[發明專利]懸架運動學與全工況彈性試驗機

無效

• 申請號: 201010101069.5
• 申請日: 2010-01-26
• 公開（公告）號: CN101776526A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 郭孔輝;付民政;李寧
• 申請（專利權）人: 郭孔輝;付民政;李寧
• 主分類號: G01M17/007
• 分類號: G01M17/007;G01M17/013;G01M17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

懸架運動學與全工況彈性試驗機是汽車底盤平臺性能集成調校與開發的關鍵測試設備。它既是底盤平臺性能的重要檢驗手段，也是汽車動力學仿真設計關鍵數據的來源。

背景技術

汽車的懸架、轉向系統運動學與各向彈性，使汽車的輪胎在跳動和受力狀態下產生附加運動，并對汽車的操縱性與平順性產生重要影響。近年來國際上開始出現幾種結構各有差異的汽車底盤運動學與多維彈性試驗機。其基本原理都是將車身固定，用特種的多向加載機構在車輪上施加各向載荷，并測量車輪的各項變形。

懸架運動學與全工況彈性試驗機(簡稱“K&C試驗機”)是近代發展的底盤綜合特性測試設備。由加載臺、六自由度測量機構、車身挾持系統、輪距與軸距調整系統以及數據采集與處理系統組成。汽車動力學性能與許多子系統的力學特性有密切關聯。測量這些特性需要各種復雜的實驗設備。其中最復雜、最昂貴的實驗設備主要有風洞六分力試驗系統、輪胎六分力試驗機和懸架運動學與全工況彈性試驗機。風洞六分力試驗系統最早在汽車研發中出現；較完善的輪胎六分力試驗機的出現也已有半世紀多的歷史。近代轎車的動力學要求越來越高，懸架系統越來越復雜，較完善的懸架運動學與全工況彈性試驗機的出現則是近一二十年的事情。我國不少主要的汽車廠還沒有這種設備和相關研究。可以說國際汽車行業在這方面的研究和K&C試驗機的研發還在進行中。

目前為止，我國從國外購買過兩臺K&C試驗機；一臺是MTS的產品，另一臺是Lotus的產品。本發明涉及的結構是我國目前研制的設備。

目前為止，國際上出現的“K&C試驗機”，都是在整車狀態下進行試驗的整車“K&C試驗機”，它是以四個挾鉗夾住車身的裙邊進行加載試驗的。

發明內容

本發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構，它更適合于測試懸架零部件本身的特性，而且設備的占地面積較小也是其特點。

本發明提供的“懸架運動學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B、車身挾持系統C、輪距調整系統E(雙軸試驗機還有軸距調整系統F)以及數據采集與處理系統。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軸的轉動θz)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和側傾力矩Mx)的測定能力。其結構特征在于：四個方向運動中的Z向運動機構是由一個垂向移動平臺A14、導向柱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軸的轉動θz)機構是由三個重疊的水平運動平臺和設在其間的三個作動缸(如A4、A10)、滾動導軌(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。

加載臺A設有六分力測量系統；其中縱向力Fx、橫向力Fy、回正力矩Mz分別由設在作動缸(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中，所有作動缸(如A4、A10)的摩擦力都成為內力而不影響輪胎六分力的測量精度。

六自由度測量機構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B可以避免在測車輪極限跳動時，因各運動分量間數量相差過大而造成的測量機構設計的困難。六自由度測量機構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)測量系統組成。橫桿B2的內端用球鉸B1與車輪鉸接，外端通過旋轉軸B3與豎桿B4的上端連接，其相對轉角通過光電編碼器B3S測定；豎桿B4的下端通過旋轉軸B3與回轉軸B7鉸接，其上的光電編碼器B3S測量其相對轉角。回轉軸B7支撐在套筒B5上，相對轉角通過光電編碼器B3S測量。套筒B5安裝在支座B6上，整個結構固接于加載臺A上的垂向運動平臺A14上。兩個測量臂系統可輸出六路信號，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連線的轉角)，即可完成車輪六個自由度的精確測定。