电机卡死等缺点。超磁致伸缩材料(GiantMagnetostrictiveMaterials，简称GMM)，即具有极大的磁致伸缩系数的磁致伸缩材料，在常温下由于磁化状态的改变，其长度和体积会发生较大变化。GMM棒在无机械约束时发生磁致伸缩正效应，以位移形式输出，在有机械约束时，以位移和力的形式输出。利用的磁致伸缩正效应可制作驱动装置，实现磁能向机械能的转换，并且这种特性受外界其他因素(如温度)影响很小。超磁致伸缩材料的磁致伸缩效应，为它在工程实际中提供了广泛的应用前景，已应用于诸多领域的磁致伸缩力传感器、生物机械传感器以及电能收集器等。
技术实现思路
为实现上述目的，本技术提供一种超磁致伸缩材料力感反馈装置，解决了现有技术中存在的控制不平顺、延迟和抖动大、机械连接装置复杂以及容易出现电机卡死的问题。本技术所采用的技术方案是，超磁致伸缩材料力感反馈装置，包括支架，支架上设有滑槽，滑槽上设有滑块，支架上依次设有转向柱轴承支座、转角及转矩传感器、卷簧总成和摩擦盘轴承支座，方向盘和转向柱刚性连接，转向柱通过转向柱轴承固定连接到转向柱轴承支座上，转向柱通过联轴器与转角及转矩传感器的一端刚性连接，转角及转矩传感器的另一端通过联轴器与摩擦盘连接，摩擦盘的轴端通过摩擦盘轴承固定连接在摩擦盘轴承支座上，摩擦盘内对称设有两个放置方向相反的超磁致伸缩棒总成，两个超磁致伸缩棒总成通过卡扣固定连接在托架的末端，一个超磁致伸缩棒总成由底盖上的通孔通过螺钉固定连接在支架上，另一个超磁致伸缩棒总成由调整盖上的通孔通过螺钉固定连接在支架上，超磁致伸缩棒总成内的外筒通过螺钉分别与调整盖和底盖固定连接构成超磁致伸缩棒总成的外壳，超磁致伸缩棒总成内的固定筒通过螺钉分别与上固定板和下固定板固定连接构成固定筒总成，超磁致伸缩棒总成的外壳内依次设有碟片弹簧、连接件和固定筒总成，碟片弹簧与调整盖的内壁和连接件中部的凸起均接触，固定筒总成中上固定板和下固定板之间依次设有上导磁板、套筒和下导磁板，套筒置于线圈骨架内，套筒外周面与线圈骨架中空内壁相接触，励磁线圈缠绕于线圈骨架，固定筒内设有圆筒磁轭，圆筒磁轭外周面与固定筒内周面相接触，圆筒磁轭内周面与励磁线圈相接触，超磁致伸缩棒置于套筒内部，超磁致伸缩棒一端设有上导向块，另一端设有下导向块，上固定板、上导磁板和下导磁板的中心均设有通孔，通孔位于同一轴线上，连接件贯穿于上固定板和上导磁板并与上导向块相连接，连接件和底盖的外伸端设有通孔且关于超磁致伸缩棒总成上下对称，摩擦片一侧的轴端与一个超磁致伸缩棒总成的连接件外伸端通孔相连接，摩擦片另一侧的轴端与另一个超磁致伸缩棒总成的底盖外伸端通孔相连接，摩擦盘的轴端穿过卷簧总成，摩擦盘的轴端开槽与卷簧总成固定连接，摩擦盘的轴通过键与联轴器连接；中空圆柱形的摩擦盘轴端设有槽，拱形形状的摩擦片的两侧弯折处均设有凸起的轴端，转角及转矩传感器通过信号线分别与力感控制器和超磁致伸缩棒控制器连接，力感控制器通过信号线依次与超磁致伸缩棒控制器、电流发生器、励磁线圈连接。进一步的，所述转向柱轴承支座、转角及转矩传感器、卷簧总成和摩擦盘轴承支座设有通孔通过螺钉与滑块相连接。进一步的，所述卷簧总成由第一卷簧和第二卷簧组成，第一卷簧和第二卷簧按照不同旋向固定连接在卷簧总成的外圆筒上。进一步的，所述上导向块、下导向块、超磁致伸缩棒与连接件位于同一轴线上。进一步的，电源通过供电线分别与力感控制器、转角及转矩传感器、超磁致伸缩棒控制器、电流发生器相连接。进一步的，所述调整盖通过螺钉与外筒连接，螺钉旋入的长度能够调节。本技术的有益效果是，与现有技术相比，本技术将方向盘的力感反馈分解为回正力矩反馈(卷簧总成提供)和阻尼力矩反馈(摩擦盘和摩擦片摩擦作用提供)，二者共同作用，为方向盘提供连续可控的方向盘反馈力矩。本装置中力感产生系统由两个相同的超磁致伸缩棒总成按上下相反方向安装在左右支架上，将超磁致伸缩棒的长短伸缩作用转化为固定在伸缩棒总成上的两个摩擦片与摩擦盘之间的转动摩擦作用，结构对称且紧凑。线性弹性力、可控摩擦力的作用中心与方向盘轴线重合，保证了力矩作用的稳定性。同时，摩擦盘与两个摩擦片长时间摩擦不会产生热变形，提高了装置的使用寿命，本装置中没有传统力感反馈装置中电机的存在，减少了抖动和延时，提高了响应时间。本技术在于不需要用电机来提供力感反馈，转而由卷簧总成来模拟弹性力，用超磁致伸缩棒来提供阻力，共同作用提供所需力感。力感的大小控制由励磁线圈控制超磁致伸缩棒的伸缩来完成，消除了传统力矩电机直连方案的延迟和抖动，既能保证力矩准确反馈，又能克服力矩电机的一系列不足。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为超磁致伸缩材料力感反馈装置轴测图；图2为超磁致伸缩材料力感反馈装置俯视图；图3为超磁致伸缩材料力感反馈装置后视图；图4为超磁致伸缩材料力感反馈装置剖视图；图5为超磁致伸缩材料力感反馈装置超磁致伸缩棒总成剖视图；图6为超磁致伸缩材料力感反馈装置控制流程及信号传递图；图7为超磁致伸缩材料力感反馈装置卷簧总成轴测图；图8为超磁致伸缩材料力感反馈装置摩擦盘轴测图；图9为超磁致伸缩材料力感反馈装置支架轴测图；图10为超磁致伸缩材料力感反馈装置超磁致伸缩棒总成轴测图；图11为超磁致伸缩材料力感反馈装置摩擦片轴测图；图12为超磁致伸缩材料力感反馈装置滑块图。图中，1.方向盘，2.转向柱轴承支座，3.联轴器，4.转角及转矩传感器，5.卷簧总成，6.摩擦盘，7.支架，8.摩擦盘轴承支座，9.超磁致伸缩棒总成，10.摩擦片，11.转向柱，12.转向柱轴承，13.第一卷簧，14.第二卷簧，15.摩擦盘轴承，16.连接件，17.调整盖，18.碟片弹簧，19.上固定板，20.外筒，21.上导磁板，22.固定筒，23.励磁线圈，24.超磁致伸缩棒，25.下固定板，26.底盖，27.下导向块，28.下导磁板，29.圆筒磁轭，30.线圈骨架，31.套筒，32.上导向块，33.力感控制器，34.超磁致伸缩棒控制器，35.电流发生器，36.电源，37.滑块。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.超磁致伸缩材料力感反馈装置，其特征在于，包括支架(7)，支架(7)上设有滑槽，滑槽上设有滑块(37)，支架(7)上依次设有转向柱轴承支座(2)、转角及转矩传感器(4)、卷簧总成(5)和摩擦盘轴承支座(8)，方向盘(1)和转向柱(11)刚性连接，转向柱(11)通过转向柱轴承(12)固定连接到转向柱轴承支座(2)上，转向柱(11)通过联轴器(3)与转角及转矩传感器(4)的一端刚性连接，转角及转矩传感器(4)的另一端通过联轴器(3)与摩擦盘(6)连接，摩擦盘(6)的轴端通过摩擦盘轴承(15)固定连接在摩擦盘轴承支座(8)上，摩擦盘(6)内对称设有两个放置方向相反的超磁致伸缩棒总成(9)，两个超磁致伸缩棒总成(9)通过卡扣固定连接在支架(7)的末端，一个超磁致伸缩棒总成(9)由底盖(26)上的通孔通过螺钉固定连接在支架(7)上，另一个超磁致伸缩棒总成(9)由调整盖(17)上的通孔通过螺钉固定连接在支架(7)上，超磁致伸缩棒总成(9)内的外筒(20)通过螺钉分别与调整盖(17)和底盖(26)固定连接构成超磁致伸缩棒总成(9)的外壳，超磁致伸缩棒总成(9)内的固定筒(22)通过螺钉分别与上固定板(19)和下固定板(25)固定连接构成固定筒总成，超磁致伸缩棒总成(9)的外壳内依次设有碟片弹簧(18)、连接件(16)和固定筒总成，碟片弹簧(18)与调整盖(17)的内壁和连接件(16)中部的凸起均接触，固定筒总成中上固定板(19)和下固定板(25)之间依次设有上导磁板(21)、套筒(31)和下导磁板(28)，套筒(31)置于线圈骨架(30)内，套筒(31)外周面与线圈骨架(30)中空内壁相接触，励磁线圈(23)缠绕于线圈骨架(30)，固定筒(22)内设有圆筒磁轭(29)，圆筒磁轭(29)外周面与固定筒(22)内周面相接触，圆筒磁轭(29)内周面与励磁线圈(23)相接触，超磁致伸缩棒(24)置于套筒(31)内部，超磁致伸缩棒(24)一端设有上导向块(32)，另一端设有下导向块(27)，上固定板(19)、上导磁板(21)和下导磁板(28)的中心均设有通孔，通孔位于同一轴线上，连接件(16)贯穿于上固定板(19)和上导磁板(21)并与上导向块(32)相连接，连接件(16)和底盖(26)的外伸端设有通孔且关于超磁致伸缩棒总成(9)上下对称，摩擦片(10)一侧的轴端与一个超磁致伸缩棒总成(9)的连接件(16)外伸端通孔相连接，摩擦片(10)另一侧的轴端与另一个超磁致伸缩棒总成(9)的底盖(26)外伸端通孔相连接，摩擦盘(6)的轴端穿过卷簧总成(5)，摩擦盘(6)的轴端开槽与卷簧总成(5)固定连接，摩擦盘(6)的轴通过键与联轴器(3)连接；中空圆柱形的摩擦盘(6)轴端设有槽，拱形形状的摩擦片(10)的两侧弯折处均设有凸起的轴端，转角及转矩传感器(4)通过信号线分别与力感控制器(33)和超磁致伸缩棒控制器(34)连接，力感控制器(33)通过信号线依次与超磁致伸缩棒控制器(34)、电流发生器(35)、励磁线圈(23)连接。...
【技术特征摘要】
1.超磁致伸缩材料力感反馈装置，其特征在于，包括支架(7)，支架(7)上设有滑槽，滑槽上设有滑块(37)，支架(7)上依次设有转向柱轴承支座(2)、转角及转矩传感器(4)、卷簧总成(5)和摩擦盘轴承支座(8)，方向盘(1)和转向柱(11)刚性连接，转向柱(11)通过转向柱轴承(12)固定连接到转向柱轴承支座(2)上，转向柱(11)通过联轴器(3)与转角及转矩传感器(4)的一端刚性连接，转角及转矩传感器(4)的另一端通过联轴器(3)与摩擦盘(6)连接，摩擦盘(6)的轴端通过摩擦盘轴承(15)固定连接在摩擦盘轴承支座(8)上，摩擦盘(6)内对称设有两个放置方向相反的超磁致伸缩棒总成(9)，两个超磁致伸缩棒总成(9)通过卡扣固定连接在支架(7)的末端，一个超磁致伸缩棒总成(9)由底盖(26)上的通孔通过螺钉固定连接在支架(7)上，另一个超磁致伸缩棒总成(9)由调整盖(17)上的通孔通过螺钉固定连接在支架(7)上，超磁致伸缩棒总成(9)内的外筒(20)通过螺钉分别与调整盖(17)和底盖(26)固定连接构成超磁致伸缩棒总成(9)的外壳，超磁致伸缩棒总成(9)内的固定筒(22)通过螺钉分别与上固定板(19)和下固定板(25)固定连接构成固定筒总成，超磁致伸缩棒总成(9)的外壳内依次设有碟片弹簧(18)、连接件(16)和固定筒总成，碟片弹簧(18)与调整盖(17)的内壁和连接件(16)中部的凸起均接触，固定筒总成中上固定板(19)和下固定板(25)之间依次设有上导磁板(21)、套筒(31)和下导磁板(28)，套筒(31)置于线圈骨架(30)内，套筒(31)外周面与线圈骨架(30)中空内壁相接触，励磁线圈(23)缠绕于线圈骨架(30)，固定筒(22)内设有圆筒磁轭(29)，圆筒磁轭(29)外周面与固定筒(22)内周面相接触，圆筒磁轭(29)内周面与励磁线圈(23)相接触，超磁致伸缩棒(24)置于套筒(31)内部，超磁致伸缩棒(24)一端设有上导向块(32)，另一端设有下导向块(27)，上固定板...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖梦迪，张素民，刘岩，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。