CN102928294B - 汽车仪表板力学柔性试验方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车仪表板力学柔性试验方法及装置，底板左上方固设支座，固定支座上固设左定位盘，底板的右上表面上设置滑动导轨，滑动导轨上是移动支座，移动支座的底部有两个滑块与所述滑动导轨接触，移动支座上固设右定位盘，左定位盘和右定位盘的结构相同且面对面地放置；安全气囊位置试验时，使左、右定位盘处于0°的角度位置，重心位置试验时，使仪表板转动到180°倒立位置，从下方加载，操作杆位置试验时，先对仪表板进行垂直加载，使仪表板转动到88°位置，加载力是垂直方向；再进行水平加载，保持仪表板的角度不变，加载力是水平方向；可将不同对象、不同部位、不同载荷方向的试验放在同一装置中进行，试验效率高。

Description

汽车仪表板力学柔性试验方法及装置

技术领域

本发明涉及一种汽车仪表板力学柔性试验方法及试验装置，属汽车产品零件测试技术领域，尤其是涉及多种汽车仪表板的乘客安全气囊位置、操作杆位置、重心位置三个位置的载荷和变形量关系测试，以及汽车仪表板破坏性试验。

背景技术

汽车仪表板是汽车上的重要功能件与装饰件，是一种薄壁、大体积、上面开有很多安装仪表用的孔、形状复杂的部件。在强度上要求能承受各种仪表、音响设备、管线接头的载荷，操作杆传递的载荷以及司乘人员施加的载荷。这些载荷来自不同的方向，作用在不同的部位，给仪表板整体的强度检测造成一定困难。此外，随着汽车工业的不断发展，仪表板结构越来越复杂，款式更新越来越快。因此，很迫切地需求一种能够对多种汽车仪表板进行装夹定位，并对多种仪表板各个重要部位进行力学检测的装置和方法。

中国专利号为ZL 200720188720.0、名称为“汽车仪表板安装吊具”设计了一种具有一定柔性的仪表板安装夹具，可以通过夹持头上的四级台阶实现四种类型的汽车仪表板的安装，并能通过一个旋转进级机构实现这四种类型仪表板的装夹定位。中国专利号为ZL200920180008.5、名称为“一种汽车仪表板装配工装”设计了一种能在装配过程中对仪表板进行翻转的装置，通过电机或者手轮带动支承架旋转，从而实现仪表板的旋转。中国专利申请号为200610016772.X，名称为“校验汽车转向盘操纵力-转角检测仪的便携式检定装置”设计了一种可以对方向盘处受力情况进行检测的装置；但目前尚无一种能够对多种汽车仪表板进行多位置多项目力学检测的试验方法和柔性试验装置见诸文献报道。

发明内容

本发明的目的就是为了解决各种汽车仪表板的试验检测问题而提供一种力学柔性试验方法及装置，可实现形状、尺寸不同的各种仪表板的不同部位的力学试验检测。 

为实现上述目的，本发明汽车仪表板力学柔性试验装置采用的技术方案是：底板左上方固设支座，固定支座上固设左定位盘，底板的右上表面上设置滑动导轨，滑动导轨上是移动支座，移动支座的底部有两个滑块与所述滑动导轨接触，移动支座上固设右定位盘，左定位盘和右定位盘的结构相同且面对面地放置；移动支座的右侧是可带动移动支座在所述滑动导轨上左右水平移动的丝杠螺母机构；在左、右定位盘上，沿圆周方向有多个第一螺纹孔，在每个第一螺纹孔沿圆周方向的两侧各有一个圆柱孔，在左、右定位盘的轴向一侧是凸台，凸台上有多个第二螺纹孔，左、右定位盘的轴向另一侧是台阶，台阶与固定支座、移动支座上的孔相配，左、右定位盘上的两个凸台相面对面放置。

本发明汽车仪表板力学柔性试验方法采用的技术方案是具有如下步骤：A、手动转动调节左、右定位盘上的台阶，将仪表板转动到所需的角度，通过第二螺纹孔将仪表板固定在左、右定位盘上，同一仪表板的一个力学试验位置用与之对应的一个第一螺纹孔和两个圆柱孔固定，使仪表板被固定在一个角度，该角度使加载装置的加载方向垂直或者平行于水平方向；B、将加载装置安放于仪表板下方的底板上，将试验辅具安装于仪表板上，将检测装置安放于待测位置，通过加载装置对试验辅具加载，使仪表板受力产生变形，通过检测装置测量出变形量和载荷；C、安全气囊位置试验时，使汽车仪表板处于正常安装位置，即左、右定位盘处于0°的角度位置，试验辅具将载荷传递给仪表板安全气囊位置上的两点；D、重心位置试验时，调整左、右定位盘的角度，使仪表板转动到180°倒立位置，从下方加载，模拟仪表板正常安装位置所受的压力作用，加载力为两倍仪表板重量；E、操作杆位置试验时，先对仪表板进行垂直加载，调整左、右定位盘的角度，使仪表板转动到88°位置，加载力是垂直方向；再进行水平加载，保持仪表板的角度不变，加载力是水平方向。

采用上述技术方案后，本发明能够达到的有益效果是：

1、本发明柔性试验夹具具有多种调整方式，可以实现型号尺寸不同的仪表板的装夹定位；检测对象范围广，可实现多种型号尺寸的汽车仪表板的试验检测；检测内容多，可实现汽车仪表板操作杆位置、乘客安全气囊位置、重心位置等多种位置的各种力学试验检测；检测效率高，试验装置安装方便快捷，测量结果直观有效。

2、本发明提供的试验方法是针对不同仪表板不同位置的力学试验，采用相同的加载方向，对仪表板各个部位分别加载，然后分别测出载荷和仪表板变形量的关系，用以检测仪表板的强度是否满足要求，可以将不同对象、不同部位、不同载荷方向的试验放在同一装置中进行。可通过选用不同的加载装置、检测装置、试验辅具，可以完成多种力学试验。可使加载装置一直位于仪表板下方的试验台上，加载方向保持水平或垂直方向，从而使加载装置、检测装置、试验辅具安装方便，试验效率高。

3、本发明试验方法中的加载方式和检测工具可以自由选择，能够完成多种力学试验。

附图说明

图1是本发明汽车仪表板力学柔性试验装置的主视图；

图2是图1中移动支座5及其关联部件装配图；

图3是图1中左定位盘2的结构图，其中：图3(a)是左定位盘2的主视图，图3(b)是图3(a)的右视图；

图4是仪表板装夹原理图，其中图4(a)是仪表板B与左定位盘2连接部分的局部视图；图4(b)是图4(a)的俯视图；

图5是仪表板B在试验时安装在柔性试验装置上的示意图；

图6是对仪表板B进行的四种典型试验加载方式示意图；

图7是图5中试验辅具D有装夹原理图；其中图7(a)是图5中试验辅具D与仪表板B连接部分的局部视图；图7(b)是图7(a)的俯视图；

图8是图5中多种试验辅具D的结构示意图，其中图8(a)重心位置试验的试验辅具，图8(b)操作杆垂直和水平位置的试验辅具，图8(c)是操作杆水平位置的试验辅具，图8(d)是乘客安全气囊位置的试验辅具；

图9是乘客安全气囊位置试验正视图；

图10是重心位置试验正视图；

图11是操作杆位置垂直加载试验后视图；

图12是操作杆位置水平加载试验后视图

图13是另一重心位置试验正视图。

图中：1.固定支座；2.左定位盘；3.底板；4.右定位盘；5.移动支座；6.丝杠螺母机构；7.螺栓；10.仪表板；11.操作杆位置垂直加载和水平加载试验的试验辅具；12.螺钉；13.重心位置试验的试验辅具；14.操作杆位置水平加载试验的试验辅具；15.乘客安全气囊位置试验的试验辅具；16.百分表；17.压力传感器；18.千斤顶置；19.显示器；21.液压缸；22.位移传感器，41.螺纹孔；42.圆柱孔；43.凸台；44.螺纹孔；45.台阶。

具体实施方式

本发明提供的柔性试验夹具如图1所示，它包括固定支座1、左定位盘2、底板3、右定位盘4、移动支座5、丝杠螺母6等。在底板3的右上表面上设置滑动导轨，移动支座5由螺栓7安装于底板3的滑动导轨上。固定支座1由螺栓固定安装于底板3左上方，左定位盘2固定在固定支座1上，右定位盘4固定移动支座5上，并且左定位盘2和右定位盘4的结构相同，安装时，面对面地安装。

移动支座5的底部有两个滑块8与底板3上的滑动导轨接触，如图2所示。丝杠螺母机构6固定安装于底板3上，并且位于移动支座5的右侧。安装丝杠螺母机构6时，可将螺母固定在底板3上，丝杠穿过螺母且丝杠的左端接触移动支座5。在丝杠的右端安装手柄，转动手柄，可以带动移动支座5在底板3的滑动导轨上做左右水平移动，从而可以调整移动支座5的左右位置以适应仪表板的宽度，根据不同类型的汽车仪表板的宽度（范围1.6m-2.5m，覆盖所有常见车型），通过丝杠传动调整两支座的位置以实现不同宽度的仪表板的装夹定位。

仪表板与柔性试验夹具之间的装夹定位由左、右定位盘2、4实现，左、右定位盘2、4结构如图3所示。在左、右定位盘2、4上，沿圆周方向开有多个螺纹孔41，每个螺纹孔41在沿圆周方向的两侧各开有一个圆柱孔42，这一个螺纹孔41和两个圆柱孔42组成一套安装孔。在左右定位盘2、4的轴向一侧是凸台43，凸台43用于安装仪表板，仪表板的安装是根据仪表板两端固有的安装孔，设计与之匹配的凸台43，并在凸台43上开有多个螺纹孔44。轴向另一侧是台阶45，台阶45与固定支座1、移动支座5上的孔相配合，用于将左定位盘2连接在固定支座1上，将右定位盘4连接在移动支座5上，左、右定位盘2、4上两个凸台43相面对面。

如图4所示，通过螺钉12和螺纹孔44将仪表板固定在左、右定位盘2、4上。同一仪表板的一个力学试验位置分别具有与之对应的一个螺纹孔41和两个圆柱孔42，例如图3中三套圆柱孔41和螺纹孔42的安装孔分别对应仪表板三个位置的力学试验。每次试验只使用与试验匹配的一套圆柱孔41和螺纹孔42，将圆柱孔41和螺纹孔42与固定支座1、移动支座5上的固定安装孔重合，利用螺钉和定位销将左、右定位盘2、4固定在固定支座1、移动支座5上上，这样就能保证仪表板固定在某一个角度，根据试验需要的角度安排螺纹孔41和圆柱孔42的位置和角度就能保证仪表板需要加载的部位处于水平或垂直方向。

通过使用上述的柔性试验夹具，可以搭建一个适合多种仪表板多种力学试验的柔性试验平台，如图5所示，其中A是柔性夹具，B是仪表板，C是变形量检测装置，D是试验辅具，E是加载装置，F是载荷检测装置，G是读数装置。试验辅具D通过汽车仪表板B上的固有安装孔，使用螺栓等固定元件，安装于汽车仪表板B待测试位置，将加载装置E提供的载荷传递给汽车仪表板B。变形量检测装置C用于对测试中的载荷大小和变形量进行测量。其中仪表板B变形量由变形量检测装置C测出，载荷的大小根据加载方案的不同，可以由载荷检测装置F测出，也可以由加载装置E提供。根据汽车仪表板B的不同类型，选用与之匹配的左、右定位盘2、4，利用汽车仪表板两端的安装孔，将仪表板安装于左、右定位盘2、4上，可以实现不同类型的汽车仪表板与夹具之间的精确装夹定位。根据试验部位的不同，转动左、右定位盘2、4定位盘使仪表板处于特定的角度，可以实现对仪表板不同部位的试验检测。

仪表板几种典型力学试验方式如图6所示，其中P1、P2为在乘客安全气囊安装位置两侧加载，用于测试安全气囊膨胀时仪表板强度是否满足要求；P3为重心位置垂直加载，用于模拟仪表板上放置物品时的受力情况；P4和P5分别为操作杆位置水平和垂直方向加载，用于测试驾驶员使用方向盘时仪表板的受力情况。从图7中可以看出，各种试验方式载荷方向各不相同，这就给加载装置E、变形量检测装置C的安装造成了不便，要想在一套装置中实现多种位置的力学试验比较困难。通过使用本发明提供的试验平台和试验方法，可以有效解决这一难题。试验方法如下：

本发明提供的试验方法是将载荷方向不同的各个试验的加载方向都转移到垂直或者水平方向进行，从而使加载装置E永远位于仪表板B下方,可以方便地安装于柔性试验夹具A的底板3上，然后对仪表板B各个部位分别加载，分别测出载荷和仪表板B的变形量的关系。具体实施方法为：通过使用上述柔性试验夹具A，将仪表板B装夹好，手动调节转动左、右定位盘2、4与将支座1、5之间的轴孔配合，将仪表板B转动到所需的角度，使特定力学实验对应的螺纹孔41、圆柱孔42与支座1、5上的安装孔对准，保证加载装置E的加载方向垂直或者平行于水平面，然后根据试验要求选用加载装置E和试验辅具E，并将加载装置E安放于仪表板B下方的底板3上，将试验辅具D安装于仪表板B上。再选用检测装置C、F、G安放于待测位置，然后通过加载装置E对与仪表板B相连的试验辅具D加载，从而使仪表板B受力产生变形，通过装置C、F、G测量出变形量和载荷，从而得到变形量与载荷关系，检测仪表板强度是否满足要求。

其中试验辅具D与仪表板B之间是利用仪表板B自身的安装孔和螺栓进行连接的，如图7所示。试验辅具D的形状结构根据仪表板型号和试验方式而定，几种典型的试验辅具D如图8所示，其中13是重心位置试验的试验辅具，11是操作杆位置垂直加载和水平加载试验的试验辅具，14是操作杆位置水平加载试验的试验辅具,15是乘客安全气囊位置试验的试验辅具。

下面以某种汽车仪表板10的试验来描述试验过程：包括乘客安全气囊位置试验、重心位置试验、操作杆位置垂直加载试验和操作杆位置水平加载试验。其中乘客安全气囊位置试验用于检验安全气囊膨胀时仪表板是否满足强度要求，载荷从4500N一直加载到仪表板破坏，加载到7000N载荷时仪表板不发生破坏为合格，要求得到的试验结果为载荷与变形量的变化曲线和仪表板破坏时的载荷大小，测量精度要求为0.01mm和±5N。重心位置试验用于模拟仪表板上放置物品时的受力情况，要求以所有组件两倍重量加载，每加载1000N变形量小于1mm为合格，要求得到的结果为受力变形量。操作杆位置试验用于测试驾驶员使用方向盘时仪表板的受力情况，载荷大小为500N至1600N，增量100N，每加载1000N变形量小于1mm为合格，要求得到的试验结果为载荷与变形量的变化曲线，测量精度要求为0.01mm和±5N。

根据上述试验要求，通过对比分析，加载装置选用千斤顶，载荷测量装置选择压力传感器和显示器，变形量测量装置选用百分表。

开始试验前首先要将汽车仪表板10安装于柔性夹具之上。首先根据仪表板10的类型，选择对应的左、右定位盘2、4，用螺钉12将仪表板10安装在左、右定位盘2、4上。然后转动丝杠螺母6，给移动支座5提供牵引力，使移动支座5沿着导轨水平移动，根据汽车仪表板10的宽度调整移动支座5的位置，使仪表板10和左、右定位盘2、4安放于支座1、5上，但是并不固定，可以旋转。然后锁紧螺栓7，限制仪表板10水平方向移动。

首先进行乘客安全气囊位置试验。如图9所示，转动左、右定位盘2、4，使汽车仪表板10处于正常安装位置，即左、右定位盘2、4处于0°角位置。然后使用螺钉和定位销将左定位盘2固定于固定支座1，右定位盘4固定于移动支座5。将试验辅具15安装在仪表板10上，千斤顶18置于试验辅具15正下方，压力传感器17放置在千斤顶18和试验辅具15之间，压力传感器17另一端连接到显示器19上，百分表16放置在乘客安全气囊位置上方。千斤顶18开始加载，通过试验辅具15将载荷传递给仪表板10安全气囊位置上的两点，模拟安全气囊膨胀时仪表板10的受力情况。载荷大小为4500、5000、6000、7000、8000、10000（N）……一直加载到仪表板破坏，通过百分表16测出每次加载的变形量，由显示器19读出载荷大小，就可以得到载荷和变形量曲线以及破坏时的载荷大小。

重心位置的试验原理与乘客安全气囊位置试验大致相同，如图10所示。开始重心位置试验之前首先将千斤顶18、试验辅具15、压力传感器17、百分表16从试验台上拆卸下来，然后拆下左、右定位盘2、4与支座1、5之间的连接螺钉和定位销，调整左、右定位盘2、4的角度，使仪表板10转动到180°倒立位置，使用另一组螺纹孔41、圆柱孔42将左、右定位盘2、4固定在支座1、5上。然后将专用的试验辅具13，以及千斤顶18、压力传感器17、百分表16安装到位。通过千斤顶18从下方加载，模拟仪表板正常安装位置所受的压力作用，加载力为两倍仪表板重量，用百分表16测出仪表板的变形量，记录下载荷变化量与时间的关系，以及稳定变形量，完成本次试验。

操作杆位置有两项测试，一项测试由千斤顶18对仪表板10施加垂直方向的力，试验原理如图11所示，另一项测试由千斤顶18对仪表板10施加水平方向的力，试验原理如图12所示。首先进行垂直加载试验，将千斤顶18、试验辅具13、压力传感器17、百分表16从试验台上拆卸下来，然后拆下螺钉和定位销以调整左、右定位盘2、4的角度，使仪表板10转动到88°位置，再用螺钉和定位销将左、右定位盘2、4固定在支座1、5上，然后利用操作杆安装孔将专用的试验辅具11安装于仪表板10上，并将千斤顶18、压力传感器17、百分表16安装到位。千斤顶18正放于试验台上，从而保证施加的力是垂直于水平面的。使用千斤顶18对仪表板10加载，模拟驾驶员趴在方向盘时仪表板的受力情况，加载力大小为500、600、700…1600（N），记录下载荷和变形量曲线。接下来进行水平加载试验，将千斤顶18、压力传感器17、百分表16从试验台上拆卸下来，保持仪表板10的旋转角度不变。然后将试验辅具14安装于试验台，可以根据所需高度在试验辅具14下方放置垫块20，将千斤顶18安装于试验辅具14上，并安装好压力传感器18和百分表16。试验辅具14是一个V型结构，千斤顶18横放在上面时，可以保证千斤顶是平行于水平面的，从而保证施加的是水平方向的载荷。使用千斤顶18对仪表板10加载，模拟驾驶员对方向盘施加作用力时仪表板的受力情况，加载力大小为500、600、700…1600（N），记录下载荷和变形量曲线，完成整个试验。

改变上述的加载装置和检测方法，将加载装置千斤顶18更换为液压缸21，去掉压力传感器17和显示器19，将百分表16更换为位移传感器22，并将液压缸21和位移传感器22的数据线与电脑相连，就得到了另外一套试验装置。不同点在于其载荷由液压缸21提供，载荷大小由与液压缸21相连的电脑控制，载荷大小可直接在电脑屏幕上读出，仪表板变形量由位移传感器21测出，其大小也可以在电脑中读出。本次试验由乘客安全气囊位置试验、重心位置试验、操作杆位置垂直加载试验和操作杆位置水平加载试验组成，其中，重心位置试验原理如图13所示。

因此，本发明采用不同的装夹方法和加载装置，以及不同的测试方法可以对各种汽车仪表板进行多种力学试验，可以方便准确地测出载荷和变形量大小，加载过程通过电脑控制，试验精度较高。

Claims (2)

1.一种汽车仪表板力学柔性试验装置，包括底板（3），其特征是：底板（3）左上方固设固定支座（1），固定支座（1）上固设左定位盘（2），底板（3）的右上表面上设置滑动导轨，滑动导轨上是移动支座（5），移动支座（5）的底部有两个滑块（8）与所述滑动导轨接触，移动支座（5）上固设右定位盘（4），左定位盘（2）和右定位盘（4）的结构相同且面对面地放置；移动支座（5）的右侧是可带动移动支座（5）在所述滑动导轨上左右水平移动的丝杠螺母机构（6）；在左、右定位盘（2、4）上，沿圆周方向有多个第一螺纹孔（41），在每个第一螺纹孔（41）沿圆周方向的两侧各有一个圆柱孔（42），在左、右定位盘（2、4）的轴向一侧是凸台（43），凸台（43）上有多个第二螺纹孔（44），左、右定位盘（2、4）的轴向另一侧是台阶（45），台阶（45）与固定支座（1）、移动支座（5）上的孔相配，左、右定位盘（2、4）上的两个凸台（43）相面对面放置；

试验辅具安装于汽车仪表板待测试位置，将加载装置提供的载荷传递给汽车仪表板，变形量检测装置对测试中的载荷大小和变形量进行测量，载荷的大小由载荷检测装置测出，也可由加载装置提供；

试验辅具有重心位置试验的试验辅具、操作杆位置垂直加载和水平加载试验的试验辅具、操作杆位置水平加载试验的试验辅具以及乘客安全气囊位置试验的试验辅具。

2.一种如权利要求1所述的汽车仪表板力学柔性试验装置的试验方法，其特征是具有如下步骤：

A、手动转动调节左、右定位盘（2、4 ）上的台阶（45），将仪表板转动到所需的角度，通过第二螺纹孔（44）将仪表板固定在左、右定位盘（2、4）上，同一仪表板的一个力学试验位置用与之对应的一个第一螺纹孔（41）和两个圆柱孔（42）固定，使仪表板被固定在一个角度，该角度使加载装置的加载方向垂直或者平行于水平方向；

B、将加载装置安放于仪表板下方的底板（3）上，将试验辅具安装于仪表板上，将检测装置安放于待测位置，通过加载装置对试验辅具加载，使仪表板受力产生变形，通过检测装置测量出变形量和载荷；

C、安全气囊位置试验时，使汽车仪表板处于正常安装位置，即左、右定位盘（2、4）处于0°的角度位置，试验辅具将载荷传递给仪表板安全气囊位置上的两点；

D、重心位置试验时，调整左、右定位盘（2、4）的角度，使仪表板转动到180°倒立位置，从下方加载，模拟仪表板正常安装位置所受的压力作用，加载力为两倍仪表板重量；

E、操作杆位置试验时，先对仪表板进行垂直加载，调整左、右定位盘（2、4）的角度，使仪表板转动到88°位置，加载力是垂直方向；再进行水平加载，保持仪表板的角度不变，加载力是水平方向。