CN104502125B - 车辆悬架性能实验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆悬架性能实验台，包括走行装置、下横梁、上横梁、减振悬架、回转装置、驱动装置、底座、振动测试系统、环形模拟路面及底座安装法兰；底座安装法兰设于环形模拟路面内侧，底座借助于螺栓与底座安装法兰连接，下横梁借助于其两端安装的走行装置支撑于环形模拟路面，回转装置竖向设于环形模拟路面内侧，上横梁中部和下横梁中部与回转装置借助于可上下滑动的结构连接；其优点在于：通过采用1/2车辆模型进行模拟，并且配套设置环形模拟路面，驱动装置通过回转装置驱动通过轮胎和减振悬架支撑在环形模拟路面上的上横梁和下横梁旋转，更加接近实际行驶状态，改善实验可靠性，提高实验精度。

Description

车辆悬架性能实验台

技术领域

本发明涉及车辆设计辅助实验装置技术领域，尤其是一种车辆悬架性能实验台。

背景技术

被动悬架的参数优化、半主动与主动悬架的参数优化及控制策略的选取是提高车辆悬架性能的关键技术，这方面的研究已取得大量理论成果，各种理论分析结果是否可行，需要实验验证。车辆悬架性能实验台是实验验证车辆悬架性能的必要装置，常见车辆悬架性能实验台多采用1/4车辆模型，用振动台或电液伺服缸作为激励源给予轮胎激励输入，测试时轮胎处于非行驶状态，通过测试车体的加速度、悬架的动行程、激励力等指标评价悬架模型的性能。常规的车辆悬架性能实验台虽然结构简单，但轮胎不行驶，用振动台或电液伺服缸给出的随机、冲击、正弦、扫频等激励模拟路面，与实际的路况有一定的偏差，降低了实验结果的可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种车辆悬架性能实验台，采用1/2车辆模型，并且配套安装环形模拟路面，在测试过程中，悬架和走行装置处于行驶状态，更加接近实际路况，提高实验可靠性。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种车辆悬架性能实验台，包括走行装置、下横梁、上横梁、减振悬架、回转装置、驱动装置、底座、振动测试系统、环形模拟路面及底座安装法兰；所述底座安装法兰设于环形模拟路面内侧，底座借助于螺栓与底座安装法兰连接，所述下横梁借助于两端安装的走行装置支撑于环形模拟路面，所述回转装置竖向设于环形模拟路面内侧、且其轴线与环形模拟路面的回转轴线重合，所述上横梁位于下横梁上部、且上横梁下表面两端安装减振悬架，所述减振悬架下端与下横梁上表面连接，所述上横梁中部和下横梁中部与回转装置借助于可上下滑动的结构连接，所述回转装置下端支撑在底座上表面上、且借助于齿轮传动与驱动装置动力输出端连接。

所述走行装置包括轮胎总成、轮胎转轴、滚动轴承、外壳和连接段一，所述轮胎总成与外壳的法兰通过螺栓固定连接，所述轮胎转轴与所述滚动轴承的内孔配合，所述滚动轴承外圈与所述外壳内孔配合，所述轮胎转轴与连接段一固定连接，连接段一开放端与下横梁端部固定连接。

所述下横梁包括中心回转结构一 、对称设于中心回转结构一两侧的两根连接段二和安装在两根连接段二上表面上的两套悬架下安装座，所述中心回转结构一为矩形截面梁焊接形成的中空结构，两根连接段二通过螺栓对称安装于中心回转结构一的两侧法兰上；两根连接段二的开放端与对应端走行装置的连接段一法兰连接。

所述上横梁包括中心回转结构二、固定设于中心回转结构二两侧的两根连接段三、配重底盘、配重盘和两套悬架上安装座，中心回转结构二为矩形截面梁焊接形成的中空结构，两根连接段三通过螺栓对称安装于中心回转结构二的两侧，悬架上安装座固定设于连接段三的开放端上表面，配重底盘中心设置圆孔，与中心回转结构二的顶面对称焊接，配重盘中心设置圆孔，配重盘与配重底盘通过螺栓连接。

所述减振悬架包括上座、下座、减振弹簧和阻尼器，减振弹簧通过定位结构安装于上座、下座之间，阻尼器的两端分别通过销轴与悬架上安装座和悬架下安装座相连，下座与悬架下安装座通过螺栓连接，上座通过螺栓与悬架上安装座连接，两个减振悬架对称安装；所述阻尼器为液压阻尼器、可调液压阻尼器、磁流变阻尼器或主动做动器。

所述回转装置包括两个滚珠花键、两个方块、中空花键轴、四个销轴、花键轴座和回转支承，中空花键轴与花键轴座和两个滚珠花键所设置的内花键槽配合安装，两个滚珠花键通过平键与两个方块的内孔配合连接，位于下部的方块与下横梁的中心回转结构一的中空部分配合连接，并通过两个销轴定位，位于上部的方块与上横梁的中心回转结构二的中空部分配合连接，并通过两个销轴定位，花键轴座通过螺栓安装于回转支承的外圈。

所述驱动装置包括减速电机、变频器、小齿轮，小齿轮通过平键与减速电机的输出轴固定连接，并与回转支承的外圈齿轮啮合，变频器根据自带编码器所设置的输出方式驱动减速电机旋转。

所述底座为箱型结构，包括顶板、底板及两块腹板，底板与两块腹板焊接，顶板与两块腹板的凸缘通过螺栓连接，减速电机的法兰及回转支承的内圈通过螺栓连接固定在顶板上，底板通过螺栓连接固定在底座安装法兰上。

所述振动测试系统包括电气旋转接头、至少一个传感器、信号线、信号采集分析仪及安装板，电气旋转接头通过螺钉固定于安装板上，安装板通过螺栓固定于底座的顶板上，电气旋转接头的中心与中空花键轴的中心重合，与传感器连接的信号线穿过配重盘、配重底盘及中空花键轴的中心孔与电气旋转接头的各转子输入端相连，电气旋转接头输出端通过信号线穿过底座的腹板上所设置的方孔与信号采集分析仪器相连。

本发明采用上述技术方案所产生的有益效果在于：通过采用1/2车辆模型进行模拟，并且配套设置环形模拟路面，通过改变环形模拟路面表面形状来模拟不同的路况，同时在实验过程中，驱动装置通过回转装置驱动通过轮胎和减振悬架支撑在环形模拟路面上的上横梁和下横梁旋转，更加接近实际行驶状态；上横梁和下横梁与回转装置之间通过滚珠花键形成的滑动连接结构其上下相对运动为滚动摩擦，阻力很小，因而对悬架的性能测试影响很小；上横梁的中心回转结构二、下横梁的中心回转结构一通过销轴回转装置的方块形成的连接，使得上横梁、下横梁可以在竖向平面内自由摆动，避免了两侧路面高度不一致所产生的单胎着地或两个减振悬架振动不一致时对回转装置产生的附加弯矩，改善了回转装置的受力，提高了实验的安全性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是走行装置结构示意图；

图3是下横梁结构示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是上横梁结构示意图；

图6是图5的俯视图；

  图7是减振悬架装置结构示意图；

  图8是回转装置结构示意图；

图9是回转装置上部结构的局部示意图；

图10是驱动装置结构示意图；

图11是底座结构示意图；

图12是图11的左视图；

图13是图11的俯视图；

  图14是振动测试系统示意图；

  其中：1、走行装置；11、轮胎总成；12、轮胎转轴；13、滚动轴承；14、外壳；15、连接段一；2、下横梁；21、连接段二；22、中心回转结构一；23、悬架下安装座；3、上横梁；31、连接段三；32、中心回转结构二；33、配重底盘；34、配重盘；35、悬架上安装座；4、减振悬架；41、上座；42、下座；43、减振弹簧；44、阻尼器；5、回转装置；51、滚珠花键；52、方块；53、中空花键轴；54、销轴；55、花键轴座；56、回转支承；6、驱动装置；61、减速电机；62、变频器；63、小齿轮；7、底座；71、顶板；72、底板；73、腹板；8、振动测试系统；81、电气旋转接头；82、传感器；83、信号线；84、信号采集分析仪；85、安装板；9、环形模拟路面；10、底座安装法兰。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：

为了解决现有悬架性能实验装置可靠性差的问题，本发明提供一种如图1所示的车辆悬架性能实验台，包括走行装置1、下横梁2、上横梁3、减振悬架4、回转装置5、驱动装置6、底座7、振动测试系统8、环形模拟路面9及底座安装法兰10；所述底座安装法兰10设于环形模拟路面9内侧，底座7借助于螺栓与底座安装法兰10连接，所述下横梁2借助于两端安装的走行装置1支撑于环形模拟路面9，所述回转装置5竖向设于环形模拟路面9内侧、且其轴线与环形模拟路面9的回转轴线重合，所述上横梁3位于下横梁2上部、且上横梁3下表面两端安装减振悬架4，所述减振悬架4下端与下横梁2上表面连接，所述上横梁3中部和下横梁2中部与回转装置5借助于上下滑动的结构连接，所述回转装置5下端支撑于底座7、底座7为箱型结构，其底板72通过螺栓固定于预埋在基础上的底座安装法兰10，环形模拟路面9也设于基础之上，底座安装法兰10设于环形模拟路面内侧，底座7的顶板71上安装回转装置5和驱动装置6，驱动装置6通过齿轮传动装置带动回转装置5旋转，回转装置5带动上横梁3和下横梁2同步转动，下横梁2带动走行装置1在环形模拟路面9上行驶，模拟行驶路况，振动测试系统8完成车辆悬架性能实验台的振动测试及数据采集分析任务，所述走行装置1、下横梁2、上横梁3、减振悬架4、回转装置5为对称装置，质心位于回转中心，回转装置5不承受回转离心力。

如图2所示，所述走行装置1包括轮胎总成11、轮胎转轴12、滚动轴承13、外壳14和连接段一15，所述轮胎总成11与外壳14的一端法兰通过螺栓固定连接，所述轮胎转轴12与所述滚动轴承13的内孔配合，所述滚动轴承13外圈与所述外壳14内孔配合，所述轮胎转轴12与连接段一15焊接。上述结构使得走行装置1拆装方便，可以安装不同载重的轮胎总成11，实验台的适用范围扩大。

如图3和图4所示，所述下横梁2包括连接段二21、中心回转结构一22和悬架下安装座23，所述中心回转结构一22为由矩形截面梁焊接形成的中空结构，两个连接段二21通过螺栓对称安装于中心回转机构一22的两侧；两个连接段二21的另一端通过螺栓与两个走行装置1的连接段一15的开放端连接，悬架下安装座23与连接段二21焊接，连接段二21和中心回转结构一22采用螺栓连接，给实验台的制造、运输、安装带来方便。

如图5和图6所示，所述上横梁3包括连接段三31、中心回转结构二32、配重底盘33、配重盘34和悬架上安装座35，中心回转结构二32为由矩形截面梁焊接形成的中空结构，两个连接段三31通过螺栓对称安装于中心回转结构二32的两侧，悬架上安装座35与连接段三31端部焊接，配重底盘33中心设置圆孔，与中心回转结构二32的顶面对称焊接，配重盘34为中心设置圆孔的多片结构，根据需要可以通过增减片数调整配重盘重量，配重盘与配重底盘通过螺栓连接，连接段三31和中心回转结构二32采用螺栓连接，给实验台的制造、运输、安装带来方便，通过增减配重盘重量可以完成不同载重的悬架的性能实验。

如图7所示，所述减振悬架4包括上座41、下座42、减振弹簧43和阻尼器44，减振弹簧43通过定位结构安装于上座41和下座42之间，阻尼器44的两端通过销轴或螺栓连接等方式分别与悬架上安装座35和悬架下安装座23相连，对于被动悬架，阻尼器44是液压阻尼器，对于半主动悬架，阻尼器44可以是可调液压阻尼器、磁流变阻尼器等半主动阻尼器件中的一种，对于主动悬架，阻尼器是做动器等主动控制器件。减振悬架的下座42与悬架下安装座23通过螺栓连接，减振悬架的上座41通过螺栓与悬架上安装座35连接，两个减振悬架4对称安装，减振悬架4的安装方式简单，易于更换不同参数或性能的减振悬架，扩大了实验台的适用范围。

如图8和图9所示，所述回转装置5包括两个滚珠花键51、两个方块52、中空花键轴53、四个销轴54、花键轴座55、回转支承56，中空花键轴53与花键轴座55和两个滚珠花键51所设置的内花键槽配合安装，两个滚珠花键51通过平键与两个方块52所设置的内孔配合连接，位于下部的方块52与下横梁2的中心回转结构一22的中空部分配合，并通过两个销轴54定位，位于上部的方块52与上横梁3的中心回转结构二32的中空部分配合，并通过两个销轴54定位，花键轴座55通过螺栓安装于回转支承56的外圈。回转支承56外圈旋转时，带动花键轴座55旋转，花键轴座55旋转通过花键连接带动中空花键轴53旋转，中空花键轴53旋转通过平键连接带动两个方块52同步旋转，两个方块52通过配合接触带动中心回转结构一22和中心回转结构二32同步旋转，从而带动上横梁3和下横梁2旋转，进而带动减振悬架4的同步旋转及走行装置1在环形模拟路面9的行驶，中空花键轴53为下横梁2和上横梁3上下振动的导向轴，下横梁2和上横梁3振动时，通过四个销轴54带动两个方块52，再带动两个滚珠花键51沿中空花键轴53上下振动，滚珠花键51与中空花键轴53之间上下运动为滚动摩擦，阻力很小。下横梁2的中心回转结构一22、上横梁3的中心回转结构二32通过销轴54与方块52的连接方式，保证了下横梁2、上横梁3可以绕销轴54的轴线在竖向平面内自由摆动，避免了路面高度不一致所产生的单胎着地或两个减振悬架4振动不一致时对中空花键轴53产生的附加弯矩，改善了中空花键轴53的受力，更加准确模拟实际路况，改善实验可靠性。

如图10所示，所述驱动装置6包括减速电机61、变频器62和小齿轮63，小齿轮63与减速电机61的输出轴采用键连接结构，同时，小齿轮与回转支承56的外圈齿轮啮合，变频器62根据自带编码器所设置的输出方式驱动减速电机61旋转，通过调节变频器62的输出频率，就可以改变减速电机61的转速，进一步改变回转装置5的转速，实现轮胎行驶速度的调整，方便测试在不同行驶速度下的悬架性能。

如图11、12和图13所示，所述底座7为箱型结构，包括顶板71、底板72及两块腹板73，底板72与两块腹板73焊接，底板72通过螺栓与预埋于基础的底座安装法兰10固定连接。

如图1、8、9、10、11、12和13所示，在具体装配减速电机61及回转支承56时，先将减速电机61的法兰及回转支承56的内圈通过螺栓固定于顶板71，再将顶板71与两块腹板73的凸缘通过螺栓连接。

如图14所示，所述振动测试系统8包括电气旋转接头81、多个传感器82、信号线83及信号采集分析仪84，电气旋转接头81通过螺栓固定于底座7的顶板71，电气旋转接头81旋转中心线与中空花键轴53的中心线重合，传感器82的输出端与信号线83的一端相连，所有传感器82的输出信号线83穿过配重盘34、配重底盘33及中空花键轴53的中心孔与电气旋转接头81的转子输入端相连，电气旋转接头81的定子输出端的输出信号线83穿过底座7的腹板73所设置的方孔与信号采集分析仪器84相连。传感器82的种类、数量、型号、测点的布置根据测试要求及主动、半主动控制策略的要求确定，这些都为成熟技术，不再赘述。

对于半主动、主动悬架，根据控制策略要求所输出的控制信号或调节阻尼器、做动器的电控线路也采用上述信号线的连接方式通过电气旋转接头81连接。

总之，本发明使用1/2车辆模型，并配套设置环形路面，通过驱动装置驱动模型在环形路面上行驶，在行驶状态下进行实验，方便测试在不同行驶状态下车辆悬架性能，提高实验安全性，扩大使用范围，改善其可靠性。

Claims (9)

1.一种车辆悬架性能实验台，其特征在于：包括走行装置（1）、下横梁（2）、上横梁（3）、减振悬架（4）、回转装置（5）、驱动装置（6）、底座（7）、振动测试系统（8）、环形模拟路面（9）及底座安装法兰（10）；所述底座安装法兰（10）设于环形模拟路面（9）内侧，底座（7）借助于螺栓与底座安装法兰（10）连接，所述下横梁（2）借助于其两端安装的走行装置（1）支撑于环形模拟路面（9），所述回转装置（5）竖向设于环形模拟路面（9）内侧、且其轴线与环形模拟路面（9）的回转轴线重合，所述上横梁（3）位于下横梁（2）上部、且上横梁（3）下表面两端安装减振悬架（4），所述减振悬架（4）下端与下横梁（2）上表面连接，所述上横梁（3）和下横梁（2）中部与回转装置（5）借助于可上下滑动的结构连接，所述回转装置（5）下端支撑于底座（7）上表面、且借助于齿轮传动与驱动装置（6）动力输出端连接。

2.根据权利要求1所述的车辆悬架性能实验台，其特征在于：所述走行装置（1）包括轮胎总成（11）、轮胎转轴（12）、滚动轴承（13）、外壳（14）和连接段一（15），所述轮胎总成（11）与外壳（14）的法兰通过螺栓固定连接，所述轮胎转轴（12）与所述滚动轴承（13）的内孔配合，所述滚动轴承（13）外圈与所述外壳（14）内孔配合，所述轮胎转轴（12）与连接段一（15）固定连接，连接段一（15）开放端与下横梁（2）端部固定连接。

3.根据权利要求2所述的车辆悬架性能实验台，其特征在于：所述下横梁（2）包括中心回转结构一（22） 、对称设于中心回转结构一（22）两侧的两根连接段二（21）和安装于两根连接段二（21）上表面的两套悬架下安装座（23），所述中心回转结构一（22）为矩形截面梁焊接形成的中空结构，两根连接段二（21）通过螺栓对称安装于中心回转结构一（22）的两侧法兰上；两根连接段二（21）的开放端与对应端走行装置（1）的连接段一（15）固定连接。

4.根据权利要求3所述的车辆悬架性能实验台，其特征在于：所述上横梁（3）包括中心回转结构二（32）、固定设于中心回转结构二（32）两侧的两根连接段三（31）、配重底盘（33）、配重盘（34）和两套悬架上安装座（35），中心回转结构二（32）为矩形截面梁焊接形成的中空结构，两根连接段三（31）通过螺栓对称安装于中心回转结构二（32）的两侧，悬架上安装座（35）固定设于连接段三（31）的开放端，配重底盘（33）中心设置圆孔，与中心回转结构二（32）的顶面对称焊接，配重盘（34）中心设置圆孔，配重盘（34）与配重底盘（33）通过螺栓连接。

5.根据权利要求4所述的车辆悬架性能实验台，其特征在于：所述减振悬架（4）包括上座（41）、下座（42）、减振弹簧（43）和阻尼器（44），减振弹簧（43）通过定位结构安装于上座（41）、下座（42）之间，阻尼器（44）的两端分别通过销轴与悬架上安装座（35）和悬架下安装座（23）相连，下座（42）与悬架下安装座（23）通过螺栓连接，上座（41）通过螺栓与悬架上安装座（35）连接，两个减振悬架（4）对称安装；所述阻尼器（44）为液压阻尼器、可调液压阻尼器、磁流变阻尼器或主动做动器。

6.根据权利要求5所述的车辆悬架性能实验台，其特征在于：所述回转装置（5）包括两个滚珠花键（51）、两个方块（52）、中空花键轴（53）、四个销轴（54）、花键轴座（55）和回转支承（56），中空花键轴（53）与花键轴座（55）和两个滚珠花键（51）所设置的内花键槽配合安装，两个滚珠花键（51）通过平键与两个方块（52）的内孔配合连接，位于下部的方块（52）与下横梁（2）的中心回转结构一（22）的中空部分配合连接，并通过两个销轴（54）定位，位于上部的方块（52）与上横梁（3）的中心回转结构二（32）的中空部分配合连接，并通过两个销轴（54）定位，花键轴座（55）通过螺栓安装于回转支承（56）的外圈。

7.根据权利要求6所述的车辆悬架性能实验台，其特征在于：所述驱动装置（6）包括减速电机（61）、变频器（62）、小齿轮（63），小齿轮（63）通过平键与减速电机（61）的输出轴固定连接，并与回转支承（56）的外圈齿轮啮合，变频器（62）根据自带编码器所设置的输出方式驱动减速电机（61）旋转。

8.根据权利要求7所述的车辆悬架性能实验台，其特征在于：所述底座（7）为箱型结构，包括顶板（71）、底板（72）及两块腹板（73），底板（72）与两块腹板（73）焊接，顶板（71）与两块腹板（73）的凸缘通过螺栓连接，减速电机（61）的法兰及回转支承（56）的内圈通过螺栓连接固定在顶板（71）上，底板（72）通过螺栓连接固定在底座安装法兰（10）上。

9.根据权利要求1或8所述的车辆悬架性能实验台，其特征在于：所述振动测试系统（8）包括电气旋转接头（81）、至少一个传感器（82）、信号线（83）、信号采集分析仪（84）及安装板（85），电气旋转接头（81）通过螺钉固定于安装板（85）上，安装板（85）通过螺栓固定于底座（7）的顶板（71）上，电气旋转接头（81）的中心与中空花键轴（53）的中心重合，与传感器（82）连接的信号线（83）穿过配重盘（34）、配重底盘（33）及中空花键轴（53）的中心孔与电气旋转接头（81）的各转子输入端相连，电气旋转接头（81）输出端通过信号线（83）穿过底座（7）的腹板（73）上所设置的方孔与信号采集分析仪器（84）相连。