CN103207067B - 四自由度复合加载汽车球销耐久性试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种四自由度复合加载汽车球销耐久性试验台，底座左部水平设有径向加载装置，径向加载装置右端的加载端固设有摆动装置安装座，且摆动装置安装座底面固设的第一滑块与径向导轨滑动连接；摆动装置安装座上固定有摆动装置，该摆动装置前端的加载端安装有摆动夹具；底座右部吊装有竖直板，竖直板右板面下部固设有水平板，在这块水平板上安装有轴向加载装置，轴向加载装置的加载端固设有旋转装置；旋转装置左侧的第二滑块与轴向滑轨滑动连接，且旋转装置上端的加载端固设有旋转夹具。本发明能同时加载轴向力、径向力、旋转及摆动这四个自由度，并能实现高频的加载，也可实现变频、变幅值及波形的加载，还可以解决复合加载中各自由度的互扰问题。

Description

四自由度复合加载汽车球销耐久性试验台

技术领域

本发明专利属于汽车球销的耐久性试验领域，具体地说，尤其涉及一种能四自由度复合加载的汽车球销耐久性试验台。

背景技术

球销是汽车上应用广泛的重要部件，其种类包括转向拉杆球销、悬挂用球销、稳定杆用球销和随动臂用球销等，其可靠性及耐久性直接关系到汽车行驶的稳定性及安全性。如果球销断裂，则将导致操纵失灵，进而引发重大的安全事故。由上可看出，对球销进行耐久性试验是非常必要和重要的，对球销耐久性试验方法及其台架实现的研究也就具有十分重要的意义。

球销在车上的受力及运动极其复杂，试验标准一般要求试验台能实现多个自由度的运动（或受力），即：轴向力、径向力、旋转及摆动（转向球销试验不含轴向力）。目前，国内的试验台一般只能同时加载三个自由度，无法同时加载四个自由度，即无法同时加载轴向力，这样就不能很好地满足试验要求，当然也就不能准确地反应球销的耐久性。另外，现有的国内球销耐久性试验台一般采用机械加载或或普通液压换向加载方式，加载频率不高，更不能实现不同幅值、波形的加载，为此急需解决上述技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种四自由度复合加载汽车球销耐久性试验台，欲同时加载四个自由度。

本发明的技术方案如下：一种四自由度复合加载汽车球销耐久性试验台，包括底座（1），其特征在于：所述底座（1）的左部水平设有径向加载装置（2），该径向加载装置右端的加载端固设有一个摆动装置安装座（3），且摆动装置安装座底面固设的第一滑块（4）与底座（1）顶面的径向导轨（5）滑动连接，并可沿该径向导轨左右滑动；所述摆动装置安装座（3）上水平固定有一个摆动装置（6），这个摆动装置（6）的前端为加载端，并在该加载端固定安装有摆动夹具（7）；

所述底座（1）的右部吊装有竖直板（1a），该竖直板右板面的下部固设有一块水平板（1b），在这块水平板（1b）上竖直安装有一个轴向加载装置（8），该轴向加载装置上端的加载端固设有旋转装置（9），且旋转装置（9）位于所述摆动装置（6）的前侧；所述旋转装置（9）左侧固设的第二滑块（10）与竖直板（1a）右板面的轴向滑轨（11）滑动连接，并可沿该轴向滑轨上下滑动，且旋转装置（8）上端的加载端固设有旋转夹具（12）。

试验前，先通过旋转夹具（12）将被试球销（Q）的锥度轴与旋转装置（8）上端的加载端固定，且被试球销（Q）的球座杆状部通过摆动夹具（7）与摆动装置（6）的加载端固定。

试验时，所述旋转装置（8）带动被试球销（Q）的锥度轴旋转，轴向加载力通过旋转装置（8）、被试球销、摆动装置（6）、径向滑轨（5）最终传递到底座（1）上，从而实现轴向加载力在底座（1）上的封闭。所述摆动装置（6）带动被试球销（Q）的球座摆动，径向加载力通过摆动装置（6）、被试球销（Q）、旋转装置（8）、轴向滑轨（11）最终传递到底座（1）上，实现径向加载力在底座（1）上的封闭。同时，也通过所述摆动装置（6）和旋转装置（9）分别实现摆动及旋转的加载。

采用以上技术方案，本发明能同时加载轴向力、径向力、旋转及摆动这四个自由度，这样就很好地满足了试验要求，并可以准确地反应球销的耐久性，且同时较好地克服了现有试验台的缺陷，具有很好的技术效果，适于在球销耐久性试验领域广泛推广运用。

在本发明中，所述径向加载装置（2）和轴向加载装置（8）均优选为液压伺服油缸，且所述摆动装置（6）和旋转装置（9）均优选为液压伺服马达，并在液压伺服马达的转子（Z）与端盖（D）之间同轴套装有圆锥滚子轴承（C），且转子（Z）伸出部的悬空端固套有法兰盘（F）；

所述摆动夹具（7）由条形块（7a）和方形块（7b）构成，其中条形块（7a）通过螺栓与所述摆动装置（6）上的法兰盘（F）固定；所述方形块（7b）位于条形块（7a）的前侧，这两个块通过螺栓固定连接，该方形块偏离摆动装置（6）上的法兰盘（F）轴心线，且方形块（7b）上的内螺纹孔沿该法兰盘（F）的径向开设；

所述旋转夹具（12）由连接法兰（12a）和内螺纹套（12b）构成，其中连接法兰（12a）通过螺栓与所述旋转装置（9）上的法兰盘（F）同轴连接；所述连接法兰（12a）的中心孔为上小下大的两段式阶梯孔，其小孔径段为上大下小的锥形孔，其大径段为圆柱孔，并在大径段装有所述内螺纹套（12b）。

在以上结构中，由于上述径向加载装置（2）和轴向加载装置（8）均优选为液压伺服油缸，且所述摆动装置（6）和旋转装置（9）均优选为液压伺服马达，这样就能通过液压伺服方式实现高频的加载，也能实现变频、变幅值及波形的加载，且可以通过软件的控制解决复合加载中各自由度的互扰问题，从而进一步改善本发明的性能。

作为优选，所述内螺纹套（12b）的下端伸出连接法兰（12a）底面，并伸到所述旋转装置（9）上的法兰盘（F）内孔中。

采用以上结构，这样就能直接将扳手等工具作用于内螺纹套（12b）的伸出端，从而方便地将内螺纹套（12b）与球销的锥度轴连接在一起，操作方便省力，效率高，从而有效改善本发明的使用性能。

有益效果：本发明能同时加载轴向力、径向力、旋转及摆动这四个自由度，并能实现高频的加载，也可实现变频、变幅值及波形的加载，还可以解决复合加载中各自由度的互扰问题，这样就很好地满足了试验要求，并可以准确地反应球销的耐久性，且同时较好地克服了现有试验台的缺陷，具有很好的技术效果，适于在球销耐久性试验领域广泛推广运用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中摆动装置6和旋转装置9的位置示意图；

图3为图2中摆动夹具7与旋转夹具12的侧视图；

图4为图3的A-A向剖视图；

图5为摆动装置6和旋转装置9的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1至5所示，一种四自由度复合加载汽车球销耐久性试验台，主要由底座1、径向加载装置2、摆动装置安装座3、第一滑块4、径向导轨5、摆动装置6、摆动夹具7、轴向加载装置8、旋转装置9、第二滑块10、轴向滑轨11和旋转夹具12构成。其中，所述底座1为台架式结构，该底座1右部的底面吊装有竖直板1a，该竖直板1a右板面的下部固设有一块水平板1b。

所述底座1的左部水平设有径向加载装置2，该径向加载装置2的右端为其加载端，在该加载端固设有一个摆动装置安装座3。所述摆动装置安装座3的底面固设有两个第一滑块4，这两个第一滑块4均与底座1顶面的径向导轨5滑动连接，并可沿该径向导轨5左右滑动。当所述径向加载装置2加载时，推动所述摆动装置安装座3沿着径向导轨5左右滑动。所述摆动装置安装座3上水平固定有一个摆动装置6，这个摆动装置6的前端为加载端，并在该加载端固定安装有摆动夹具7。

所述底座1的水平板1b上竖直安装有一个轴向加载装置8，该轴向加载装置8的上端为其加载端，在该加载端固设有一个旋转装置9，且这个旋转装置9位于所述摆动装置6的前侧。所述旋转装置9的左侧固设有两个第二滑块10，这两个第二滑块10均与所述竖直板1a右板面固定的轴向滑轨11滑动连接，并可沿该轴向滑轨11上下滑动。当所述轴向加载装置8加载时，推动所述旋转装置9沿着轴向滑轨11上下滑动。另外，所述旋转装置8的上端为其加载端，在该加载端固设有一个旋转夹具12。

如图1至5所示，在本发明中，所述径向加载装置2和轴向加载装置8均优选为液压伺服油缸，且所述摆动装置6和旋转装置9的结构相同，并为定制的液压伺服马达，并在该液压伺服马达的转子Z与端盖D之间同轴套装有一个圆锥滚子轴承C，且转子Z伸出部的悬空端固套有法兰盘F，且该液压伺服马达的结构与其他标准液压伺服马达的结构完全一样。在本发明中，增加圆锥滚子轴承C的作用是为了同时承受轴向力和径向力，以便使耐久性试验能够顺利进行。

所述摆动夹具7由条形块7a和方形块7b构成，其中条形块7a通过螺栓与所述摆动装置6上的法兰盘F固定。所述方形块7b位于条形块7a的前侧，这方形块7b和条形块7a通过螺栓固定连接。所述方形块7b偏离摆动装置6上的法兰盘F轴心线，且方形块7b上沿该法兰盘F的径向开设一个内螺纹孔（图中未标出），该内螺纹孔用于连接被试球销Q的球座杆状部，从而将被试球销Q的球座与摆动夹具7固定，从而可以在摆动装置6的带动下摆动。

如图1至5所示，所述旋转夹具12由连接法兰12a和内螺纹套12b构成，其中连接法兰12a通过螺栓与所述旋转装置9上的法兰盘F同轴连接，且这个法兰盘的轴心线与所述摆动装置6上的法兰盘F轴心线垂直相交。

所述连接法兰12a的中心孔为上小下大的两段式阶梯孔，其小孔径段为上大下小的锥形孔，其大径段为圆柱孔，并在大径段装有所述内螺纹套12b。上述内螺纹套12b的外径大于连接法兰12a小孔径段的孔径，其内螺纹部位用于连接被试球销Q锥度轴下端部的螺纹段。所述内螺纹套12b的下端伸出连接法兰12a底面，并伸到所述旋转装置9上的法兰盘F内孔中。

安装被试球销Q时，该被试球销Q的锥度轴插入连接法兰12a的中心孔中，该锥度轴的锥面与连接法兰12a中心孔的小孔径段紧密结合，锥度轴下端部的螺纹段与内螺纹套12b螺纹连接，从而将试球销Q的锥度轴锁紧在旋转夹具12上，从而可以在旋转装置9的带动下跟随旋转夹具12一起转动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种四自由度复合加载汽车球销耐久性试验台，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)的左部水平设有径向加载装置(2)，该径向加载装置右端的加载端固设有一个摆动装置安装座(3)，且摆动装置安装座底面固设的第一滑块(4)与底座(1)顶面的径向导轨(5)滑动连接，并可沿该径向导轨左右滑动；所述摆动装置安装座(3)上水平固定有一个摆动装置(6)，这个摆动装置(6)的前端为加载端，并在该加载端固定安装有摆动夹具(7)；

所述底座(1)的右部吊装有竖直板(1a)，该竖直板右板面的下部固设有一块水平板(1b)，在这块水平板(1b)上竖直安装有一个轴向加载装置(8)，该轴向加载装置上端的加载端固设有旋转装置(9)，且旋转装置(9)位于所述摆动装置(6)的前侧；所述旋转装置(9)左侧固设的第二滑块(10)与竖直板(1a)右板面的轴向滑轨(11)滑动连接，并可沿该轴向滑轨上下滑动，且旋转装置(8)上端的加载端固设有旋转夹具(12)；

所述径向加载装置(2)和轴向加载装置(8)均为液压伺服油缸，且所述摆动装置(6)和旋转装置(9)均为液压伺服马达，并在液压伺服马达的转子(Z)与端盖(D)之间同轴套装有圆锥滚子轴承(C)，且转子(Z)伸出部的悬空端固套有法兰盘(F)；

所述摆动夹具(7)由条形块(7a)和方形块(7b)构成，其中条形块(7a)通过螺栓与所述摆动装置(6)上的法兰盘(F)固定；所述方形块(7b)位于条形块(7a)的前侧，这两个块通过螺栓固定连接，该方形块偏离摆动装置(6)上的法兰盘(F)轴心线，且方形块(7b)上的内螺纹孔沿该法兰盘(F)的径向开设；

所述旋转夹具(12)由连接法兰(12a)和内螺纹套(12b)构成，其中连接法兰(12a)通过螺栓与所述旋转装置(9)上的法兰盘(F)同轴连接；所述连接法兰(12a)的中心孔为上小下大的两段式阶梯孔，其小孔径段为上大下小的锥形孔，其大径段为圆柱孔，并在大径段装有所述内螺纹套(12b)。

2.根据权利要求1所述的四自由度复合加载汽车球销耐久性试验台，其特征在于：所述内螺纹套(12b)的下端伸出连接法兰(12a)底面，并伸到所述旋转装置(9)上的法兰盘(F)内孔中。