CN103674427A - 一种测试主机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测试主机，包括摆动组件、滑动组件和翻转系统；所述摆动组件包括可在前后方向自由摆动的摆盘；所述滑动组件包括设置于摆盘上，并可相对摆盘前后滑动的滑盘；所述翻转系统设置于滑盘上，用于带动待测试物体翻动和在水平面内转动。本发明提供的乘用车测试主机可测量的参数多，并且测量过程短，效率高。

Description

一种测试主机

技术领域

本发明涉及一种测试主机，尤其是用于测试刚体质心和转动惯量的主机。 

背景技术

随着经济的快速发展，人民生活水平的提高，人们对生活的质量明显有了更高的要求。比如交通工具的变化，从起初的步行到自行车时代，然后从自行车时代慢慢地过渡到摩托车时代，而现在汽车也越来越多的进入普通人的家里，成为人们不可或缺的交通工具。 

对于整车而言，其质心高度直接影响整车侧倾和俯仰性能；其转动惯量直接影响车辆瞬态操纵稳定性；而且，汽车的质心和转动惯量等参数是在汽车的仿真分析过程中必须获知的参数。 

现有技术中，测量物体质心、转动惯量的方法主要有三种：三线摆法、扭摆法和复摆法。其中，三线摆法测量被测物体转动惯量具有设备简单的优点，但缺点是其测量精度较低，被试件的安装费时费力，试验周期长。扭摆法和复摆法的原理基本相同，但利用扭摆法测量的试验台，被测物体在试验台上各种摆放姿态的调整和各相对位置的测量不易得到好的控制，会给最终测量精度带来很大影响，不易得到好的测试精度。 

目前，质心、转动惯量的测试主要为扭摆法和复摆法。现有的各种测试仪器结构复杂、价格昂贵，并且可以测量的参数有限，耗时长，导致测试效率低下。 

发明内容

为克服现有技术中测试仪器测量参数有限、耗时长的问题，本发明提供了 一种测试主机，可测量的参数多，并且测量过程短，效率高。 

本发明公开的测试主机包括摆动组件、滑动组件和翻转系统；所述摆动组件包括可在前后方向自由摆动的摆盘；所述滑动组件包括设置于摆盘上，并可相对摆盘前后滑动的滑盘；所述翻转系统设置于滑盘上，用于带动待测试物体翻动和在水平面内转动。 

本发明公开的测试主机用于测试质心或转动惯量时，将待测试物体固定于翻盘上，通过调整滑盘、翻转系统，使待测试物体处于不同的状态下，获知滑盘滑动的距离、转盘转动的角度以及翻盘倾斜的角度，通过计算即可获知待测试物体的质心。并且使待测试物体处于不同的状态下，使摆盘摆动，获知滑盘滑动的距离以及摆盘摆动的周期，即可通过计算获知待测试物体的转动惯量。从而实现对待测物体的质心或转动惯量的测试，并且测量过程短，效率高。 

作为第一种改进结构，在前述原始结构基础上，所述翻转系统包括转动组件和翻动组件；所述转动组件包括设置于滑盘上，并可在滑盘表面水平转动的转盘；所述翻动组件包括设置于转盘上，并可相对转盘左右倾斜的翻盘。 

作为第二种改进结构，在第一种改进结构基础上，所述摆动组件还包括支架和摆臂，所述摆臂固定于摆盘相对的两端，并向上延伸，与支架连接，所述摆臂可在支架上前后自由摆动。 

作为第三种改进结构，在第一或第二种改进结构基础上，所述摆动组件包括相对设置的两支架，所述支架上均固定连接有固定块，固定块向上突出形成以第一侧面和第二侧面为表面的刀口；所述摆动组件还包括摆动块，摆动块底端向上凹陷形成以第三侧面和第四侧面为表面的凹口；所述摆动块位于固定块上，且刀口顶端位于凹口底端；摆动块均固定连接有摆臂，所述摆盘相对的两端均固定于摆臂上；以刀口的第一侧面和第二侧面的交线为摆动轴线，所述摆动轴线同时为第三侧面和第四侧面的交线； 

或者，所述摆动组件包括相对设置的两支架，所述支架上均固定连接有固定块，固定块向下凹陷形成以第一侧面和第二侧面为表面的凹口；所述摆动组 件还包括摆动块，摆动块底端向下突出形成以第三侧面和第四侧面为表面的刀口；所述摆动块位于固定块上，且刀口顶端位于凹口底端；摆动块均固定连接有摆臂，所述摆盘相对的两端均固定于摆臂上；以刀口的第三侧面和第四侧面的交线为摆动轴线，所述摆动轴线同时为第一侧面和二第侧面的交线。 

作为第四种改进结构，在第三种改进结构基础上，所述摆动组件还包括两支架顶端相向延伸出的两悬臂；所述固定块固定于悬臂上；摆动块上方均固定有连接板，连接板均向下延伸出摆臂。 

作为第五种改进结构，在第三或第四种改进结构基础上，固定块向上突出形成以第一侧面和第二侧面为表面的刀口；摆动块底端向上凹陷形成以第三侧面和第四侧面为表面的凹口；第一侧面和第二侧面的夹角为58-92°；所述第三侧面和第四侧面的夹角比第一侧面和第二侧面的夹角大26-34°； 

或者，固定块向下凹陷形成以第一侧面和第二侧面为表面的凹口；摆动块底端向下突出形成以第三侧面和第四侧面为表面的刀口，所述第三侧面和第四侧面夹角为58-92°，所述第一侧面和第二侧面的夹角比第三侧面和第四侧面的夹角大26-34°。 

作为第六种改进结构，在第三或第四种改进结构基础上，更优选为，固定块向上突出形成以第一侧面和第二侧面为表面的刀口；摆动块底端向上凹陷形成以第三侧面和第四侧面为表面的凹口；第一侧面和第二侧面的夹角为58-62°或者88-92°；所述第三侧面和第四侧面的夹角比第一侧面和第二侧面的夹角大26-34°； 

或者，固定块向下凹陷形成以第一侧面和第二侧面为表面的凹口；摆动块底端向下突出形成以第三侧面和第四侧面为表面的刀口，所述第三侧面和第四侧面夹角为58-62°或者88-92°，所述第一侧面和第二侧面的夹角比第三侧面和第四侧面的夹角大26-34°。 

当本发明公开的测试主机具有上述结构时，可使测量得到的质心或转动惯量精度更高。 

作为第七种改进结构，在原始结构、第一至第六种改进结构基础上，所述摆盘上具有前后方向设置的滑轨，所述滑盘设置于滑轨上并可沿滑轨滑动。 

作为第八种改进结构，在第七种改进结构基础上，所述摆盘上固定有电缸体，所述滑盘上固定有电缸连接器，所述电缸体和电缸连接器配合连接，实现滑盘的滑动和固定。 

作为第九种改进结构，在原始结构、第一至第八种改进结构基础上，所述摆盘上设置有用于测量滑盘滑动距离的量具。 

作为第十种改进结构，在第一种改进结构基础上，所述滑盘上固定有旋转机构，所述旋转机构固定连接至转盘，并可控制转盘进行自转。 

作为第十一种改进结构，在第一至第六、第八、第十种改进结构中的任意一种基础上，所述转盘上左右两端固定有下安装座，下安装座通过铰轴铰接有上安装座；所述翻盘固定于上安装座上，并可以左侧或右侧的铰轴为翻转轴进行翻转，使翻盘相对转盘倾斜。 

作为第十二种改进结构，在第十一种改进结构基础上，所述转盘上具有四个下安装座，四个下安装座以前后方向为长度方向呈矩形分布。 

作为第十三种改进结构，在在原始结构、第一至第十二种改进结构基础上，所述摆盘上固定有用于测量摆盘倾斜角度的角度仪 

作为第十四种改进结构，在第二或第三种改进结构基础上，所述支架固定于基台上。 

作为第十五种改进结构，在第十四种改进结构基础上，所述基台上固定有用于测试摆盘摆动周期的周期仪。 

作为第十六种改进结构，在第一至第六、第八、第十、第十二、第十四、第十五种改进结构中的任意一种基础上，以摆盘的几何中心所在的竖直方向为中心线，所述摆盘、滑盘、转盘、翻盘的质心位于中心线上；并且，所述转盘转动时，转盘质心不变。此时，本发明公开的测试主机具有更稳定的和平衡的结构，对进一步提高测试效率和精度十分有利。 

附图说明

图1是本发明提供的测试主机工作状态主视图。 

图2是本发明提供的测试主机测试状态主视图。 

图3是本发明提供的测试主机工作状态左视图。 

图4是图1中A处的局部放大图。 

图5是图1中B处的局部放大图。 

图6是图2中C处的局部放大图。 

图7是本发明提供的测试主机中固定块和摆动块结构示意图。 

图8是本发明提供的测试主机测试中，左翻工况主视图。 

图9是本发明提供的测试主机测试中，水平工况主视图。 

图10是本发明提供的测试主机测试中，右翻工况主视图。 

图11是本发明提供的测试主机测试中，左转工况俯视图。 

图12是本发明提供的测试主机测试中，水平工况俯视图。 

图13是本发明提供的测试主机测试中，右转工况俯视图。 

其中，11、支架；12、悬臂；21、摆臂；22、连接板；23、摆盘；231、角度仪；232、周期仪；31、固定块；311、第一侧面；312、第二侧面；32、摆动块；321、第三侧面；322、第四侧面；33、摆动轴线；4、基台；5、滑盘；51、电缸体；52、电缸连接器；53、光栅尺；6、转盘；71、翻盘；72、下安装座；73、上安装座；74、铰轴；75、支撑杆；8、乘用车；81、轮胎。 

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。 

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 

本发明公开的测试主机包括摆动组件、滑动组件和翻转系统；所述摆动组件包括可在前后方向自由摆动的摆盘；所述滑动组件包括设置于摆盘上，并可相对摆盘前后滑动的滑盘；所述翻转系统设置于滑盘上，用于带动待测试物体翻动和在水平面内转动。 

所述摆动组件包括摆盘，所述摆盘可在前后方向自由摆动的。如本领域技术人员所知的，所述摆动为钟摆式摆动，即围绕一摆动轴进行自由摆动。所述摆动的方向为前后方向。 

本发明中，对于摆动组件中的摆盘，没有特殊限制，只需能使摆盘在前后方向自由摆动即可，其支撑结构可以采用现有的各种结构。根据本发明，优选情况下，所述摆动组件还包括支架和摆臂，所述摆臂固定于摆盘相对的两端，并向上延伸，与支架连接，所述摆臂可在支架上前后自由摆动。 

优选情况下，所述摆动组件包括相对设置的两支架，所述支架上均固定连接有固定块，固定块向上突出形成以第一侧面和第二侧面为表面的刀口；所述摆动组件还包括摆动块，摆动块底端向上凹陷形成以第三侧面和第四侧面为表面的凹口；所述摆动块位于固定块上，且刀口顶端位于凹口底端；摆动块均固定连接有摆臂，所述摆盘相对的两端均固定于摆臂上；以刀口的第一侧面和第 二侧面的交线为摆动轴线，所述摆动轴线同时为第三侧面和第四侧面的交线。 

此时，通过刀口与凹口的配合，可以实现摆臂和摆盘绕摆动轴线摆动，其摆动阻力小，摆动周期衰减满，摆动周期稳定。 

进一步优选情况下，第一侧面和第二侧面的夹角为58-92°；所述第三侧面和第四侧面的夹角比第一侧面和第二侧面的夹角大26-34°。更进一步的，第一侧面和第二侧面的夹角为58-62°或者88-92°。 

上述结构中，支架作为支撑体，用于支撑整个组件。对于其结构，没有限制，只需能实现支撑功能即可。例如可以采用框架式的支架，也可以采用板状的支撑臂。 

根据本发明，用于支撑整个摆动体系，所述支架具有两个，并且相对设置。两个相对设置的支架之间为摆动区。 

支架上固定有固定块。本发明中，固定块为实现摆动的重要部件。固定块在支架上的安装方式有多种，优选情况下，包括两支架顶端相向延伸出两悬臂；所述固定块固定于悬臂上。 

两个相向延伸的悬臂顶端各固定有一个固定块。固定块向上突出形成以第一侧面和第二侧面为表面的刀口。本发明中，以第一侧面和第二侧面的交线为摆动轴线，刀口垂直于摆动轴线的横截面为三角形。可以理解，位于左侧支架上的刀口的第一侧面和第二侧面的交线与位于右侧支架上的刀口的第一侧面和第二侧面的交线在同一直线上。 

根据本发明，第一侧面和第二侧面的夹角为58-92°。即刀口角度为58-92°。 

同时，所述摆轴组件还包括摆动块。摆动块作为与固定块配合，实现摆动的功能部件。摆动块设置于固定块上。摆动块底端向上凹陷形成以第三侧面和第四侧面为表面的凹口。同时，所述摆动轴线同时为第三侧面和第四侧面的交线；即第三侧面和第四侧面的交线与摆动轴线为同一直线。由于刀口和凹口为不同的三维物体，精确的讲，第一侧面和第二侧面的交线（即摆动轴线）与第三侧面和第四侧面的交线不可能为同一直线，但是，本发明中，此处的差别可 以忽略，将非常接近的刀口顶端（第一侧面和第二侧面的交线）和凹口底端（第三侧面和第四侧面的交线）视为同一直线。即，凹口的垂直于摆动轴线的横截面为三角形。并且，所述第三侧面和第四侧面的夹角比第一侧面和第二侧面的夹角大26-34°。即凹口角度比第一侧面和第二侧面的夹角大26-34°。 

具体的，摆动块与固定块的连接通过固定块的刀口顶端位于凹口底端来实现。此时，第一侧面与第二侧面的交线（即刀口顶端）与第三侧面和第四侧面的交线（即凹口底端）在本发明中，视为共线。需要说明的是，在上下方向上，上述刀口朝上突出，刀口顶端位于整个刀口结构最上部。凹口为摆动块底端向上凹陷形成，故凹口的开口端位于整个凹口结构最下部，凹口底端位于整个凹口结构最上部。 

根据本发明，具有刀口的固定块为两个，分别位于两相对设置的支架顶端的两个悬臂上。同样的，与刀口配合的凹口具有两个，即具有两个摆动块，均按照前述的刀口与凹口的连接方式，与固定块连接。 

在对乘用车转动惯量等的测试中，通常需要采用摆动来对相关参数进行测试。所以，摆动过程对参数测试的精度具有较大影响。发明人发现，现有的摆动机构，例如轴承等，其摆动周期变化非常快，通常没有足够的时间获取参数，并且，由于其变化快，获得的摆动周期参数误差大，进而影响最后转动惯量的测试精度。 

而本发明公开的摆动组件中，刀口角度为58-92°且凹口角度比刀口角度大26-34°时，在摆动过程中，摆动周期变化越慢，可以有足够的时间获取摆动周期，并且，摆动周期长，可以获取更组数据，可更好的消除误差，使获取的摆动周期的精度越高，误差越小，对提高测试精度十分有利。 

另外，当凹口的角度和刀口的角度满足上述关系时，即可保证在摆动过程中刀口不回产生滑移，而且可以大大降低刀口和凹口在摆动过程中的扭矩，保证刀口和凹口稳定，不受损伤；同时，上述角度配合的刀口和凹口可极大的保证摆动的稳定性，使摆动的摆幅稳定，可保证获取的摆动周期等参数具有较高 的精度。 

进一步的，当第一侧面和第二侧面的夹角（即刀口角度）为58-62°或者88-92°时，上述效果尤为明显。尤其是当刀口角度为88-92°时，在前述优点基础上，可进一步提高摆轴组件的使用寿命。 

本发明中，摆动块固定连接有摆臂。所述摆臂可以直接固定于摆动块上，优选情况下，摆动块上方固定有连接板，连接板向下延伸出摆臂。两个摆动块连接的摆臂之间，连接有摆盘。所述摆盘用于承载需要被测试的物体。优选情况下，所述摆动组件处于自然状态下时，摆盘处于水平状态。 

优选情况下，所述连接板的两端分别向下延伸出两个摆臂。连接板的同一端的两个摆臂均与摆盘相应的一端连接，用于更稳定的连接摆盘。连接板的同一端的两个摆臂所在的平面与摆动轴线垂直。 

为使本发明公开的摆动组件的质心更稳定，避免对摆动测试产生影响，优选情况下，以摆动轴线所在的竖直平面为对称面，所述支架、悬臂、固定块、摆动块、连接板、摆臂、摆盘的结构各自以对称面对称。 

类似的，根据本发明，上述结构中的刀口和凹口的位置可以互换，即刀口位于摆动块底部，凹口位于固定块顶部。具体的，所述摆动组件包括相对设置的两支架，所述支架上均固定连接有固定块，固定块向下凹陷形成以第一侧面和第二侧面为表面的凹口；所述摆动组件还包括摆动块，摆动块底端向下突出形成以第三侧面和第四侧面为表面的刀口；所述摆动块位于固定块上，且刀口顶端位于凹口底端；摆动块均固定连接有摆臂，所述摆盘相对的两端均固定于摆臂上；以刀口的第三侧面和第四侧面的交线为摆动轴线，所述摆动轴线同时为第一侧面和第二侧面的交线。 

与前述结构类似的，所述第三侧面和第四侧面的夹角（即刀口角度）为58-92°，第一侧面和第二侧面的夹角（即凹口角度）比第三侧面和第四侧面的夹角大26-34°。 

同样的，当第三侧面和第四侧面的夹角（即刀口角度）为58-62°或者88-92° 时，对进一步保证摆动的稳定性，提高测试精度更为有利。尤其是当刀口角度为88-92°时，在前述优点基础上，可进一步提高摆轴组件的使用寿命。 

与前述结构类似的，本结构中，在上下方向上，上述刀口朝下突出，刀口顶端位于整个刀口结构最下部。凹口为固定块顶端向下凹陷形成，故凹口的开口端位于整个凹口结构最上部，凹口底端位于整个凹口结构最下部。 

根据本发明，所述摆动组件还包括两支架顶端相向延伸出的两悬臂；所述固定块固定于悬臂上；摆动块上方均固定有连接板，连接板均向下延伸出摆臂。 

本发明中公开的测试主机中，滑盘设置于摆盘上，并可在摆盘上沿前后方向上滑动。当进行测试时，由于被测试物体的质心未知，当被测试物体固定于翻盘上后，被测物的质心与测试台架质心一般不在一条竖直线上，整个系统（被测物体和测试主机）处于不稳定状态，摆盘会在前后方向发生摆动，偏离其原始位置。此时，通过滑动滑盘，带动其上的翻转系统及位于翻盘上的待测试物体滑动，调整整个系统的质心位置，使摆盘慢慢回复到原始位置，从而系统重新达到平衡。 

为使滑盘能在摆盘上滑动，可以通过多种方式实现，本发明中，优选情况下，所述摆盘上具有前后方向设置的滑轨，所述滑盘设置于滑轨上并可沿滑轨滑动。 

根据本发明，所述摆盘上固定有电缸体，所述滑盘上固定有电缸连接器，所述电缸体和电缸连接器配合连接，实现滑盘的滑动和固定。即使用过程中，需要滑动滑盘时，控制电缸体和电缸连接器，使电缸体内的电缸芯进行伸缩，实现推拉动作，使滑盘相对摆盘产生滑移。通过电缸体和电缸连接器的配合，不但可以启动滑盘进行滑移，同时还有锁定的作用。需要说明的是，上述电缸连接器和电缸体的设置仅为一种方式，还可以采用其他类似的设置结构，只要能实现驱动滑盘相对摆盘在前后方向移动，并可锁定滑盘，使滑盘相对摆盘静止即可。 

当采用本发明公开的测试主机进行测试时，通常还需要获知滑盘滑动的距 离，根据本发明，优选情况下，所述摆盘上设置有用于测量滑盘滑动距离的量具。为了提高精度，更优选情况下，可以采用光栅尺作为量具。 

众所周知，光栅尺是由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。本发明中，光栅读数头固定于摆盘上，标尺光栅设置于滑盘上，指示光栅装在光栅读数头中。滑盘的滑动带动标尺光栅移动，相对光栅读数头移动，继而产生读数。此读数即为滑盘相对摆盘滑动的距离。 

上述过程中，不断通过电缸体和电缸连接器调整滑盘滑动的距离，使摆盘慢慢回复到原始位置。由于摆盘在非原始位置时，在竖直方向上，其相对原始位置偏离了一定的角度，根据本发明，为了更好的监控摆盘是否回复到原始位置，优选情况下，所述摆盘上固定有角度仪。通过角度仪测量摆盘倾斜的角度。本发明中，所述角度仪可以采用现有技术中的各种角度仪，只要能测试摆盘摆动的角度即可，例如，所述角度仪固定于摆盘上，当摆盘水平静止时，角度仪的指针指向刻度“0”，显示摆盘偏转角度为0；当摆盘摆动，产生倾斜，处于非水平状态，此时，固定于摆盘上的角度仪中的指针与刻度盘相对移动，使指针的读数非0，指针所指向的刻度盘上的读数即为摆盘偏转的角度。 

通过上述角度仪，获知摆盘回复到原始位置后，读取光栅尺的读数，并记录。 

为了实现对待测试物体的质心和转动惯量的测试，需多次调整待测试物体的姿态，本发明中，通过翻转系统实现。具体的，所述翻转系统包括转动组件和翻动组件；所述转动组件包括设置于滑盘上，并可在滑盘表面水平转动的转盘；所述翻动组件包括设置于转盘上，并可相对转盘左右倾斜的翻盘。 

根据本发明，所述转盘设置于滑盘上，并可在滑盘上转动。 

通常，为了实现对待测试物体质心和转动惯量的测试，需要改变待测试物体的姿态。本发明中，所述转盘设置于滑盘上，并可在滑盘上转动。进而带动固定于转盘上的翻盘及翻盘上的待测试物体转动，从而实现待测试物体姿态的改变。 

为了实现转盘在滑盘上转动，具体结构没有限制，只要能达到上述目的即可，优选情况下，所述滑盘上固定有旋转机构，所述旋转机构固定连接至转盘，并可控制转盘进行自转。具体的，滑盘与转盘通过转动轨道连接，转盘可沿转动轨道转动。转盘的转动可通过人力转动或者通过马达、电机连接至转盘上，驱动转盘转动。 

与转盘同样的目的，为了实现对待测试物体质心和转动惯量的测试，需要改变待测试物体的姿态。本发明中，通过翻盘驱动待测试物体翻转倾斜，以便对其质心和转动惯量等参数进行测试。 

为达到上述目的，根据本发明，驱动翻盘在左右方向翻转倾斜即可。优选情况下，所述转盘上左右两端固定有下安装座，下安装座通过铰轴铰接有上安装座；所述翻盘固定于上安装座上，并可以左侧或右侧的铰轴为翻转轴进行翻转，使翻盘相对转盘倾斜。 

根据上述结构，需要向左翻转时，即可驱动翻盘，以左侧的铰轴为翻转轴进行翻转；同样，当需要向右翻转时，可以以右侧的铰轴为翻转轴进行翻转。 

基于上述结构，优选情况下，所述转盘上具有四个下安装座，四个下安装座以前后方向为长度方向呈矩形分布。即四个下安装座连成的矩形，其四边分别位于前后方向和左右方向。 

将翻盘翻转一定角度后，需将翻盘固定，使其保持倾斜的状态，以便进行测试。在上述状态下，固定于转盘上的下安装座和固定于翻盘上的上安装座通过铰轴铰接。当需要翻动时，可将一侧的铰轴拆卸下来，使翻盘绕另一侧的铰轴转动，实现翻转倾斜，例如，当需要向左翻转倾斜时，可将右侧的铰轴和右侧的上安装座、下安装座拆开，并通过起吊设备将翻盘右侧吊起，使其倾斜，然后采用支撑杆支撑于转盘和翻盘右侧之间，将翻盘固定，使其保持倾斜的状态。 

同时，根据本发明，所述两个支架固定于基台上。通过基台将两个支架连接起来，使摆动组件成为一个固定的整体。便于其移动。 

当采用本发明公开的测试主机测试转动惯量时，需获取摆盘的摆动周期，本发明中，可在基台上固定周期仪，对摆盘的摆动周期进行测试。本发明中，所述周期仪可以采用现有技术中的各种周期仪，只要能测试摆盘摆动的周期即可。 

为使本发明公开的测试主机的质心更稳定，避免对摆动测试产生影响，优选情况下，以过摆动轴线中点的竖直方向的线为中心线，所述摆盘、滑盘、转盘、翻盘的质心位于中心线上；并且，所述转盘转动时，转盘质心不变。对于上述结构，等效的，可以以中心线为对称中心，所述支架、悬臂、固定块、摆动块、连接板、摆臂、摆盘、滑盘、转盘、翻盘的结构各自以中心线轴对称。具有上述特征的摆盘、滑盘、转盘、翻盘可在加工过程中实现，各个部件的质心也可在加工完成后获得，其获取方法为本领域公知的，例如，对于质量分布对称均匀的部件，其质心即为其几何中心。对于上述摆盘、滑盘、转盘、翻盘，优选情况下，所述摆盘、翻盘和滑盘为板状立方体结构，所述转盘为板状立方体结构或板状圆柱体结构。 

本发明中，上述摆盘、滑盘、转盘和翻盘的相互位置关系可以调整，只需能带动待测试物体进行转动和翻动即可。例如，可将转盘和翻盘的位置互换。 

本发明中，仅以摆盘、滑盘、转盘、翻盘从下至上的设置为例进行说明。 

图1-图7示出了本发明公开的测试主机的一种优选实施方式。 

该测试主机包括摆动组件、滑动组件、转动组件及翻动组件。 

摆动组件包括基台4，基台4左右两端固定有两个支架11，两个支架11顶端各自延伸出一个悬臂12，两个悬臂12相向设置，具体如图4所示。即图1中左侧的悬臂12从左侧的支架11朝向右侧的支架11延伸，类似的，右侧的悬臂12从右侧的支架11朝向左侧的支架11设置。 

悬臂12顶端固定有固定块31，固定块31顶端具有向上突出的刀口。刀口上表面为两个相交的平面，即第一侧面311和第二侧面312。第一侧面311和第二侧面312的交线为摆动轴线33。如图7所示，本实施例中，第一侧面311和 第二侧面312形成的夹角为90°。 

固定块31上设置有摆动块32。摆动块32底部具有凹口，凹口表面为两个相交的平面，即第三侧面321和第四侧面322。第三侧面321和第四侧面322的交线和摆动轴线33共线。如图7所示，本实施例中，第三侧面321和第四侧面322形成的夹角为120°。所述刀口的顶部位于凹口的底部。具体如图6所示。 

参见图3，摆动块32的顶端固定在连接板22上。连接板22沿垂直于摆动轴线33的方向的两端向下延伸出两个摆臂21，两个支架11上的两个连接板22分别延伸出两个摆臂21，共四个摆臂21，四个摆臂21固定连接在摆盘23的相对的两端，将摆盘23固定。 

如图1所示，摆盘23为方形盘。其上具有同样为方形的滑盘5，滑盘5和摆盘23通过前后方向设置的滑轨连接，滑盘5可沿滑轨滑动（图中未示出）。并且摆盘23上固定有电缸体51，所述滑盘5上固定有电缸连接器52，所述电缸体51和电缸连接器52配合连接。同时，摆盘23上还设置有光栅尺53，可读取滑盘5移动的距离。 

另外，摆盘23上还设置有角度仪231，用于测量摆盘23摆动的角度。 

基台4上方，摆盘23下方设置有周期仪232，用于测量摆盘23摆动的周期。 

滑盘5上方固定有转盘6，滑盘5与转盘6通过转动轨道连接，转盘6可沿转动轨道转动（图中未示出）。 

转盘6上方具有四个呈矩形分布的下安装座72。该矩形的长度方向为前后方向。具体参照图5，每个三角形下安装座72通过铰轴74与呈到三角形的上安装座73连接。上安装座73固定于翻盘71底部。翻盘71用于固定待测试物体，图中，以乘用车8作为待测试物体。图5中可见，乘用车8的轮胎81位于该上安装座73和下安装座72上方的翻盘71上。 

当需要向左翻转倾斜时，可将右侧的铰轴74和右侧的上安装座73、下安装座72拆开，并通过起吊设备将翻盘71右侧吊起，使其倾斜，然后采用支撑杆75支撑于转盘6和翻盘71右侧之间，将翻盘71固定，使其保持倾斜的状态。 

以摆盘23的几何中心所在的竖直方向为中心线，所述支架11、悬臂12、固定块31、摆动块32、连接板22、摆臂21、摆盘23、滑盘5、转盘6、翻盘71的结构各自以中心线轴对称。 

下面以乘用车8作为待测试物体，说明本发明公开的测试主机测试质心的工作过程： 

通常，对乘用车8的测试会以以下几种工况为基础进行，即：工况1-不转不翻（图9和图12）；工况2-左转不翻（图11）；工况3-左转左翻（未示出）；工况4-不转左翻（图8）；工况5-不转右翻（图10）；工况6-右转右翻（未示出）；工况7-右转不翻（图13）；工况8-右转左翻（未示出）；工况9-左转右翻（未示出）。 

在质心测试中，对于左质心车辆，可采用工况1、工况2、工况3进行测试；而对于右质心车辆，可采用工况1、工况6、工况7进行测试。 

以翻盘质心所在空间位置为原点（即原点固定，不随翻盘翻转而改变），从原点沿中心线向上的方向为Z轴，从原点沿向前（图1中，乘用车8车头方向）为X轴，从原点沿向左（图1乘用车8左侧）为Y轴，建立三维坐标系。乘用车8质心在该三维坐标系中的坐标记为C（X_c，Y_c，Z_c）。 

将乘用车8吊起，放置于测试主机的翻盘71上，并固定。此时，由于乘用车8质心通常不在摆动轴线33所在的竖直平面内，整个体系处于不平衡状态，上方固定有乘用车8的摆盘23在重力作用下，会在前后方向产生摆动，偏离原始位置。这时，需要在角度仪的监视下对台架进行调平处理，即通过电缸体51和电缸连接器52的作用，驱动滑盘5滑动，根据角度仪231显示摆盘23的角度为0时，即摆盘23水平，回复到原始位置（工况1）。此时，控制滑盘5停止运动，记录滑盘5滑动的距离。 

驱动转盘6转动。由于乘用车8偏转，其质心移动，摆盘23会再次偏离原始位置，再次按照上述调平处理，使摆盘23回复到原始位置（工况2），调平处理后，记录滑盘5滑动的距离。 

将乘用车8转动后再翻转。 

再次按照上述调平处理，使摆盘23回复到原始位置（工况3），调平处理后，记录滑盘5滑动的距离。 

最后，根据各种不同工况下获得的滑盘5滑动的距离、转盘6转动的角度和翻盘71翻转的角度，利用力矩平衡原理计算即可获得乘用车8在上述三维坐标系中的质心坐标。 

下面详细说明利用力矩平衡原理计算车辆质心坐标的原理。 

以乘用车8和测试台架组成的系统为研究对象。以摆动轴线33中点所在的竖直方向的线为中心线，当乘用车8固定于测试台架上之后，由于其质心不在中心线上，乘用车8所受重力相对于中心线存在力矩，计为M_车，该力矩使整个系统处于不平衡状态，需要滑动滑盘5以调平系统。调平后，转台（滑盘5+转盘6+翻盘71）的质心的空间位置发生变化，位置改变后的转台所受重力相对于中心线也会存在力矩，计为M_台。根据力矩平衡原理，M_车=M_台。根据力矩计算公式M=F×L（其中，F为重力。L为质心到中心线的距离）和滑盘5相对于摆台移动的距离（光标尺测量得到）、转盘6转动的角度、翻盘71翻转的角度，可计算出车辆的质心坐标下面以车辆质心X_c、Y_c和Z_c。具体计算过程仅涉及四则运算和基本三角函数，本领域人员公知，在此不在赘述。 

通过上述方法即可获得乘用车8在上述三维坐标系中的质心坐标。 

下面简要介绍车辆转动惯量的测量。 

如现有技术中已知的：复摆又称物理摆。质量为m的任意形状的物体可绕光滑水平轴自由转动，将它由自然下垂的静止状态拉离平衡位置一个微小角度θ(0≤5°)时，忽略空气阻力，物体将绕轴作自由摆动，这样的装置称复摆。由此可知，本发明公开的测试台架测试转动惯量的方法实际也是复摆法。 

通过复摆法计算刚体转动惯量的方法为已知的，设复摆的质心在C点，C到水平轴的距离为h，复摆对水平轴的转动惯量为J，在重力矩的作用下复摆作小角摆动时有： 

M=-mghsinθ≈-mghθ； 

根据转动定律：M=Jd²θ/dt²； 

可得：（d²θ/dt²）+mghθ/J=0； 

令ω=(mgh/J)^1/2=2π/T； 

得到式（1）：J=mghT²/(4π²)； 

式中为ω复摆的圆频率，T为复摆摆动周期。 

另外，根据平行轴定理，刚体相对于任意轴的转动惯量J，等于刚体相对于通过其质心且与该轴平行的轴的转动惯量J_c，加上刚体质量m与两轴之间距离d的平方的乘积，即式（2）：J=J_c+md²； 

计算乘用车8的转动惯量时，首先根据式（1）和式（2）计算某一工况i时，台架相对于摆动轴线33的转动惯量J_台架，以及乘用车8和测试台架组成的系统相对于摆动轴线33的转动惯量J_系统，然后根据下式（3）求出乘用车8相对于摆动轴线33的转动惯量J_物体。 

式（3）：J_物体=J_系统-J_台架； 

由式（3）可以看出，一个系统相对于某个轴的转动惯量等于组成该系统的各质量模块相对于该轴的转动惯量之和。因此，测试台架的转动惯量等于组成台架的各质量模块（滑盘、转盘、翻盘、摆臂、摆盘等）的转动惯量之和。各质量模块的转动惯量均满足式（1）。 

通过式（3）计算得到乘用车8相对于摆动轴线33的转动惯量J_物体后，再次采用平行轴定理式（2），即可计算出乘用车8相对于过乘用车8质心并与摆动轴线33平行的轴的转动惯量。 

根据本发明，本测试中，选用9种工况中的多种进行测试。根据上式（1），要得到相对于摆动轴线33的转动惯量，测试前需要获取测试台架各部件（例如摆臂21、摆盘23、滑盘5、转盘6、翻盘71等）和乘用车8的重量，以及各自的质心到摆动轴线33的距离。对于测试台架本身的上述参数，可在制造测试台架时获得。 

测试时，出于安全考虑，先调整转轴422，使限位梁45所处的限位宽度最小。然后调整测试台架，使其分别处于多种工况下，对台架进行调平处理。通过量具测量在各种工况下，滑盘5相对摆盘23滑动的距离；然后根据实际需要转动转轴422，调整限位梁45所处的限位宽度。最后，驱动摆盘23摆动，通过周期仪232测量各种工况下的摆动周期。 

最后，结合任意一条过乘用车8的质心的轴（例如乘用车8的质心与原点连线所在的轴）与所述X轴、Y轴和Z轴的夹角，可进一步计算出乘用车8相对于X轴、Y轴和Z轴的转动惯量J_x、J_y、J_z和惯性积J_xy、J_yz、J_xz。 

通过采用本发明公开的测试主机，经过上述方法即可快速、精确的测试出乘用车8的质心及转动惯量等参数。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种测试主机，其特征在于，包括摆动组件、滑动组件和翻转系统；所述摆动组件包括可在前后方向自由摆动的摆盘；所述滑动组件包括设置于摆盘上，并可相对摆盘前后滑动的滑盘；所述翻转系统设置于滑盘上，用于带动待测试物体翻动和在水平面内转动。

2.根据权利要求1所述的测试主机，其特征在于，所述翻转系统包括转动组件和翻动组件；所述转动组件包括设置于滑盘上，并可在滑盘表面水平转动的转盘；所述翻动组件包括设置于转盘上，并可相对转盘左右倾斜的翻盘。

3.根据权利要求2所述的测试主机，其特征在于，所述摆动组件还包括支架和摆臂，所述摆臂固定于摆盘相对的两端，并向上延伸，与支架连接，所述摆臂可在支架上前后自由摆动。

4.根据权利要求2所述的测试主机，其特征在于，所述摆动组件包括相对设置的两支架，所述支架上均固定连接有固定块，固定块向上突出形成以第一侧面和第二侧面为表面的刀口；所述摆动组件还包括摆动块，摆动块底端向上凹陷形成以第三侧面和第四侧面为表面的凹口；所述摆动块位于固定块上，且刀口顶端位于凹口底端；摆动块均固定连接有摆臂，所述摆盘相对的两端均固定于摆臂上；以刀口的第一侧面和第二侧面的交线为摆动轴线，所述摆动轴线同时为第三侧面和第四侧面的交线；

或者，所述摆动组件包括相对设置的两支架，所述支架上均固定连接有固定块，固定块向下凹陷形成以第一侧面和第二侧面为表面的凹口；所述摆动组件还包括摆动块，摆动块底端向下突出形成以第三侧面和第四侧面为表面的刀口；所述摆动块位于固定块上，且刀口顶端位于凹口底端；摆动块均固定连接有摆臂，所述摆盘相对的两端均固定于摆臂上；以刀口的第三侧面和第四侧面的交线为摆动轴线，所述摆动轴线同时为第一侧面和第二侧面的交线。

5.根据权利要求1或2所述的测试主机，其特征在于，所述摆盘上具有前后方向设置的滑轨，所述滑盘设置于滑轨上并可沿滑轨滑动。

6.根据权利要求5所述的测试主机，其特征在于，所述摆盘上固定有电缸体，所述滑盘上固定有电缸连接器，所述电缸体和电缸连接器配合连接，实现滑盘的滑动和固定。

7.根据权利要求1、2或6所述的测试主机，其特征在于，所述摆盘上设置有用于测量滑盘滑动距离的量具。

8.根据权利要求2所述的测试主机，其特征在于，所述滑盘上固定有旋转机构，所述旋转机构固定连接至转盘，并可控制转盘进行自转。

9.根据权利要求2或8所述的测试主机，其特征在于，所述转盘上左右两端固定有下安装座，下安装座通过铰轴铰接有上安装座；所述翻盘固定于上安装座上，并可以左侧或右侧的铰轴为翻转轴进行翻转，使翻盘相对转盘倾斜。

10.根据权利要求2所述的测试主机，其特征在于，以摆盘的几何中心所在的竖直方向为中心线，所述摆盘、滑盘、转盘、翻盘的质心位于中心线上，并且所述转盘转动时，转盘质心不变。

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