CN104406801A - 双层垂直导轨式轮胎转偏力学特性试验台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双层垂直导轨式轮胎转偏力学特性试验台，该试验台包括由基座、纵向伺服电动缸、横向伺服电动缸、双层直线导轨、横向移动台、纵向移动台构成的双层导轨平移基座总成，由路面基座、路面驱动电机、变速器、回转轴承，圆形路面板构成的路面运动装置总成，轮胎侧倾定位及垂直加载装置。本发明结构简单合理、价格低廉，能够实现轮胎在转偏运动工况及转偏侧偏复合运动工况下力学特性的试验。

Description

双层垂直导轨式轮胎转偏力学特性试验台

技术领域

本发明属于轮胎特性测试技术领域，特别是涉及一种车轮在转向运动下的轮胎转偏力学特性试验装置，具体的说是一种通过双层导轨平移基座和回转路面实现轮胎转偏工况及转偏侧偏复合工况下轮胎力学特性测试的试验台，从而为研究轮胎在转弯时的力学特性提供试验支持。

背景技术

轮胎转偏力学特性是指负载且侧倾的轮胎在模拟转偏运动状态下胎面与路面间相互作用产生的侧向力、回正力矩及翻倾力矩的特性，其与转偏率、侧偏角、侧倾角及垂直载荷有关。轮胎转偏力学特性在转弯行驶工况下对汽车操作稳定性起着至关重要的影响,其转偏率直接决定轮胎的力学特性，是轮胎力学的一个重要组成部分。因此，获得可靠的轮胎转偏力学特性数据是对汽车性能分析与设计的基础。

目前国内外还没有以轮胎转偏运动力学特性为着手点的试验台，例如专利(CN 101975666 A)的轮胎动态性能试验台只能实现轮胎的侧偏运动，侧倾运动和垂直加载运动，并不能测试轮胎的转偏力学特性；专利(CN 102279111 A)的转盘侧偏式可换道轮胎力学特性试验台，尽管可以通过转盘调节侧偏角，但不能反映轮胎转偏这一特殊工况的力学特性；专利(CN 102323069 A)的弧形导轨侧偏侧倾高速轮胎试验机是通过在模拟路面不动的情况下改变轮胎与导轨的夹角来实现侧偏角及侧倾角的控制，同样不能实现轮胎转偏率输入的控制。

上述专利都不能满足不同转偏率下的轮胎转偏力学特性的测试，因此，如何使得转偏率、转偏半径等影响轮胎转偏运动力学特性的因素可变即是完善轮胎转偏力学特性试验台的关键。本发明通过与回转路面直接相连的双层垂直导轨相互滑动调整轮胎与回转路面接触点位置来改变轮胎转偏半径等输入量，使得所测力学数据更完善，另外也可完成轮胎的侧偏角的变更，因轮胎只需进一步实现垂直加载和侧倾加载，就大大简化了轮胎侧倾定位及垂直加载装置的复杂程度，降低了试验台的成本。

发明内容

本发明的目的是要提供一种在转偏运动工况及转偏侧偏复合运动工况下力学特性的双层垂直导轨式轮胎转偏力学特性试验台，用于测试轮胎的转偏力学特性。

本发明的目的是这样实现的，该试验台包括轮胎侧倾定位及垂直加载装置，还包括由基座、纵向伺服电动缸、横向伺服电动缸、双层直线导轨、横向移动台、纵向移动台构成的双层导轨平移基座总成，由路面基座、路面驱动电机、变速器、回转轴承，圆形路面板构成的路面运动装置总成；

a、所述的双层导轨平移基座总成包括纵向导轨移动机构和横向导轨移动机构，其中：①所述的纵向导轨移动机构的纵向直线导轨固定在基座上，纵向直线导轨的滑块与纵向移动台连接，纵向伺服电动缸的一端通过铰接连接在纵向移动台上，纵向伺服电动缸的另一端连接在基座上，推动纵向移动台沿纵向直线导轨相对基座移动；②所述的横向导轨移动机构的横向直线导轨与纵向直线导轨方向垂直并固定在纵向移动台上，横向直线导轨的滑块与横向移动台连接，横向伺服电动缸的一端通过铰接连接在横向移动台上，横向伺服电动缸的另一端连接在纵向移动台上，推动横向移动台在沿横向直线导轨相对于纵向移动台移动；

b、所述的路面运动装置总成的路面基座连接在横向移动台上，路面驱动电机安装在路面基座上，并与安装在路面基座上的变速器输入轴相连，变速器输出轴上的齿轮与回转轴承内齿圈啮合，回转轴承的外圈连接在路面基座上，回转轴承内齿圈上安装有圆形路面板。

所述的圆形路面板上设置有3M砂纸。

所述的轮胎侧倾定位及垂直加载装置应保证试验时轮胎以指定的侧倾角及垂直载荷与圆形路面板接触。

本发明有以下优点和积极效果：

1.具有转偏、侧偏、侧倾及垂直载荷的输入，可进行转向运动下轮胎的各种工况的力学特性试验。

2.能够方便控制轮胎与圆形路面板的接触点，保证输入的转偏率、侧偏角可控。

3.本发明采用的结构简单合理，易于制造。

附图说明

图1是双层垂直导轨式轮胎转偏力学特性试验台整体结构示意图。

图2是本发明图1中A向投影示意图。

图3是本发明图1中B向投影示意图。

图4是本发明图双层导轨平移基座总成示意图。

图5是本试验台双层导轨平移基座总成的直线导轨移动机构示意图。

图6是本试验台路面运动装置总成示意图。

图7是本试验台路面运动装置总成剖视图。

图8是本试验台双层导轨实现不同转偏率Φ和侧偏角α改变的原理示意图。

具体实施方式

由图1、2、3、7所示：该试验台包括轮胎侧倾定位及垂直加载装置1，还包括由基座4、纵向伺服电动缸3、纵向直线导轨11、横向伺服电动缸10、横向直线导轨9、横向移动台7、纵向移动台8构成的双层导轨平移基座总成；由路面基座6、路面驱动电机14、变速器16、回转轴承12，圆形路面板5构成的路面运动装置总成。

轮胎侧倾定位及垂直加载装置1上安装有试验轮胎2，试验时在轮胎侧倾定位及垂直加载装置1作用下，试验轮胎2能以指定的侧倾角及垂直载荷与圆形路面板5接触。

图4、图5所示，双层导轨平移基座总成包括纵向导轨移动机构和横向导轨移动机构，其中：纵向导轨移动机构的纵向直线导轨11固定在基座4上，纵向直线导轨的滑块与纵向移动台8连接，纵向伺服电动缸3的一端通过铰接连接在纵向移动台8上，另一端连接在基座4上，推动纵向移动台8沿纵向直线导轨11相对基座5移动；横向导轨移动机构的横向直线导轨9与纵向直线导轨11方向垂直并固定在纵向移动台8上，横向直线导轨9的滑块与横向移动台7连接，横向伺服电动缸10的一端通过铰接连接在横向移动台7上，另一端连接在纵向移动台8上，推动横向移动台7沿横向直线导轨9相对于纵向移动台8移动，从而实现路面基座6在水平面上任意方向的移动，改变轮胎与圆形路面板5的接触位置。

图6、图7所示，路面运动装置总成的路面基座6连接在横向移动台7上，路面驱动电机14安装在路面基座6上，路面驱动电机14与安装在路面基座6上的变速器16输入轴通过联轴器15相连，变速器16输出轴上的齿轮13与回转轴承12的内齿圈啮合，回转轴承12的外圈连接在路面基座6上，回转轴承12的内齿圈上安装有圆形路面板5。圆形路面板5上设置有3M砂纸，用以模拟路面的摩擦系数。

图8所示，双层导轨平移基座总成和路面运动装置总成构成试验轮胎2在圆形路面板5上的转偏运动，其工作原理是：路面驱动电机14输出功率，将旋转运动通过联轴器15传递给变速器16，使变速器16输出轴上的齿轮13运转，齿轮13与回转轴承12的内齿圈啮合，将旋转运动传递给圆形路面板5。纵向伺服电动缸3推动纵向移动台8沿纵向直线导轨移动，横向伺服电动缸10推动横向移动台7沿横向直线导轨移动，使得路面基座6在水平面向任意方向移动，轮胎与圆形路面板接触点p的改变使转偏率Φ和侧偏角α改变。设在图8所示的坐标系下，轮胎与圆形路面板接触点p的坐标为(x,y)，x、y分别代表横向移动台横向移动的距离和纵向移动台纵向移动的距离，则试验轮胎2此时的转偏率 $\mathrm{\Φ}=\frac{1}{\sqrt{x^2+y^2}},$ 侧偏角 $\mathrm{\α}=\mathrm{art}\tan \frac{x}{y}.$

Claims (3)

1.一种双层垂直导轨式轮胎转偏力学特性试验台，该试验台包括轮胎侧倾定位及垂直加载装置，其特征在于：该试验台还包括由基座、纵向伺服电动缸、横向伺服电动缸、双层直线导轨、横向移动台、纵向移动台构成的双层导轨平移基座总成，由路面基座、路面驱动电机、变速器、回转轴承，圆形路面板构成的路面运动装置总成；

a、所述的双层导轨平移基座总成包括纵向导轨移动机构和横向导轨移动机构，其中：①所述的纵向导轨移动机构的纵向直线导轨固定在基座上，纵向直线导轨的滑块与纵向移动台连接，纵向伺服电动缸的一端通过铰接连接在纵向移动台上，纵向伺服电动缸的另一端连接在基座上，推动纵向移动台沿纵向直线导轨相对基座移动；②所述的横向导轨移动机构的横向直线导轨与纵向直线导轨方向垂直并固定在纵向移动台上，横向直线导轨的滑块与横向移动台连接，横向伺服电动缸的一端通过铰接连接在横向移动台上，横向伺服电动缸的另一端连接在纵向移动台上，推动横向移动台在沿横向直线导轨相对于纵向移动台移动；

b、所述的路面运动装置总成的路面基座连接在横向移动台上，路面驱动电机安装在路面基座上，并与安装在路面基座上的变速器输入轴相连，变速器输出轴上的齿轮与回转轴承内齿圈啮合，回转轴承的外圈连接在路面基座上，回转轴承内齿圈上安装有圆形路面板。

2.根据权利要求1所述的一种双层垂直导轨式轮胎转偏力学特性试验台，其特征在于：所述的圆形路面板上设置有3M砂纸。

3.根据权利要求1所述的一种双层垂直导轨式轮胎转偏力学特性试验台，其特征在于：所述的轮胎侧倾定位及垂直加载装置应保证试验时轮胎以指定的侧倾角及垂直载荷与圆形路面板接触。