專利名稱：懸架運動學(xué)與全工況彈性試驗機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不用整車裝卡，適合于懸架零部件單獨試驗的結(jié)構(gòu)，它更適合于測試懸架零部件本身的特性，而且設(shè)備的占地面積較小也是其特點。 本發(fā)明提供的"懸架運動學(xué)與全工況彈性試驗機"(以下簡稱"試驗機")，可以是雙軸式也可以是單軸式的，包括加載臺A、六自由度測量機構(gòu)B、車身挾持系統(tǒng)C、輪距調(diào)整系統(tǒng)E(雙軸試驗機還有軸距調(diào)整系統(tǒng)F)以及數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。其主要特點如下
試驗機的加載臺A具有四個方向運動(垂向Z、縱向X、橫向Y和繞Z軸的轉(zhuǎn)動e z)的生成與測定能力；同時具有六分力(縱向力Fx、橫向力Fy、回正力矩Mz、垂向力Fz、縱傾力矩My和側(cè)傾力矩Mx)的測定能力。其結(jié)構(gòu)特征在于四個方向運動中的Z向運動機構(gòu)是由一個垂向移動平臺A14、導(dǎo)向柱A6、垂直作動缸A19、垂直位移傳感器組成A18 ;其它三個方向運動(縱向X、橫向Y和繞Z軸的轉(zhuǎn)動ez)機構(gòu)是由三個重疊的水平運動平臺和設(shè)在其間的三個作動缸(如A4、A10)、滾動導(dǎo)軌(如A5、A11)、位移傳感器和位于作動缸前端的拉壓傳感器(如A13、A20)組成。[OOO9] 加載臺A設(shè)有六分力測量系統(tǒng)；其中縱向力Fx、橫向力Fy、回正力矩Mz分別由設(shè)在作動缸(如A4、 A10)端部的拉壓傳感器(如A13、 A20)測出；垂向力Fz、縱傾力矩My和側(cè)傾力矩Mx是由緊貼輪胎接地面下的三分力傳感器A2測出。這樣的六分力測量系統(tǒng)中，所有作動缸(如A4、A10)的摩擦力都成為內(nèi)力而不影響輪胎六分力的測量精度。
六自由度測量機構(gòu)B是坐落在加載臺A的垂向運動平臺A14之上，它測量的垂向位移是車輪的垂直變形。輪心的垂直位移可由車輪的垂直變形與A14的垂直位移相減得到，這樣布置測量機構(gòu)B可以避免在測車輪極限跳動時，因各運動分量間數(shù)量相差過大而造成的測量機構(gòu)設(shè)計的困難。六自由度測量機構(gòu)B是由兩套相同的兩桿(橫桿B2和豎桿B4)三軸(兩橫軸B3和一豎軸B7)測量系統(tǒng)組成。橫桿B2的內(nèi)端用球鉸Bl與車輪鉸接，外端通過旋轉(zhuǎn)軸B3與豎桿B4的上端連接，其相對轉(zhuǎn)角通過光電編碼器B3S測定；豎桿B4的下端通過旋轉(zhuǎn)軸B3與回轉(zhuǎn)軸B7鉸接，其上的光電編碼器B3S測量其相對轉(zhuǎn)角。回轉(zhuǎn)軸B7支撐在套筒B5上，相對轉(zhuǎn)角通過光電編碼器B3S測量。套筒B5安裝在支座B6上，整個結(jié)構(gòu)固接于加載臺A上的垂向運動平臺A14上。兩個測量臂系統(tǒng)可輸出六路信號，其中有一個信號是非獨立的，添加一個精密傾角傳感器B8(測定繞兩個球鉸B1連線的轉(zhuǎn)角)，即可完成車輪六個自由度的精確測定。 —種不用整車裝卡，適合于懸架零部件單獨試驗的結(jié)構(gòu)，它更適合于測試懸架零部件本身的特性。其車輪六自由度測量系統(tǒng)與整車K&C試驗機上設(shè)置的完全相同，加載系統(tǒng)也與整車K&C試驗機上的基本相同，其特點在于將被測前懸架或后懸架(或其副車架)固定在一套特制的夾具上，使被測懸架的支撐點固定，承受試驗臺施加的載荷，其試驗方法與整車單軸K&C臺相同。


圖1為本發(fā)明整車K&C試驗機的基本結(jié)構(gòu)
圖2為本發(fā)明K&C試驗機的加載臺結(jié)構(gòu)
圖3為本發(fā)明K&C試驗機的六分力測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
圖4為本發(fā)明懸架部件K&C試驗機的結(jié)構(gòu)
具體實施例方式
如圖1所示為整車K&C試驗機的基本結(jié)構(gòu)。 它是由加載臺A、六自由度測量機構(gòu)B、車身挾持系統(tǒng)C、輪距調(diào)整系統(tǒng)E(雙軸試驗機還有軸距調(diào)整系統(tǒng)F)以及數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)組成。被試車輛V的被試懸架的車輪支承在加載臺A上，車身的裙邊處由車身挾持系統(tǒng)C夾緊，加載臺A向車輪加力，由六自由度測量機構(gòu)B測量車輪的變形。 如圖2所示為K&C試驗機的加載臺結(jié)構(gòu)。 加載臺由三層平臺、垂向作動缸A19與運動平臺A14構(gòu)成一個加力總成隨導(dǎo)向柱A6沿套筒A17軸線方向滑動，其間設(shè)有導(dǎo)向塊A7以防止導(dǎo)向柱A6轉(zhuǎn)動。套筒A17與滑座A8固結(jié)，安置在箱體A9上，箱體A9上平面制成兩條平行導(dǎo)軌面且盡量接近垂向運動平臺A14，由手輪A16和相應(yīng)絲桿帶動運動平臺A14在箱體導(dǎo)軌面上移動，以調(diào)整左右兩個加載臺的距離，以便適合不同輪距汽車的試驗。
5
所述加載臺A具有垂向Z、縱向X、橫向Y和繞Z軸轉(zhuǎn)動的9z向這四個方向的運動的生成與測定能力，并具有對縱向力Fx、橫向力Fy、回正力矩Mz、垂向力Fz、縱傾力矩My和側(cè)傾力矩Mx的六分力測定能力；四個方向運動中形成垂向Z運動的運動機構(gòu)是由一個垂向移動平臺A14、導(dǎo)向柱A6、垂直作動缸A19、垂直位移傳感器A18組成；縱向X、橫向Y和繞Z軸的轉(zhuǎn)動9 z這三個方向的運動機構(gòu)是由三個重疊的水平運動平臺，即第一水平運動平臺A12、第二水平運動平臺A3、第三水平運動平臺Al，設(shè)在在三個重疊的水平運動平臺間的三個作動缸，即X向作動缸A4、 Y向作動缸、ez向作動缸A10，沿X方向的滾動導(dǎo)軌A5、沿Y方向的滾動導(dǎo)軌All、止推滾動軸承和對應(yīng)于這三方向的位移傳感器組成；縱向力Fx、橫向力Fy、回正力矩Mz分別由設(shè)在X向作動缸A4、Y向作動缸和e z向作動缸A10端部的拉壓傳感器A13、 A20測出；垂向力Fz、縱傾力矩My和側(cè)傾力矩Mx是由緊貼輪胎接地面下的三分力傳感器測出，這樣的設(shè)置方式使所有作動缸的摩擦力都成為內(nèi)力而不影響輪胎六分力的測量精度。 垂向運動平臺A14與第一水平運動平臺A12之間沿X向平行設(shè)置兩個沿X方向的滾動導(dǎo)軌A5，該兩條沿X方向的滾動導(dǎo)軌A5之間的空間設(shè)置X向作動缸A4 ;第一水平運動平臺A12和第二水平運動平臺A3之間沿Y向平行設(shè)置兩個沿Y方向的滾動導(dǎo)軌All，該兩條沿Y方向的滾動導(dǎo)軌A11之間的空間設(shè)置Y向作動缸，第二水平運動平臺A3和第三水平運動平臺Al之間設(shè)置止推滾動軸承，止推滾動軸承的側(cè)面設(shè)置9 z向作動缸AIO， e z向作動缸A10驅(qū)動第三水平運動平臺Al作繞Z軸的旋轉(zhuǎn)運動。 垂直位移傳感器A18、X向位移傳感器和Y向位移傳感器是光柵尺位移傳感器，9 z向位移傳感器是光電編碼器。 加載臺A的三個重疊的水平運動平臺、垂向作動缸A19與垂向運動平臺A14構(gòu)成一個加力頭總成隨導(dǎo)向柱A6沿套筒A17軸線方向滑動，其間設(shè)有導(dǎo)向塊A7以防止導(dǎo)向柱A6轉(zhuǎn)動；套筒A17與滑座A8固結(jié)，安置在箱體A9上，箱體A9上平面制成兩條平行導(dǎo)軌面且盡量接近垂向運動平臺A14，由手輪A16和相應(yīng)絲桿帶動垂向運動平臺A14在箱體導(dǎo)軌面上移動，以調(diào)整左右兩個加載臺A的距離，以便適合不同輪距汽車的試驗。
圖3所示為K&C試驗機的車輪位移六自由度測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
六自由度測量機構(gòu)B坐落在垂向運動平臺A14之上，它測量的垂向位移是車輪的垂直變形；輪心的垂直位移可由車輪的垂直變形與垂向運動平臺A14的垂直位移相減得到，這樣布置六自由度測量機構(gòu)B可以避免在測車輪極限跳動時，因各運動分量間數(shù)量相差過大而造成的測量機構(gòu)設(shè)計的困難；六自由度測量機構(gòu)B是由兩套相同的兩桿，即橫桿B2和豎桿B4，以及三軸，即兩橫軸B3和一豎軸B7組成；橫桿B2的內(nèi)端用球鉸Bl與車輪鉸接，外端通過旋轉(zhuǎn)橫軸B3與豎桿B4的上端連接，其相對轉(zhuǎn)角通過光電編碼器B3S測定；豎桿B4的下端通過旋轉(zhuǎn)橫軸B3與回轉(zhuǎn)豎軸B7鉸接，其上的光電編碼器B3S測量其相對轉(zhuǎn)角；回轉(zhuǎn)豎軸B7支撐在套筒B5上，相對轉(zhuǎn)角通過光電編碼器B3S測量；套筒B5安裝在支座B6上，整個結(jié)構(gòu)固接于加載臺A上的垂向運動平臺A14上；兩個測量臂系統(tǒng)可輸出六信號中有一個信號是非獨立的，添加一個用于測定繞兩個球鉸Bl連線的轉(zhuǎn)角的精密傾角傳感器B8，即可完成車輪六個自由度的精確測定；六自由度測量機構(gòu)B通過連接螺桿B9與被測車輪連接。 圖4所示是一種不用整車裝卡，適合于懸架零部件單獨試驗的結(jié)構(gòu)，它更適合于測試懸架零部件本身的特性。其車輪六自由度測量系統(tǒng)B與整車K&C臺完全相同，加載系統(tǒng)A及輪距調(diào)整機構(gòu)E也與整車K&C臺相同。懸架部件K&C試驗機還包括模擬車身件M、N，夾具體K，模擬車身調(diào)整機構(gòu)H、 J，支撐柱D組成。 模擬車身件分為M、N兩部分，可以通過調(diào)整機構(gòu)H、 J沿夾具體K的導(dǎo)軌移動，滿足不同輪距的被測懸架N的裝卡要求。四個支撐柱D固定夾具體K，承受懸架的各方向載荷。加載臺A給車輪施加四個方向的載荷，并同時測量車輪受到的力，車輪測量系統(tǒng)B測量車輪的六自由度位移，包括輪心的三個位移及車輪的側(cè)傾角、前束角、車輪轉(zhuǎn)動角。輪距調(diào)整結(jié)構(gòu)E調(diào)整加載臺與車輪的相對位置，滿足不同輪距測試懸架的試驗要求。
權(quán)利要求
懸架運動學(xué)與全工況彈性試驗機，其特征在于其為雙軸式或者是單軸式，所述試驗機包括加載臺(A)、六自由度測量機構(gòu)(B)、車身挾持系統(tǒng)(C)、輪距調(diào)整系統(tǒng)(E)和數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)；被試車輛的被試懸架的車輪支承在加載臺(A)上，車身的裙邊處由車身挾持系統(tǒng)(C)夾緊，加載臺(A)向車輪加力，由六自由度測量機構(gòu)(B)測量車輪的變形。
2. 權(quán)利要求1所述的試驗機，其特征在于其為雙軸式，并且還具有軸距調(diào)整系統(tǒng)(F)。
3. 權(quán)利要求1所述的試驗機，其特征在于所述加載臺(A)具有垂向Z、縱向X、橫向 Y和繞Z軸轉(zhuǎn)動的ez向這四個方向的運動的生成與測定能力，并具有對縱向力Fx、橫向 力Fy、回正力矩Mz、垂向力Fz、縱傾力矩My和側(cè)傾力矩Mx的六分力測定能力；四個方向運 動中形成垂向Z運動的運動機構(gòu)是由一個垂向移動平臺(A14)、導(dǎo)向柱(A6)、垂直作動缸 (A19)、垂直位移傳感器(A18)組成；縱向X、橫向Y和繞Z軸的轉(zhuǎn)動9 z這三個方向的運動 機構(gòu)是由三個重疊的水平運動平臺，即第一水平運動平臺(A12)、第二水平運動平臺(A3)、 第三水平運動平臺(A1)，設(shè)在在三個重疊的水平運動平臺間的三個作動缸，即X向作動缸 (A4)、Y向作動缸、9z向作動缸(A10)，沿X方向的滾動導(dǎo)軌(A5)、沿Y方向的滾動導(dǎo)軌 (All)、止推滾動軸承和對應(yīng)于這三方向的位移傳感器組成；縱向力Fx、橫向力Fy、回正力 矩Mz分別由設(shè)在X向作動缸(A4)、 Y向作動缸和9 z向作動缸(A10)端部的拉壓傳感器 (A13、A20)測出；垂向力Fz、縱傾力矩My和側(cè)傾力矩Mx是由緊貼輪胎接地面下的三分力傳 感器測出，這樣的設(shè)置方式使所有作動缸的摩擦力都成為內(nèi)力而不影響輪胎六分力的測量 精度。
4. 權(quán)利要求3所述的試驗機，其特征在于垂向運動平臺(A14)與第一水平運動平臺 (A12)之間沿X向平行設(shè)置兩個沿X方向的滾動導(dǎo)軌(A5)，該兩條沿X方向的滾動導(dǎo)軌(A5) 之間的空間設(shè)置X向作動缸(A4);第一水平運動平臺(A12)和第二水平運動平臺(A3)之 間沿Y向平行設(shè)置兩個沿Y方向的滾動導(dǎo)軌(A11)，該兩條沿Y方向的滾動導(dǎo)軌(All)之間 的空間設(shè)置Y向作動缸，第二水平運動平臺(A3)和第三水平運動平臺(Al)之間設(shè)置止推 滾動軸承，止推滾動軸承的側(cè)面設(shè)置9 z向作動缸(AIO)， e z向作動缸(A10)驅(qū)動第三水 平運動平臺(Al)作繞Z軸的旋轉(zhuǎn)運動。
5. 權(quán)利要求3所述的試驗機，其特征在于垂直位移傳感器(A18) 、 X向位移傳感器和 Y向位移傳感器是光柵尺位移傳感器，9 z向位移傳感器是光電編碼器。
6. 權(quán)利要求3、4或5所述的試驗機，其特征在于加載臺(A)的三個重疊的水平運動 平臺、垂向作動缸(A19)與垂向運動平臺(A14)構(gòu)成一個加力頭總成隨導(dǎo)向柱(A6)沿其套 筒軸線方向滑動，其間設(shè)有導(dǎo)向塊(A7)以防止導(dǎo)向柱(A6)轉(zhuǎn)動；套筒與滑座(A8)固結(jié)，安 置在箱體(A9)上，箱體(A9)上平面制成兩條平行導(dǎo)軌面且盡量接近垂向運動平臺(A14)， 由手輪(A16)和相應(yīng)絲桿帶動垂向運動平臺(A14)在箱體導(dǎo)軌面上移動，以調(diào)整左右兩個 加載臺(A)的距離，以便適合不同輪距汽車的試驗。
7. 權(quán)利要求1、2或3所述的試驗機，其特征在于六自由度測量機構(gòu)(B)坐落在垂向運 動平臺(A14)之上，它測量的垂向位移是車輪的垂直變形；輪心的垂直位移可由車輪的垂 直變形與垂向運動平臺(A14)的垂直位移相減得到，這樣布置六自由度測量機構(gòu)(B)可以 避免在測車輪極限跳動時，因各運動分量間數(shù)量相差過大而造成的測量機構(gòu)設(shè)計的困難； 六自由度測量機構(gòu)(B)是由兩套相同的兩桿，即橫桿(B2)和豎桿(B4)，以及三軸，即兩橫 軸(B3)和一豎軸(B7)組成；橫桿(B2)的內(nèi)端用球鉸(Bl)與車輪鉸接，外端通過旋轉(zhuǎn)橫軸(B3)與豎桿(B4)的上端連接，其相對轉(zhuǎn)角通過光電編碼器(B3S)測定；豎桿(B4)的下端通過旋轉(zhuǎn)橫軸(B3)與回轉(zhuǎn)豎軸(B7)鉸接，其上的光電編碼器(B3S)測量其相對轉(zhuǎn)角；回轉(zhuǎn)豎軸(B7)支撐在一個套筒上，相對轉(zhuǎn)角通過光電編碼器(B3S)測量；套筒安裝在支座(B6)上，整個結(jié)構(gòu)固接于加載臺(A)上的垂向運動平臺(A14);兩個測量臂系統(tǒng)可輸出六信號中有一個信號是非獨立的，添加一個用于測定繞兩個球鉸(Bl)連線的轉(zhuǎn)角的精密傾角傳感器(B8)，即可完成車輪六個自由度的精確測定；六自由度測量機構(gòu)(B)通過連接螺桿(B9)與被測車輪連接。
全文摘要
一種懸架運動學(xué)與全工況彈性試驗機，是由具有六分力測定能力的加載臺(A)、車輪六自由度運動測量機構(gòu)(B)、車身挾持系統(tǒng)(C)、輪距調(diào)整系統(tǒng)(E)以及數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)組成，其還可包含軸距調(diào)整系統(tǒng)(F)。根據(jù)用戶需要和夾持方式的不同可組成整車用試驗機和單獨懸架系統(tǒng)試驗機，以適應(yīng)汽車懸架系統(tǒng)各向運動學(xué)特性和全工況變形特性測試的不同要求。
文檔編號G01M17/007GK101776526SQ201010101069
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者付民政, 李寧, 郭孔輝 申請人:郭孔輝;付民政;李寧