传动装置是车辆的重要组成部分,依靠高性能的传动试验台进行测试,可降低车辆的研究成本,缩短开发周期。疲劳寿命试验是传动试验的重要环节,由其特殊性要求必须采用机械手代替人手进行自动换档操作。研制先进的车辆传动试验换档机械手,对提高我国车辆试验技术有着重要意义。本文以车辆传动试验系统为课题背景,对车辆传动试验台自动换挡机械手进行设计及实现。本文首先对车辆传动试验台进行简要介绍,在研究分析国内外换挡机械手的研究现状后,提出数字交流伺服的三自由度直角坐标换档机械手方案。方案采用交流伺服驱动方式完成X方向和Y方向的运动,而Z方向通过万向节和滑动副进行随动,解决了曲线换档、三维转化为二维的运动控制,可以实现任意档位之间的切换,结构简单,易于控制。其次,经过大量的理论推导,建立了机械手的数学模型。文中先对多自由度机械手的运动学和动力学进行分析与建模,然后将本课题的换档机械手空间运动模型进行简化,对其进行理论分析与计算。最后利用MATLAB编写仿真程序,进一步验证了所建模型的正确性。然后,利用ActiveX控件在VB中开发上位机控制程序,并解决档位标定、档位示教等难题,既实现了试验的自动化换档操作,又增强了换挡机械手的通用性和智能化。最后,本文实现了换挡机械手与车辆传动试验台DCS系统的集成。编写Modbus通讯程序,将换档机械手控制系统无缝集成到DCS系统中。同时还将机械手仿真系统也集成到DCS中。研究DCS与MATLAB的通讯与数据共享,主要包括DCS数据的读取、MATLAB与外部环境的数据共享。开发DCS与MATLAB通讯的程序及监控界面,利用Modbus控件实现对DCS数据的读取,通过MATLABActiveX自动化服务器技术完成MATLAB与外部环境的数据共享。实现由DCS完成控制功能,MATLAB提供仿真模型及运算分析,可充分发挥两者的优势,为车辆传动试验台的测试提供了较好的仿真环境,便于控制策略优化的研究。