CN102620888B - 一种重型车辆质量质心检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重型车辆质量质心检测装置。现有装置多采用侧称重法且传感器数量少，有一定局限性。本发明包括地基坑、四自由度平台、压力传感器、被测车辆、水平台面；四自由度平台安装在地基中，四自由度平台中上平台的上圆柱部分的上表面，由中心向边缘按阿基米德螺旋线布置安装多个压力传感器；压力传感器上覆盖一个水平台面，被测车辆放置在水平台面上。本发明的四自由度平台可以进行X轴向转动、Y轴向转动，Z轴向转动，装置中的压力传感器根据不同位置、及旋转运动时测量得到的压力大小，快速拟合计算出重型车辆的质量大小及质心位置。本发明通过对传感器的优化布置保证了传感器的测量精度，使测得的质量大小和质心位置更加准确可靠。

Description

一种重型车辆质量质心检测装置

技术领域

本发明属于机械装置检测技术领域，尤其涉及一种重型车辆质量质心检测装置。

背景技术

对于在特殊路况和工作条件下运行的重型车辆来说, 其侧倾稳定性和操纵稳定性是由车辆质心高低直接影响的。所以质心坐标位置对重型车辆的操纵稳定性和安全性有着较大的影响，因此，重型车辆对质心坐标位置要求很高。

虽然在对设计车辆是，通过计算机软件仿真，和力学性能计算，能够计算出车辆质量大小及质心位置。但相对于重型车辆来说，其零部件数量庞大、形状复杂,再加上制造加工时材料的不均匀性、尺寸存在误差等原因，常常使得靠理论计算出来的质心位置与实际质心位置相比，误差很大，所以一种能够准确、快速、自动地测量重型车辆质量质心的检测装置对于特种车辆检测、研制和技术改进十分必要。

目前大多数重型车辆质量质心检测装置所使用的测量质量质心的方法均为侧倾承重法，测量装置可以进行两自由度旋转测量，即X轴方向、Y轴方向旋转。同时大多数装置中压力传感器布置方式均为均匀布置，且数量较少，通常为三个。导致该测量方法有一定局限性，如倾角不可过大，倾角过大时，传感器受力不均匀，测量精度变差。

因此需要一种新的重型车辆质量质心检测装置，克服上述不足之处，使用更合理得测量方式，以得到更精确的测量结果。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种重型车辆质量质心检测装置，从而为快速检测重型车辆质量大小及质心位置提供了条件。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

本发明包括地基坑、四自由度平台、压力传感器、被测车辆、水平台面；四自由度平台安装在地基中，四自由度平台中上平台的上圆柱部分的上表面，由中心向边缘按阿基米德螺旋线布置安装多个压力传感器；压力传感器上覆盖一个水平台面，被测车辆放置在水平台面上。

所述的四自由度平台，包括上平台、第二上铰链支座、第二活塞、第二缸筒、第二下支座、环形轨道、力矩电机定子、滚动支撑、导线孔、力矩电机转子、支撑台、下底座、第一下支座、第一缸筒、第一活塞、第一上铰链支座、下端面齿、上端面齿、第三上铰链支座、第三活塞、第四上铰链支座、第四活塞、第三缸筒、第四缸筒、第三下支座、第四下支座；

第一支座、第二支座、第三支座、第四支座分别通过螺栓安装在下底座的下圆柱部分的上表面的环形轨道中，且能沿环形轨道滑动；第一缸筒、第二缸筒、第三缸筒、第四缸筒分别通过螺栓固定在第一下支座、第二下支座、第三下支座、第四下支座上；第一活塞一端插入第一缸筒中，并可在第一缸筒中滑动，第二活塞一端插入第二缸筒中，并可在第二缸筒中滑动，第三活塞一端插入第三缸筒中，并可在第三缸筒中滑动，第四活塞一端插入第四缸筒中，并可在第四缸筒中滑动；第一活塞、第二活塞、第三活塞、第四活塞的另一端分别与第一上铰链支座、第二上铰链支座、第三上铰链支座、第四上铰链支座一端铰链连接；第一上铰链支座、第二上铰链支座、第三上铰链支座、第四上铰链支座的另一端分别通过螺栓固定在上平台的上圆柱部分的下表面；上平台的下圆柱部分的下表面中心区域设置有上端面齿，支撑台上表面设置有下端面齿；下底座轴心位置开有导线孔，下底座的上圆柱部分的上表面中心区域固定有力矩电机定子，力矩电机定子上端与滚动支撑下端刚性连接，滚动支撑上端与支撑台下表面刚性连接，力矩电机转子上端与支撑台下表面刚性连接，支撑台可随力矩电机转子同步转动。

所述的环形轨道的截面为倒置T形；

所述的上平台和下底座均包括一体成形的同轴设置的上圆柱部分和下圆柱部分，上平台的上圆柱部分的端面直径大于下圆柱部分的端面直径，上平台整体的截面为T形；下底座的上圆柱部分的端面直径小于下圆柱部分的端面直径，下底座整体的截面为倒置T形；

所述的下端面齿和上端面齿大小相同，设置位置相对应，下端面齿与上端面齿可啮合。本发明具有的有益效果是：

本发明装置中的四自由度平台可带动被测车辆绕X轴方向、Y轴方向转动，倾斜一固定角度，并根据被测车辆在不同倾斜角度的空间位置，压力传感器测得不同压力值，快速拟合计算出被测车辆的质量大小及质心位置。同时四自由度平台还可以带动被测车辆围绕Z轴按某一固定角速度进行旋转，通过压力传感器测量偏心力的大小来计算被测车辆质心位置。将两种情况下计算结果比较，给出综合结果。本发明通过对压力传感器的优化布置，使得每个压力传感器在整个测量过程中受力更加均匀，保证了传感器的测量精度，使得测量到的质量大小和质心位置更加准确、可靠。

附图说明

图1是本发明装置的结构原理示意图；

图2是四自由度平台结构正视图；

图3是四自由度平台结构立体图；

图4是压力传感器布置方式示意图；

图中：地基坑1、四自由度平台2、压力传感器3、被测车辆4、水平台面5、上平台6、第二上铰链支座7、第二活塞8、第二缸筒9、第二下支座10、环形轨道11、力矩电机定子12、滚动支撑13、导线孔14、力矩电机转子15、支撑台16、下底座17、第一下支座18、第一缸筒19、第一活塞20、第一上铰链支座21、下端面齿22、上端面齿23、第三上铰链支座24、第三活塞25、第四上铰链支座26、第四活塞27、第三缸筒28、第四缸筒29、第三下支座30、第四下支座31。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1、图2、图3所示，本发明装置包括地基坑1、四自由度平台2、压力传感器3、被测车辆4、水平台面5。

四自由度平台2安装在地基坑1中，如图4所示，四自由度平台2中上平台6的上圆柱部分的上表面，由中心向边缘按阿基米德螺旋线布置安装十个压力传感器3；压力传感器3上覆盖一个水平台面5，被测车辆4放置在水平台面5上。

如图2、图3所示，四自由度平台2包括上平台6、第二上铰链支座7、第二活塞8、第二缸筒9、第二下支座10、环形轨道11、力矩电机定子12、滚动支撑13、导线孔14、力矩电机转子15、支撑台16、下底座17、第一下支座18、第一缸筒19、第一活塞20、第一上铰链支座21、下端面齿22、上端面齿23、第三上铰链支座24、第三活塞25、第四上铰链支座26、第四活塞27、第三缸筒28、第四缸筒29、第三下支座30、第四下支座31；

第一支座18、第二支座10、第三支座30、第四支座31通过螺栓分别安装在下底座17的下圆柱部分的上表面的环形轨道11中，且能沿环形轨道11滑动；第一缸筒19、第二缸筒9、第三缸筒28、第四缸筒29分别通过螺栓固定在第一下支座18、第二下支座10、第三下支座30、第四下支座31上，第一活塞20一端插入第一缸筒19中，并可在第一缸筒19中滑动，第二活塞8一端插入第二缸筒9中，并可在第二缸筒9中滑动，第三活塞25一端插入第三缸筒28中，并可在第三缸筒28中滑动，第四活塞27一端插入第四缸筒29中，并可在第四缸筒29中滑动；第一活塞20、第二活塞8、第三活塞25、第四活塞27的另一端分别与第一上铰链支座21、第二上铰链支座7、第三上铰链支座24、第四上铰链支座26一端铰链连接；第一上铰链支座21、第二上铰链支座7、第三上铰链支座24、第四上铰链支座26的另一端分别通过螺栓固定在上平台6的上圆柱部分的下表面；上平台6的下圆柱部分的下表面中心区域设置有上端面齿23，支撑台16上表面设置有下端面齿22；下底座17轴心位置开有导线孔14，下底座17的上圆柱部分的上表面中心区域固定有力矩电机定子12，力矩电机定子12上端与滚动支撑13下端刚性连接，滚动支撑13上端与支撑台16下表面刚性连接，力矩电机转子15上端域支撑台16下表面刚性连接，支撑台16可随力矩电机转子15同步转动。

所述的环形轨道11的截面为倒置T形；

所述的上平台6和下底座17均包括一体成形的同轴设置的上圆柱部分和下圆柱部分，上平台6的上圆柱部分的端面直径大于下圆柱部分的端面直径，上平台6整体的截面为T形；下底座17的上圆柱部分的端面直径小于下圆柱部分的端面直径，下底座17整体的截面为倒置T形；

所述的下端面齿22和上端面齿23大小相同，设置位置相对应，下端面齿22与上端面齿23可啮合。

本发明的工作过程如下：

如图1所示，当水平台面5与地面同一水平高度时，被测车辆4行驶到水平台面5上，四自由度平台2将被测车辆4沿Z轴方向向上抬升一定高度，抬升之后将被测车辆4进行X轴向转动、倾斜一个角度，分别记录此时十个压力传感器3测得的压力值。然后四自由度平台2恢复水平并带动被测车辆4进行Y轴向转动，倾斜一个角度，分别记录此时十个压力传感器3测得的压力值。四自由度平台2恢复水平并沿Z轴方向下降到初始高度，此时下端面齿22与上端面齿23啮合。四自由度平台2带动被测车辆4以固定角速度围绕Z轴转动，分别记录此时十个压力传感器3测得的压力值。通过三种情况下十个压力传感器3测得的压力值，快速计算、拟合出被测车辆4质量大小及质心位置。

Claims (1)

1.一种重型车辆质量质心检测装置，包括压力传感器、被测车辆、水平台面，其特征在于还包括地基坑、四自由度平台；四自由度平台安装在地基中，四自由度平台中上平台的上圆柱部分的上表面，由中心向边缘按阿基米德螺旋线布置安装多个压力传感器；压力传感器上覆盖一个水平台面，被测车辆放置在水平台面上；

所述的四自由度平台，包括上平台、第二上铰链支座、第二活塞、第二缸筒、第二下支座、环形轨道、力矩电机定子、滚动支撑、导线孔、力矩电机转子、支撑台、下底座、第一下支座、第一缸筒、第一活塞、第一上铰链支座、下端面齿、上端面齿、第三上铰链支座、第三活塞、第四上铰链支座、第四活塞、第三缸筒、第四缸筒、第三下支座、第四下支座；

第一支座、第二支座、第三支座、第四支座分别通过螺栓安装在下底座的下圆柱部分的上表面的环形轨道中，且能沿环形轨道滑动；第一缸筒、第二缸筒、第三缸筒、第四缸筒分别通过螺栓固定在第一下支座、第二下支座、第三下支座、第四下支座上；第一活塞一端插入第一缸筒中，并可在第一缸筒中滑动，第二活塞一端插入第二缸筒中，并可在第二缸筒中滑动，第三活塞一端插入第三缸筒中，并可在第三缸筒中滑动，第四活塞一端插入第四缸筒中，并可在第四缸筒中滑动；第一活塞、第二活塞、第三活塞、第四活塞的另一端分别与第一上铰链支座、第二上铰链支座、第三上铰链支座、第四上铰链支座一端铰链连接；第一上铰链支座、第二上铰链支座、第三上铰链支座、第四上铰链支座的另一端分别通过螺栓固定在上平台的上圆柱部分的下表面；上平台的下圆柱部分的下表面中心区域设置有上端面齿，支撑台上表面设置有下端面齿；下底座轴心位置开有导线孔，下底座的上圆柱部分的上表面中心区域固定有力矩电机定子，力矩电机定子上端与滚动支撑下端刚性连接，滚动支撑上端与支撑台下表面刚性连接，力矩电机转子上端与支撑台下表面刚性连接，支撑台可随力矩电机转子同步转动；

所述的环形轨道的截面为倒置T形；

所述的上平台和下底座均包括一体成形的同轴设置的上圆柱部分和下圆柱部分，上平台的上圆柱部分的端面直径大于下圆柱部分的端面直径，上平台整体的截面为T形；下底座的上圆柱部分的端面直径小于下圆柱部分的端面直径，下底座整体的截面为倒置T形；

所述的下端面齿和上端面齿大小相同，设置位置相对应，下端面齿与上端面齿可啮合。

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