專利名稱：一種測(cè)試汽車零部件約束反力的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，尤其涉及車輛零部件動(dòng)態(tài)強(qiáng)度模擬試驗(yàn)臺(tái)架，特別是一種測(cè)試汽車零部件約束反力的方法和裝置。
背景技術(shù)：
汽車由成千上萬(wàn)個(gè)零部件組成。當(dāng)其中一個(gè)零部件，特別是轉(zhuǎn)向柱支架，受到外力負(fù)載作用時(shí)，該零件將受力傳遞或作用到周圍與之直接或間接相連的眾多其他零部件。換言之，根據(jù)牛頓作用力與反作用力原理，直接或間接相連的眾多其他的零部件對(duì)該零部件也有反作用力，或稱為約束反力，有時(shí)簡(jiǎn)稱約束力，這種約束力直接影響零部件乃至整個(gè)汽車的功能和可靠性，因此在研發(fā)過(guò)程中，必須獲取這種約束力，然而這種約束力，不但和外力負(fù)載、該零部件的結(jié)構(gòu)有關(guān)，還和與之直接或間接相連的眾多其他零部件的結(jié)構(gòu)有關(guān)。也就是說(shuō)，與之直接或間接相連的眾多其他零部件的剛度越大，則一般來(lái)說(shuō)，約束力也越大。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定汽車主動(dòng)安全性的關(guān)鍵總成，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能始終是各汽車廠家和科研機(jī)構(gòu)的重要課題，特別是在車輛高速化、駕駛?cè)藛T非職業(yè)化、車流密集化的今天，汽車的操縱穩(wěn)定性和安全性設(shè)計(jì)顯得尤為重要。轉(zhuǎn)向柱支架是連接轉(zhuǎn)向柱和其他零部件(具有一定的剛度)的中間環(huán)節(jié)，即將來(lái)自方向盤、轉(zhuǎn)向柱的操作力(即外力負(fù)載)傳遞給其他零部件， 直至車身。而其他的零部件對(duì)轉(zhuǎn)向柱支架也有反作用力，或稱為約束反力。現(xiàn)有技術(shù)中，由于轉(zhuǎn)向柱支架與其他零部件連接處的位置和結(jié)構(gòu)原因，不容易直接從連接處上測(cè)量轉(zhuǎn)向柱支架受到外力負(fù)載時(shí)，其他零部件通過(guò)連接處對(duì)轉(zhuǎn)向柱支架施加的約束反力。轉(zhuǎn)向柱支架與轉(zhuǎn)向柱一樣，對(duì)汽車的安全性和可靠性有著非常重要的影響。因此，除了必須的理論計(jì)算，還需對(duì)轉(zhuǎn)向柱支架進(jìn)行耐久性臺(tái)架試驗(yàn)，需要確定汽車零部件與其他零部件連接處的約束反力，即待測(cè)處的受力狀態(tài)?，F(xiàn)有技術(shù)中，缺乏針對(duì)轉(zhuǎn)向柱支架的耐久性臺(tái)架試驗(yàn)的有效方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)試汽車零部件約束力的方法，所述的這種測(cè)試汽車零部件約束力的方法要解決現(xiàn)有技術(shù)中不易直接測(cè)量汽車零部件特別是轉(zhuǎn)向柱支架受到外力負(fù)載時(shí)的約束力、同時(shí)缺乏耐久性試驗(yàn)方法的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的這種測(cè)試汽車零部件約束力的方法包括一個(gè)對(duì)汽車零部件施加模擬約束反力并測(cè)量所述的模擬約束反力的數(shù)值及其方向的過(guò)程，所述的模擬約束反力包括拉力和壓力，其中，在所述的施加模擬約束反力并測(cè)量其數(shù)值及方向的過(guò)程中，在規(guī)定的外力負(fù)載下，利用一個(gè)加載機(jī)構(gòu)對(duì)被測(cè)汽車零部件加載模擬約束反力，利用測(cè)力機(jī)構(gòu)測(cè)量所述的模擬約束反力數(shù)值，以被測(cè)汽車零部件待測(cè)處為軸轉(zhuǎn)動(dòng)加載機(jī)構(gòu)，利用測(cè)量裝置測(cè)量加載機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并以此確定約束反力的方向。進(jìn)一步的，在所述的施加模擬約束反力并測(cè)量其數(shù)值及方向的過(guò)程進(jìn)行之前，將被測(cè)汽車零部件安裝在實(shí)車上，在規(guī)定的外力負(fù)載情況下，對(duì)被測(cè)汽車零部件的特征位置進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量并記錄，然后從實(shí)車上拆除被測(cè)汽車零部件，轉(zhuǎn)移到所述的加載機(jī)構(gòu)中，并且對(duì)被測(cè)汽車零部件施加與實(shí)車上的外力負(fù)載相等的負(fù)載，在所述的施加模擬約束反力并測(cè)量其數(shù)值及方向的過(guò)程中，利用加載機(jī)構(gòu)對(duì)被測(cè)汽車零部件與其他零部件連接處加載模擬約束反力，同時(shí)在被測(cè)汽車零部件的所述的特征位置上測(cè)量并觀察應(yīng)變量。進(jìn)一步的，在同樣的外力負(fù)載情況下，在確定實(shí)際約束反力的數(shù)值及方向時(shí)，測(cè)試裝置上的汽車零部件的應(yīng)變分布狀態(tài)與實(shí)車上汽車零部件的應(yīng)變分布狀態(tài)一致。本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)上述測(cè)試汽車零部件約束力的方法的裝置，所述的這種測(cè)試汽車零部件約束力的裝置由一個(gè)加載機(jī)構(gòu)、一個(gè)測(cè)力機(jī)構(gòu)和一個(gè)臺(tái)架構(gòu)成，其中，所述的臺(tái)架上設(shè)置有兩個(gè)軸承，所述的兩個(gè)軸承位于同一軸線上，所述的加載機(jī)構(gòu)由一個(gè)支架和一個(gè)加力機(jī)構(gòu)構(gòu)成，所述的支架由一個(gè)中間板和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂構(gòu)成，所述的中間板的兩端分別與所述的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂的一端固定連接，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂的另一端各自與一個(gè)所述的軸承連接，中間板的中部設(shè)置有一個(gè)通孔，所述的加力機(jī)構(gòu)由一個(gè)傳力桿、一個(gè)拉力調(diào)節(jié)螺栓、一個(gè)壓力調(diào)節(jié)螺栓、一個(gè)右彈簧座、一個(gè)左彈簧座、一個(gè)內(nèi)螺紋固定套、一個(gè)內(nèi)螺紋固定套螺母和一個(gè)彈簧構(gòu)成，所述的傳力桿的前端設(shè)置有傳力桿軸肩，所述的內(nèi)螺紋固定套從中間板的一側(cè)穿過(guò)中間板中部的通孔，所述的內(nèi)螺紋固定套螺母在中間板的另一側(cè)與內(nèi)螺紋固定套鎖固，所述的右彈簧座和左彈簧座均設(shè)置在內(nèi)螺紋固定套內(nèi)，所述的彈簧設(shè)置在右彈簧座和左彈簧座之間，所述的拉力調(diào)節(jié)螺栓位于內(nèi)螺紋固定套與傳力桿軸肩之間，所述的壓力調(diào)節(jié)螺栓位于內(nèi)螺紋固定套與傳力桿螺母之間，拉力調(diào)節(jié)螺栓、壓力調(diào)節(jié)螺栓、右彈簧座、彈簧和左彈簧座均與內(nèi)螺紋固定套共軸，拉力調(diào)節(jié)螺栓、壓力調(diào)節(jié)螺栓、右彈簧座和左彈簧座中均設(shè)置有軸向通孔，傳力桿穿過(guò)拉力調(diào)節(jié)螺栓、內(nèi)螺紋固定套、右彈簧座、彈簧、左彈簧座和壓力調(diào)節(jié)螺栓，傳力桿的后端設(shè)置有一個(gè)傳力桿螺母，所述的測(cè)力機(jī)構(gòu)由一個(gè)力傳感器構(gòu)成，所述的力傳感器設(shè)置在傳力桿的前端端面上。進(jìn)一步的，所述的拉力調(diào)節(jié)螺栓通過(guò)螺紋與內(nèi)螺紋固定套的一端連接，或者與內(nèi)螺紋固定套脫開(kāi)。進(jìn)一步的，所述的壓力調(diào)節(jié)螺栓通過(guò)螺紋與內(nèi)螺紋固定套的另一端連接，或者與內(nèi)螺紋固定套的另一端脫開(kāi)。進(jìn)一步的，所述的臺(tái)架上設(shè)置有一個(gè)被測(cè)汽車零部件固定裝置，所述的被測(cè)汽車零部件固定裝置位于所述的兩個(gè)軸承之間，并且被測(cè)汽車零部件的待測(cè)處與兩個(gè)軸承共線。進(jìn)一步的，任意一個(gè)所述的轉(zhuǎn)動(dòng)臂均垂直于所述的兩個(gè)軸承的軸線。進(jìn)一步的，所述的傳力桿的后端連接有一個(gè)拉線位移傳感器。進(jìn)一步的，所述的彈簧的彈性系數(shù)在測(cè)試轉(zhuǎn)向柱支架時(shí)為500N/20mm。進(jìn)一步的，所述的臺(tái)架上相向設(shè)置有兩個(gè)短支撐軸，所述的兩個(gè)短支撐軸位于同一軸線上，所述的兩個(gè)軸承各自設(shè)置在一個(gè)所述的短支撐軸上，所述的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂各自與一個(gè)所述的軸承的外保持架固定連接。本發(fā)明的工作原理是首先在規(guī)定的外力負(fù)載情況下，在實(shí)車上，對(duì)被測(cè)零部件例如轉(zhuǎn)向柱支架的特征位置，如應(yīng)變較大位置進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量，并進(jìn)行記錄。然后從實(shí)車上拆除被測(cè)零部件，轉(zhuǎn)移到測(cè)試裝置上。對(duì)被測(cè)零部件施加與實(shí)車上的外力負(fù)載相等的負(fù)載，并且利用加載機(jī)構(gòu)對(duì)被測(cè)汽車零部件與其他零部件連接處加載不同的模擬約束反力，在此過(guò)程中，在同樣的特征位置上測(cè)量并觀察應(yīng)變量，調(diào)節(jié)所施加的約束力或拉力的數(shù)值，并通過(guò)旋轉(zhuǎn)整個(gè)加載機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)約束力的方向，即進(jìn)行實(shí)際約束力的數(shù)值和方向的二維搜索，直到在測(cè)試裝置上的被測(cè)零部件特征位置上的應(yīng)變量與實(shí)車上在同樣規(guī)定的外力負(fù)載下所測(cè)取的應(yīng)變量相等或相近，這時(shí)測(cè)力機(jī)構(gòu)上力傳感器顯示的數(shù)值即為對(duì)被測(cè)零件的約束力的數(shù)值，計(jì)算加載機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)過(guò)的角度得到約束反力的方向。在實(shí)現(xiàn)上述方法的測(cè)試裝置中，通過(guò)兩個(gè)軸承將加載機(jī)構(gòu)安裝在臺(tái)架上并支撐整個(gè)加載機(jī)構(gòu)，并可以使整個(gè)加載機(jī)構(gòu)圍繞兩個(gè)軸承的短支撐軸軸線旋轉(zhuǎn)。拉線位移傳感器的拉線的另一端連接在測(cè)量盤上。測(cè)量盤與連接軸固定連接。連接軸與被測(cè)汽車零部件例如轉(zhuǎn)向柱支架連接處相接觸。約束反力通過(guò)連接軸施加在連接處上，當(dāng)整個(gè)加載機(jī)構(gòu)繞著固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，拉線的長(zhǎng)度跟隨角度發(fā)生變化，這樣就可以將拉線長(zhǎng)短變化換算為角度，間接測(cè)量得到不同的模擬約束力的角度。力傳感器用于測(cè)量約束反力的大小。壓力調(diào)節(jié)螺栓和拉力調(diào)節(jié)螺栓可以在內(nèi)螺紋固定套中改變左彈簧座和右彈簧座的位置，從而改變彈簧的位置及其變形量，以產(chǎn)生不同的模擬約束力。具體的，當(dāng)測(cè)量拉力時(shí)，首先將壓力調(diào)節(jié)螺栓與內(nèi)螺紋固定套脫離，內(nèi)螺紋固定套右側(cè)的拉力調(diào)節(jié)螺栓被逐漸擰進(jìn)內(nèi)螺紋固定套，右彈簧座、彈簧、左彈簧座以及壓力調(diào)節(jié)螺栓依次向左運(yùn)動(dòng)。當(dāng)壓力調(diào)節(jié)螺栓接觸到傳力桿后端的傳力桿螺母時(shí)，就停止向左運(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧開(kāi)始被壓縮，由于拉力調(diào)節(jié)螺栓和內(nèi)螺紋固定套通過(guò)內(nèi)螺紋連接，而內(nèi)螺紋固定套與中間板固定，所以彈簧的力依次加載在左彈簧座、壓力調(diào)節(jié)螺栓和傳力桿螺母上，方向向左，從而使傳力桿的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左，即加載機(jī)構(gòu)對(duì)被測(cè)零件的待測(cè)處施加了拉力。當(dāng)兩個(gè)彈簧座相互接觸時(shí)，加載拉力達(dá)到最大值。反之，當(dāng)測(cè)量壓力時(shí)，首先將拉力調(diào)節(jié)螺栓與內(nèi)螺紋固定套脫離，內(nèi)螺紋固定套左側(cè)的壓力調(diào)節(jié)螺栓被逐漸擰進(jìn)內(nèi)螺紋固定套，左彈簧座、彈簧、右彈簧座以及拉力調(diào)節(jié)螺栓依次向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)拉力調(diào)節(jié)螺栓接觸到傳力桿前端的傳力桿軸肩時(shí)，就停止向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧開(kāi)始被壓縮，由于壓力調(diào)節(jié)螺栓和內(nèi)螺紋固定套通過(guò)內(nèi)螺紋連接，而內(nèi)螺紋固定套與中間板固定，所以彈簧的力依次加載在右彈簧座、拉力調(diào)節(jié)螺栓和傳力桿螺母上，方向向右，從而使傳力桿的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右，即加載測(cè)力機(jī)構(gòu)對(duì)被測(cè)零件的待測(cè)處施加了壓力。當(dāng)兩個(gè)彈簧座相互接觸時(shí)，加載壓力達(dá)到最大值。本發(fā)明與已有技術(shù)相比較，其效果是積極和明顯的。本發(fā)明在規(guī)定的外力負(fù)載下， 利用加載機(jī)構(gòu)對(duì)被測(cè)汽車零部件施加不同的模擬約束拉力或者壓力，同時(shí)旋轉(zhuǎn)整個(gè)加載機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)約束反力的方向，進(jìn)行約束反力的數(shù)值和方向的二維搜索，直到在測(cè)試裝置上的被測(cè)零部件特征位置上的應(yīng)變量與實(shí)車上在同樣規(guī)定的外力負(fù)載下所測(cè)取的應(yīng)變量相等或相近，當(dāng)達(dá)到上述狀態(tài)時(shí)，可從測(cè)力機(jī)構(gòu)的力傳感器中取得約束反力的數(shù)值，計(jì)算加載機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)過(guò)的角度得到約束反力的方向。測(cè)量精確度得到提高，并且操作簡(jiǎn)便。


圖1是本發(fā)明中的測(cè)試汽車零部件約束反力裝置的示意圖。圖2是本發(fā)明中的測(cè)試汽車零部件約束反力裝置中的拉線位移傳感器的示意圖。圖3是本發(fā)明中的測(cè)試汽車零部件約束反力裝置中的加力機(jī)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明的這種測(cè)試汽車零部件約束反力的方法，包括一個(gè)對(duì)汽車零部件施加不同的模擬約束反力并測(cè)量所述的不同的模擬約束反力的數(shù)值及其方向的過(guò)程， 其中，在所述的施加不同的模擬約束反力并測(cè)量其數(shù)值及方向的過(guò)程中，利用一個(gè)加載機(jī)構(gòu)對(duì)被測(cè)汽車零部件加載不同的模擬約束反力，利用測(cè)力機(jī)構(gòu)測(cè)量所述的不同的模擬約束反力數(shù)值，以被測(cè)汽車零部件19的待測(cè)處22為軸轉(zhuǎn)動(dòng)加載機(jī)構(gòu)，利用測(cè)量裝置測(cè)量加載機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，以確定約束反力的方向。進(jìn)一步的，在所述的施加約束反力并測(cè)量其數(shù)值及方向的過(guò)程進(jìn)行之前，將被測(cè)汽車零部件安裝在實(shí)車上，在規(guī)定的外力負(fù)載情況下，對(duì)被測(cè)汽車零部件的特征位置進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量并記錄，然后從實(shí)車上拆除被測(cè)汽車零部件，轉(zhuǎn)移到所述的加載機(jī)構(gòu)中，并且對(duì)被測(cè)汽車零部件施加與實(shí)車上的外力負(fù)載相等的負(fù)載，在所述的施加不同的模擬約束反力并測(cè)量其數(shù)值及方向的過(guò)程中，利用加載機(jī)構(gòu)對(duì)被測(cè)汽車零部件與其他零部件連接處加載不同的模擬約束反力，同時(shí)在被測(cè)汽車零部件的所述的特征位置上測(cè)量并觀察應(yīng)變量。調(diào)節(jié)所施加的約束力或拉力的數(shù)值，并通過(guò)旋轉(zhuǎn)整個(gè)加載機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)約束力的方向，即進(jìn)行約束力的數(shù)值和方向的二維搜索，直到在測(cè)試裝置上的被測(cè)零部件特征位置上的應(yīng)變量與實(shí)車上在同樣規(guī)定的外力負(fù)載下所測(cè)取的應(yīng)變量相等或相近，這時(shí)測(cè)力機(jī)構(gòu)上力傳感器顯示的數(shù)值即為對(duì)被測(cè)零件的約束力的數(shù)值，計(jì)算加載機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)過(guò)的角度得到約束反力的方向。如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)上述測(cè)試汽車零部件約束反力的方法的裝置，所述的這種測(cè)試汽車零部件約束反力的裝置由一個(gè)加載機(jī)構(gòu)、一個(gè)測(cè)力機(jī)構(gòu)和一個(gè)臺(tái)架(圖中未示)構(gòu)成，其中，所述的臺(tái)架上設(shè)置有一個(gè)軸承1和一個(gè)軸承2，所述的軸承1和軸承2位于同一軸線上，所述的加載機(jī)構(gòu)由一個(gè)支架和一個(gè)加力機(jī)構(gòu)構(gòu)成，所述的支架由一個(gè)中間板8和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂9構(gòu)成，所述的中間板8的兩端分別與所述的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂9的一端固定連接，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂9的另一端各自與軸承1和軸承2連接，中間板8的中部設(shè)置有一個(gè)通孔，所述的加力機(jī)構(gòu)由一個(gè)傳力桿13、一個(gè)拉力調(diào)節(jié)螺栓7、一個(gè)壓力調(diào)節(jié)螺栓6、一個(gè)右彈簧座12、一個(gè)左彈簧座11、一個(gè)內(nèi)螺紋固定套16、一個(gè)內(nèi)螺紋固定套螺母17和一個(gè)彈簧10構(gòu)成，所述的傳力桿13的前端設(shè)置有傳力桿軸肩15，所述的內(nèi)螺紋固定套16從中間板8的一側(cè)穿過(guò)中間板8中部的通孔，所述的內(nèi)螺紋固定套螺母17在中間板8的另一側(cè)與內(nèi)螺紋固定套16鎖固，所述的右彈簧座12和左彈簧座11均設(shè)置在內(nèi)螺紋固定套16內(nèi)，所述的彈簧10設(shè)置在右彈簧座12和左彈簧座11之間，所述的拉力調(diào)節(jié)螺栓 7可以通過(guò)螺紋與內(nèi)螺紋固定套16的一端連接，也可以與內(nèi)螺紋固定套16的一端脫開(kāi)，拉力調(diào)節(jié)螺栓7位于內(nèi)螺紋固定套16與傳力桿軸肩15之間，所述的壓力調(diào)節(jié)螺栓6可以通過(guò)螺紋與內(nèi)螺紋固定套16的另一端連接，也可以與內(nèi)螺紋固定套16的另一端脫開(kāi)，壓力調(diào)節(jié)螺栓6位于內(nèi)螺紋固定套16與傳力桿螺母14之間，拉力調(diào)節(jié)螺栓7、壓力調(diào)節(jié)螺栓6、彈簧10、右彈簧座12和左彈簧座11均與內(nèi)螺紋固定套16共軸，拉力調(diào)節(jié)螺栓7、壓力調(diào)節(jié)螺栓6、右彈簧座12和左彈簧座11中均設(shè)置有軸向通孔，傳力桿13穿過(guò)拉力調(diào)節(jié)螺栓7、內(nèi)螺紋固定套16、右彈簧座12、彈簧10、左彈簧座11和壓力調(diào)節(jié)螺栓6，傳力桿13的后端設(shè)置有一個(gè)傳力桿螺母14，傳力桿13的前端端面連接有一個(gè)力傳感器4。進(jìn)一步的，所述的臺(tái)架上設(shè)置有一個(gè)被測(cè)汽車零部件固定裝置，所述的被測(cè)汽車零部件固定裝置位于所述的一個(gè)軸承1和一個(gè)軸承2之間，并且被測(cè)汽車零部件的待測(cè)處 22與軸承1、軸承2三者共線。
進(jìn)一步的，任意一個(gè)所述的轉(zhuǎn)動(dòng)臂9均垂直于軸承1和軸承2的軸線。進(jìn)一步的，所述的傳力桿13的后端連接有一個(gè)拉線位移傳感器3。進(jìn)一步的，所述的彈簧10的彈性系數(shù)在測(cè)試轉(zhuǎn)向柱支架時(shí)為500N/20mm。進(jìn)一步的，所述的臺(tái)架上相向設(shè)置有兩個(gè)短支撐軸20，所述的兩個(gè)短支撐軸20位于同一軸線上，所述的軸承1和軸承2各自設(shè)置在一個(gè)短支撐軸20上，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂9各自與軸承1和軸承2的外保持架固定連接。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，其工作過(guò)程為通過(guò)軸承1和軸承2將加載機(jī)構(gòu)安裝在臺(tái)架上并支撐整個(gè)加載機(jī)構(gòu)，并可以使整個(gè)加載機(jī)構(gòu)圍繞與軸承1和軸承2共軸的短支撐軸20旋轉(zhuǎn)，軸承1和軸承2使用內(nèi)孔為IOmm的球軸承。中間板8通過(guò)兩根轉(zhuǎn)動(dòng)臂9 與軸承1和軸承2連接。拉線位移傳感器3作為旋轉(zhuǎn)角度的測(cè)量使用。拉線位移傳感器3 的拉線21的另一端連接在測(cè)量盤18上。測(cè)量盤18與連接軸5固定連接。連接軸5與被測(cè)汽車零部件19例如轉(zhuǎn)向柱支架連接處22相接觸。約束反力通過(guò)連接軸5施加在連接處 22上，當(dāng)整個(gè)加載機(jī)構(gòu)繞著固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，拉線會(huì)跟隨角度的變化而長(zhǎng)短會(huì)發(fā)生變化，這樣就可以根據(jù)拉線長(zhǎng)短變化換算為角度，通過(guò)間接測(cè)量得到約束反力的角度。力傳感器4 用于測(cè)量約束反力的大小。壓力調(diào)節(jié)螺栓6和拉力調(diào)節(jié)螺栓7為兩個(gè)帶螺紋的可以單獨(dú)左右旋進(jìn)或者旋出內(nèi)螺紋固定套16的調(diào)節(jié)螺栓。壓力調(diào)節(jié)螺栓6和拉力調(diào)節(jié)螺栓7之間設(shè)置有一個(gè)彈簧10、一個(gè)左彈簧座11和一個(gè)右彈簧座12，約束反力通過(guò)彈簧10變形產(chǎn)生。這些部件是加載約束反力的核心部件。具體的工作原理當(dāng)測(cè)量拉力時(shí)，首先將壓力調(diào)節(jié)螺栓6與內(nèi)螺紋固定套16脫離，內(nèi)螺紋固定套右側(cè)的拉力調(diào)節(jié)螺栓7逐漸擰進(jìn)內(nèi)螺紋固定套16時(shí)，右彈簧座12、彈簧 10、左彈簧座11以及脫離了內(nèi)螺紋固定套16的壓力調(diào)節(jié)螺栓6依次向左運(yùn)動(dòng)。當(dāng)壓力調(diào)節(jié)螺栓6接觸到傳力桿I3左側(cè)的傳力桿螺母14時(shí)，就無(wú)法再向左運(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧10開(kāi)始?jí)嚎s，由于拉力調(diào)節(jié)螺栓7和內(nèi)螺紋固定套16通過(guò)內(nèi)螺紋連接，而內(nèi)螺紋固定套16在中間板8固定不動(dòng)，所以彈簧10的力依次加載在左彈簧座11、壓力調(diào)節(jié)螺栓6和傳力桿螺母14 上，方向向左，從而使傳力桿13向左，即加載機(jī)構(gòu)對(duì)被測(cè)零件19的待測(cè)處22施加了拉力。 直到彈簧座11和彈簧座12相互接觸，此時(shí)加載拉力達(dá)到最大值。反之，當(dāng)測(cè)量壓力時(shí)，首先將拉力調(diào)節(jié)螺栓7與內(nèi)螺紋固定套16脫離，內(nèi)螺紋固定套16左側(cè)的壓力調(diào)節(jié)螺栓6逐漸擰進(jìn)內(nèi)螺紋固定套16時(shí)，左彈簧座11、彈簧10、右彈簧座12以及脫離了內(nèi)螺紋固定套16 的拉力調(diào)節(jié)螺栓7依次向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)拉力調(diào)節(jié)螺栓7接觸到傳力桿13右側(cè)的傳力桿軸肩 15時(shí)，就無(wú)法再向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧10開(kāi)始?jí)嚎s，由于壓力調(diào)節(jié)螺栓6和內(nèi)螺紋固定套16 通過(guò)內(nèi)螺紋連接，而內(nèi)螺紋固定套16在中間板8固定不動(dòng)，所以彈簧10的力依次加載在右彈簧座12、拉力調(diào)節(jié)螺栓7和傳力桿螺母15上，方向向右，從而使傳力桿13向右，S卩加載機(jī)構(gòu)對(duì)被測(cè)零件19的連接處22施加了壓力。直到兩個(gè)彈簧座11和12接觸，此時(shí)加載壓力達(dá)到最大值。在選擇彈簧10時(shí)，為了保證加載一定大小的力以及力的調(diào)節(jié)精度，選用了彈性系數(shù)適量的螺旋彈簧，當(dāng)載荷為500N時(shí)壓縮20mm。此外，傳力桿軸肩15也可以由設(shè)置在傳力桿13前端的螺母構(gòu)成。試驗(yàn)過(guò)程如下
首先在規(guī)定的外力負(fù)載情況下，在實(shí)車上，對(duì)被測(cè)零部件(特別是轉(zhuǎn)向柱支架)的特征位置，如應(yīng)變較大位置進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量，并進(jìn)行記錄。然后從實(shí)車上拆除被測(cè)零部件(特別是轉(zhuǎn)向柱支架)，裝到加載機(jī)構(gòu)上。對(duì)被測(cè)零部件施加同樣的規(guī)定的外力負(fù)載，在同樣的特征位置上測(cè)量并觀察應(yīng)變量。通過(guò)旋轉(zhuǎn)壓力調(diào)節(jié)螺栓6或者拉力調(diào)節(jié)螺栓7，調(diào)節(jié)所施加的約束反力或拉力的數(shù)值；通過(guò)旋轉(zhuǎn)整個(gè)加載機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)約束反力的方向，即進(jìn)行約束反力的數(shù)值和方向的二維搜索，直到在測(cè)試裝置上的被測(cè)零部件特征位置上的應(yīng)變量與實(shí)車上在同樣規(guī)定的外力負(fù)載下所測(cè)取的應(yīng)變量相等或相近，這時(shí)加載機(jī)構(gòu)上力傳感器4顯示的數(shù)值即為對(duì)被測(cè)零件的約束反力的數(shù)值，而拉線位移傳感器3的數(shù)值經(jīng)過(guò)換算，可以得到約束反力的方向。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)試汽車零部件約束反力的方法，包括一個(gè)對(duì)汽車零部件施加模擬約束反力并測(cè)量所述的模擬約束反力的數(shù)值及其方向的過(guò)程，所述的模擬約束反力包括拉力和壓力， 其特征在于在所述的施加模擬約束反力并測(cè)量其數(shù)值及方向的過(guò)程中，在規(guī)定的外力負(fù)載下，利用一個(gè)加載機(jī)構(gòu)對(duì)被測(cè)汽車零部件加載模擬約束反力，利用測(cè)力機(jī)構(gòu)測(cè)量所述的模擬約束反力數(shù)值，以被測(cè)汽車零部件待測(cè)處為軸轉(zhuǎn)動(dòng)加載機(jī)構(gòu)，利用測(cè)量裝置測(cè)量加載機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并以此確定約束反力的方向。
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)試汽車零部件約束反力的方法，其特征在于在所述的施加模擬約束反力并測(cè)量其數(shù)值及方向的過(guò)程進(jìn)行之前，將被測(cè)汽車零部件安裝在實(shí)車上，在規(guī)定的外力負(fù)載情況下，對(duì)被測(cè)汽車零部件的特征位置進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量并記錄，然后從實(shí)車上拆除被測(cè)汽車零部件，轉(zhuǎn)移到所述的加載機(jī)構(gòu)中，并且對(duì)被測(cè)汽車零部件施加與實(shí)車上的外力負(fù)載相等的負(fù)載，在所述的施加模擬約束反力并測(cè)量其數(shù)值及方向的過(guò)程中，利用加載機(jī)構(gòu)對(duì)被測(cè)汽車零部件與其他零部件連接處加載模擬約束反力，同時(shí)在被測(cè)汽車零部件的所述的特征位置上測(cè)量并觀察應(yīng)變量。
3.如權(quán)利要求2所述的測(cè)試汽車零部件約束反力的方法，其特征在于在同樣的外力負(fù)載情況下，在確定實(shí)際約束反力的數(shù)值及方向時(shí)，測(cè)試裝置上的汽車零部件的應(yīng)變分布狀態(tài)與實(shí)車上汽車零部件的應(yīng)變分布狀態(tài)一致。
4.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的測(cè)試汽車零部件約束反力的方法的裝置，由一個(gè)加載機(jī)構(gòu)、一個(gè)測(cè)力機(jī)構(gòu)和一個(gè)臺(tái)架構(gòu)成，其特征在于所述的臺(tái)架上設(shè)置有兩個(gè)軸承，所述的兩個(gè)軸承位于同一軸線上，所述的加載機(jī)構(gòu)由一個(gè)支架和一個(gè)加力機(jī)構(gòu)構(gòu)成，所述的支架由一個(gè)中間板和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂構(gòu)成，所述的中間板的兩端分別與所述的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂的一端固定連接，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂的另一端各自與一個(gè)所述的軸承連接，中間板的中部設(shè)置有一個(gè)通孔，所述的加力機(jī)構(gòu)由一個(gè)傳力桿、一個(gè)拉力調(diào)節(jié)螺栓、一個(gè)壓力調(diào)節(jié)螺栓、一個(gè)右彈簧座、一個(gè)左彈簧座、一個(gè)內(nèi)螺紋固定套、一個(gè)內(nèi)螺紋固定套螺母和一個(gè)彈簧構(gòu)成，所述的傳力桿的前端設(shè)置有傳力桿軸肩，所述的內(nèi)螺紋固定套從中間板的一側(cè)穿過(guò)中間板中部的通孔，所述的內(nèi)螺紋固定套螺母在中間板的另一側(cè)與內(nèi)螺紋固定套鎖固，所述的右彈簧座和左彈簧座均設(shè)置在內(nèi)螺紋固定套內(nèi)，所述的彈簧設(shè)置在右彈簧座和左彈簧座之間，所述的拉力調(diào)節(jié)螺栓位于內(nèi)螺紋固定套與傳力桿軸肩之間，所述的壓力調(diào)節(jié)螺栓位于內(nèi)螺紋固定套與傳力桿螺母之間，拉力調(diào)節(jié)螺栓、壓力調(diào)節(jié)螺栓、右彈簧座、彈簧和左彈簧座均與內(nèi)螺紋固定套共軸，拉力調(diào)節(jié)螺栓、壓力調(diào)節(jié)螺栓、右彈簧座和左彈簧座中均設(shè)置有軸向通孔，傳力桿穿過(guò)拉力調(diào)節(jié)螺栓、內(nèi)螺紋固定套、右彈簧座、彈簧、左彈簧座和壓力調(diào)節(jié)螺栓，傳力桿的后端設(shè)置有一個(gè)傳力桿螺母，所述的測(cè)力機(jī)構(gòu)由一個(gè)力傳感器構(gòu)成，所述的力傳感器設(shè)置在傳力桿的前端端面上。
5.如權(quán)利要求4所述的測(cè)試汽車零部件約束反力的裝置，其特征在于所述的拉力調(diào)節(jié)螺栓通過(guò)螺紋與內(nèi)螺紋固定套的一端連接，或者與內(nèi)螺紋固定套脫開(kāi)，所述的壓力調(diào)節(jié)螺栓通過(guò)螺紋與內(nèi)螺紋固定套的另一端連接，或者與內(nèi)螺紋固定套的另一端脫開(kāi)。
6.如權(quán)利要求4所述的測(cè)試汽車零部件約束反力的裝置，其特征在于所述的臺(tái)架上設(shè)置有一個(gè)被測(cè)汽車零部件固定裝置，所述的被測(cè)汽車零部件固定裝置位于所述的兩個(gè)軸承之間，并且被測(cè)汽車零部件的待測(cè)處與兩個(gè)軸承共線。
7.如權(quán)利要求4所述的測(cè)試汽車零部件約束反力的裝置，其特征在于任意一個(gè)所述的轉(zhuǎn)動(dòng)臂均垂直于所述的兩個(gè)軸承的軸線。
8.如權(quán)利要求4所述的測(cè)試汽車零部件約束反力的裝置，其特征在于所述的傳力桿的后端連接有一個(gè)拉線位移傳感器。
9.如權(quán)利要求4所述的測(cè)試汽車零部件約束反力的裝置，其特征在于所述的彈簧的彈性系數(shù)在測(cè)試轉(zhuǎn)向柱支架時(shí)為500N/20mm。
10.如權(quán)利要求4所述的測(cè)試汽車零部件約束反力的裝置，其特征在于所述的臺(tái)架上相向設(shè)置有兩個(gè)短支撐軸，所述的兩個(gè)短支撐軸位于同一軸線上，所述的兩個(gè)軸承各自設(shè)置在一個(gè)所述的短支撐軸上，所述的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂各自與一個(gè)所述的軸承的外保持架固定連接。
全文摘要
一種測(cè)試汽車零部件約束反力的方法，利用加載機(jī)構(gòu)對(duì)被測(cè)汽車零部件加載模擬約束反力，利用測(cè)力機(jī)構(gòu)測(cè)量模擬約束反力數(shù)值，以被測(cè)汽車零部件待測(cè)處為軸轉(zhuǎn)動(dòng)加載機(jī)構(gòu)，利用測(cè)量裝置測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)角度，以確定約束反力的方向。測(cè)試汽車零部件約束反力的裝置，由加載機(jī)構(gòu)、測(cè)力機(jī)構(gòu)和臺(tái)架構(gòu)成，臺(tái)架上設(shè)置有兩個(gè)軸承，兩個(gè)軸承與待測(cè)處位于同一軸線上，加載機(jī)構(gòu)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)臂與軸承連接。調(diào)節(jié)和旋轉(zhuǎn)加載機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)約束反力及其方向，進(jìn)行實(shí)際約束反力的數(shù)值和方向的二維搜索，直到被測(cè)零部件特征位置上的應(yīng)變量與實(shí)車上在同樣規(guī)定的外力負(fù)載下所測(cè)取的應(yīng)變量相等，從力傳感器取得約束反力數(shù)值，從旋轉(zhuǎn)角度得到約束反力方向。測(cè)量精確度得到提高，且操作簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)G01L5/00GK102235927SQ20101015334
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者吳蔚蔚, 宋新萍, 徐兆坤, 胡建虹 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)