CN105043753B - 车身安装固定点静刚度试验台及其试验方法 - Google Patents
车身安装固定点静刚度试验台及其试验方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及车身安装固定点静刚度试验台，包括设置在机械台架上的、由主控系统控制的加载测试系统，加载测试系统包括与机械台架相连接的加载摇臂以及设置在加载摇臂上的加载单元；本发明用于在研车白车身静刚度测试工作，模拟实际工作过程中的约束条件和载荷条件，用于测试车身安装固定点静刚度，也可以用于测试车身外表面钣金件抗凹陷能力。
Description
技术领域
本发明涉及车辆检测技术领域，尤其是一种车身安装固定点静刚度试验台及其试验方法。
背景技术
汽车车身是由钢板经过钣金工艺制成的车身本体再与其它钣金件一起结合成整车，其它钣金件主要包括车门、发动机罩、行李箱盖、车门锁销、天窗等，这些部件与车身本体之间需要较为牢固的连接，以适应汽车行驶过程中的颠簸、冲击力等外力作用，保障车身的整体安全性能，同时，汽车车身上还需要安装发动机、换挡机构、拖车钩等部件，这些部件的安装牢固程度也直接影响到车身的整体安全性能，因此，需要对车身上的各部件的安装固定点的静刚度做测试，以观察这些固定点在受到不同载荷、不同方向的压力和拉力时所发生的变形情况以及所能承受的最大压力和拉力，因此需要一种车身安装固定点静刚度试验台来进行全方位的测试。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种车身安装固定点静刚度试验台及其试验方法，能够模拟实际工作过程中的约束条件和载荷条件，测试车身安装固定点静刚度，提供准确全面的测试结果。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
车身安装固定点静刚度试验台，包括设置在机械台架上的、由主控系统控制的加载测试系统，所述加载测试系统包括与机械台架相连接的加载摇臂以及设置在加载摇臂上的加载单元。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述加载摇臂包括通过底盘与机械台架相连接的立柱以及通过滑动座设置在立柱上端的加载臂，所述立柱的下端设置分度机构Ⅰ且通过铰接轴铰接在底盘上，所述立柱的上端设置与滑动座相匹配的滑动导轨，所述滑动座上设置与滑动导轨相配合的竖直伺服电机，所述加载臂包括设置在分度机构Ⅱ上的导向杆以及与水平伺服电机相连接的调节螺杆，所述加载臂通过分度机构Ⅱ中部的铰接轴铰接在滑动座上。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述分度机构Ⅰ包括设置在立柱端部的分度盘Ⅰ以及设置在底盘上且与分度盘Ⅰ相配合的、由转向伺服电机Ⅰ驱动的调节丝杠Ⅰ，所述分度机构Ⅱ包括设置在加载臂端部的分度盘Ⅱ以及设置在滑动座上且与分度盘Ⅱ相配合的、由转向伺服电机Ⅱ驱动的调节丝杠Ⅱ。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述底盘上设置锁紧螺栓Ⅰ，所述分度盘Ⅰ上设置与锁紧螺栓Ⅰ相配合的弧形滑槽Ⅰ，所述滑动座上设置锁紧螺栓Ⅱ，所述分度盘Ⅱ上设置与锁紧螺栓Ⅱ相配合的弧形滑槽Ⅱ。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述加载单元包括设置在加载臂上且与调节螺杆相配合的加载底座，所述加载底座上设置通过力传感器与伺服电动缸的输出杆相连接的加载杆，所述加载底座上还设置位移传感器。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述伺服电动缸包括伺服电机以及与伺服电机相连接的行星滚柱丝杠传动系统，所述行星滚柱丝杠的输出杆通过设置在底座导轨上的T型连接件与力传感器相连接。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述主控系统包括与计算机相连接的控制主板，所述控制主板通过数模输出卡与加载单元上的伺服电动缸、加载臂上的水平伺服电机、滑动座上的竖直伺服电机、分度机构Ⅰ上的转向伺服电机Ⅰ、滑动座上的转向伺服电机Ⅱ相连接，所述控制主板通过模数输入卡与力传感器和位移传感器相连接。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述机械台架上设置安装车身的支撑柱。
本发明还公开了车身安装固定点静刚度试验台的试验方法，包括以下步骤，
1）将待检测车身通过支撑柱固定安装在机械台架上，
2）调整加载摇臂的位置和高度，
3）将加载单元与待测车身安装固定点相连接，
4）将力传感器和位移传感器调零，
5）按设定程序加载，计算机记录并做出表征刚度性能的加载力-位移曲线。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述车身安装固定点包括车门铰链固定点、发动机罩铰链固定点、行李箱盖铰链固定点、车门锁销固定点、换挡机构安装固定点、天窗固定点、拖车钩固定点。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明的车身安装固定点静刚度试验台，用于在研车白车身静刚度测试工作，模拟实际工作过程中的约束条件和载荷条件，用于测试车身安装固定点静刚度，包括：车门铰链固定点、发罩铰链固定点、行李箱盖铰链固定点、车门锁销固定点、换挡机构安装固定点、天窗固定点、拖车钩固定点等；也可以用于测试车身外表面钣金件抗凹陷能力。
本发明可按各安装固定点的X、Y、Z坐标，进行六个方向加载试验，每个方向可分别进行拉、压试验。对于本试验台而言，设定加载臂为X方向、立柱为Y方向、与X方向和Y方向同时垂直的为Z方向，本试验台通过分度机构Ⅰ可控制加载单元在与XZ平面相平行的平面内运动，通过分度机构Ⅱ可控制加载单元在与YZ平面相平行的平面内运动，通过调节螺杆可控制加载单元沿着X轴运动，通过滑动导轨可控制加载单元沿着与Y轴相平行的方向运动，保证了试验操作的可行性和准确性。
本发明的测试结果准确，通过计算机连接的控制主板控制整个试验台的运行，通过高速高精度的数模输出卡，计算机能够控制试验台各部件的动作，实现加载摇臂和加载单元的准确动作。通过高速高精度的模数输入卡，能够准确检测并记录加载单元上的位移传感器、力传感器检测到的数据。本发明的加载单元采用伺服电动缸对试验体进行加载，伺服电动缸是由伺服电动机驱动行星滚珠丝杠传动系统，将电机的旋转运动转变为直线运动。伺服电动缸具有运动速度快、位置精度高、承载能力强和较强的系统刚性。它与力传感器、位移传感器、计算机组成一闭环检测系统，测量精确，稳定可靠。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的A处的局部视图；
图3是本发明的B处的局部视图；
图4是本发明的C处的局部视图；
图5是本发明的主控系统的示意图；
其中，1、机械台架，2、加载摇臂，2-1、底盘，2-1-1、锁紧螺栓Ⅰ，2-2、立柱，2-2-1、滑动导轨，2-3、滑动座，2-3-1、竖直伺服电机，2-3-2、锁紧螺栓Ⅱ，2-4、加载臂，2-4-1、导向杆，2-4-2、水平伺服电机，2-4-3、调节螺杆，2-5、分度机构Ⅰ，2-5-1、分度盘Ⅰ，2-5-2、调节丝杠Ⅰ，2-6、分度机构Ⅱ，2-6-1、分度盘Ⅱ，2-6-2、调节丝杠Ⅱ，3、加载单元，3-1、加载底座，3-1-1、底座导轨，3-2、伺服电动缸，3-2-1、伺服电机，3-2-2、行星滚柱丝杠，3-2-3、T型连接件，3-3、力传感器，3-4、加载杆，3-5、位移传感器，4、支撑柱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明：
本发明公开的车身安装固定点静刚度试验台，包括机械台架1、主控制系统和加载测试系统。加载测试系统设置在机械台架1上，加载测试系统包括加载摇臂2和加载单元3。加载摇臂2与机械台架1相连接，加载单元3设置在加载摇臂2上。具体结构如图1、图2、图3、图4所示。
本发明的机械台架1为长方形，机械台架1上设置安装车身的支撑柱4。支撑柱4的数量为4根，每2根为一组，分别对应车身的前悬系统和后悬系统，以实现对车身整体的稳定控制。
本发明的加载摇臂2包括底盘2-1、立柱2-2、滑动座2-3、加载臂2-4、分度机构Ⅰ2-5、分度机构Ⅱ2-6。
底盘2-1为方形，设置在机械台架1上，底盘2-1可以在机械台架1上移动，底盘2-1可通过固定装置固定设置在机械台架1上。底盘2-1中设置铰接孔，用来设置立柱2-2以及分度机构Ⅰ2-5。底盘2-1上还设置锁紧螺栓Ⅰ2-1-1，用来锁止分度机构Ⅰ2-5。
立柱2-2为方形空心管或实心柱，立柱2-2通过底盘2-1与机械台架1相连接，立柱2-2的下端设置分度机构Ⅰ2-5。分度机构Ⅰ2-5的中心设置铰接轴，铰接轴铰接在底盘2-1上。分度机构Ⅰ2-5包括分度盘Ⅰ2-5-1、调节丝杠Ⅰ2-5-2、转向伺服电机Ⅰ。分度盘Ⅰ2-5-1设置在立柱2-2的下端，调节丝杠Ⅰ2-5-2与分度盘Ⅰ2-5-1相配合，调节丝杠Ⅰ2-5-2设置在底盘2-1上，转向伺服电机Ⅰ驱动的调节丝杠Ⅰ2-5-2转动，进而带动分度盘Ⅰ2-5-1和立柱2-2转动。底盘2-1上设置锁紧螺栓Ⅰ2-1-1，分度盘Ⅰ2-5-1上设置与锁紧螺栓Ⅰ2-1-1相配合的弧形滑槽Ⅰ，锁紧螺栓Ⅰ2-1-1可对调整好角度的立柱2-2进行锁止，保证立柱2-2在工作时的动态刚度。
立柱2-2的上端设置滑动导轨2-2-1，滑动导轨2-2-1对称设置在立柱2-2的相对着的两个侧面上，每个侧面上设置两根相平行的滑动导轨2-2-1。立柱2-2上端套有与滑动导轨2-2-1相匹配的滑动座2-3。
滑动座2-3设置在立柱2-2的上端，滑动座2-3为方形的环状，滑动座2-3的内侧面的两个相对侧面上设置与滑动导轨2-2-1相匹配的槽，滑动座2-3上设置与滑动导轨2-2-1相配合的竖直伺服电机2-3-1，竖直伺服电机2-3-1能够驱动滑动座2-3沿着导轨进行上下运动。滑动座2-3的一个外侧面上设置一个铰接孔，用来设置加载臂2-4以及分度机构Ⅱ2-6，在滑动座2-3的同一外侧面上还设置锁紧螺栓Ⅱ2-3-2，用来锁止分度机构Ⅱ2-6。
加载臂2-4包括导向杆2-4-1、水平伺服电机2-4-2、调节螺杆2-4-3，导向杆2-4-1的数量至少为两根，对称设置在分度机构Ⅱ2-6上，水平伺服电机2-4-2与调节螺杆2-4-3相连接并驱动调节螺杆2-4-3转动。加载臂2-4通过分度机构Ⅱ2-6中部的铰接轴铰接在滑动座2-3上。
分度机构Ⅱ2-6包括分度盘Ⅱ2-6-1、调节丝杠Ⅱ2-6-2、转向伺服电机Ⅱ，分度盘Ⅱ2-6-1设置在加载臂2-4的端部，调节丝杠Ⅱ2-6-2设置在滑动座2-3上且与分度盘Ⅱ2-6-1相配合，转向伺服电机Ⅱ驱动调节丝杠Ⅱ2-6-2转动，进而带动分度盘Ⅱ2-6-1和加载臂2-4转动。在滑动座2-3的同一外侧面上还设置锁紧螺栓Ⅱ2-3-2，用来锁止分度机构Ⅱ2-6。分度盘Ⅱ2-6-1上设置与锁紧螺栓Ⅱ2-3-2相配合的弧形滑槽Ⅱ。
本发明的加载单元3包括设加载底座3-1、伺服电动缸3-2、力传感器3-3、加载杆3-4、位移传感器3-5。
加载底座3-1设置在加载臂2-5上，加载底座3-1与调节螺杆2-4-3相配合，在水平伺服电机2-4-2的驱动下，调节螺杆2-4-3转动，加载底座3-1可沿着导向杆2-4-1移动。加载底座3-1上设置通过力传感器3-3与伺服电动缸3-2的输出杆相连接的加载杆3-4，加载底座3-1上还设置位移传感器3-5。
伺服电动缸3-2包括伺服电机3-2-1、行星滚柱丝杠3-2-2、T型连接件3-2-3。伺服电机3-2-1与行星滚柱丝杠3-2-2传动系统相连接，行星滚柱丝杠3-2-2的输出杆与T型连接件3-2-3相连接，T型连接件3-2-3设置在底座导轨3-1-1上，T型连接件3-2-3与力传感器3-3相连接。
本发明的主控系统包括计算机、控制主板、数模输出卡和模数输入卡。控制主板与计算机相连接，控制主板通过数模输出卡与加载单元3上的伺服电动缸3-2、加载臂2-4上的水平伺服电机2-4-2、滑动座2-3上的竖直伺服电机2-3-1、分度机构Ⅰ2-5上的转向伺服电机Ⅰ、滑动座2-3上的转向伺服电机Ⅱ相连接，进而控制加载摇臂2和加载单元3的动作，完成加载摇臂2和加载单元3的位置调整。控制主板通过模数输入卡与力传感器3-3和位移传感器3-5相连接，进而完成测试数据的采集和输入。具体如图5所示。
本发明还公开了车身安装固定点静刚度试验台的试验方法，包括以下步骤，
1）将待检测车身通过支撑柱4固定安装在机械台架1上。
2）调整加载摇臂2的位置和高度。
3）将加载单元3与待测车身安装固定点相连接。
4）将力传感器3-3和位移传感器3-5调零。
5）按设定程序加载，计算机记录并做出表征刚度性能的加载力-位移曲线。
本发明的试验台测试的车身安装固定点包括车门铰链固定点、发动机罩铰链固定点、行李箱盖铰链固定点、车门锁销固定点、换挡机构安装固定点、天窗固定点、拖车钩固定点。
以下为具体测试试验的实施例。
实施例1
本实施例是对车门铰链固定点进行测试。具体包括以下步骤。
1）将待检测车身通过支撑柱4固定安装在机械台架1上。
2）调整加载摇臂2的位置和高度。具体是加载臂2-4与车身侧面相平行，加载单元3的施力方向与车身侧面相垂直。
3）将加载单元3与车门铰链固定点相连接，具体是将加载杆3-4的端部与车门铰链固定点相连接，将位移传感器3-5的一端置于铰链安装固定点内，位移传感器3-5的方向与加载力方向反向。
4）将力传感器3-3和位移传感器3-5调零。
5）按设定程序加载，计算机记录并做出表征刚度性能的加载力-位移曲线。
实施例2
本实施例是对发动机罩（行李箱盖）铰链固定点进行测试。具体包括以下步骤。
1）将待检测车身通过支撑柱4固定安装在机械台架1上。
2）调整加载摇臂2的位置和高度。具体是加载臂2-4与车身截面相平行，加载单元3的施力方向与车身上表面相垂直。
3）将加载单元3与发动机罩（行李箱盖）铰链固定点相连接，具体是将加载杆3-4的端部与发动机罩（行李箱盖）铰链固定点相连接，将位移传感器3-5的指针置于铰链安装固定点内，位移传感器3-5的指针方向与加载力方向反向。
4）将力传感器3-3和位移传感器3-5调零。
5）按设定程序加载，计算机记录并做出表征刚度性能的加载力-位移曲线。
实施例3
本实施例是对换挡机构安装固定点进行测试。具体包括以下步骤。
1）将待检测车身通过支撑柱4固定安装在机械台架1上。
2）调整加载摇臂2的位置和高度。具体是加载臂2-4伸入到称身内部且与车身截面相平行，加载单元3的施力方向与车身上表面相垂直。
3）将加载单元3与换挡机构安装固定点相连接，具体是将加载杆3-4的端部与换挡机构安装固定点相连接，将位移传感器3-5的指针置于安装固定点内，位移传感器3-5的指针方向与加载力方向反向。
4）将力传感器3-3和位移传感器3-5调零。
5）按设定程序加载，计算机记录并做出表征刚度性能的加载力-位移曲线。
实施例4
本实施例是对车门窗框的刚度进行测试。具体包括以下步骤。
1）将待检测车门窗框固定在一个支撑柱4上。
2）调整加载摇臂2的位置和高度。具体是加载单元3的加载杆3-4垂直作用在车门窗框上。
3）将加载单元3与车门窗框相连接，具体是将加载杆3-4的端部与车门窗框相连接，将位移传感器3-5的指针与车门窗框相连接，位移传感器3-5指针的方向与加载力方向反向。
4）将力传感器3-3和位移传感器3-5调零。
5）按设定程序加载，计算机记录并做出表征刚度性能的加载力-位移曲线。
实施例5
本实施例是对车身外表面抗凹陷能力进行测试。具体包括以下步骤。
1）将待检测车身通过支撑柱4固定安装在机械台架1上，将一直径φ60mm，厚度约8mm的带磁性钢板置于车身待测的外表面上。
2）调整加载摇臂2的位置和高度。具体是加载单元3的加载杆3-4对准磁性钢板中心部（外表面的法向）。
3）将加载单元3与车门窗框相连接，具体是将加载杆3-4的端部与磁性钢板，将位移传感器3-5的指针与车门窗框相连接，位移传感器3-5的指针方向与加载力方向反向。
4）将力传感器3-3和位移传感器3-5调零。
5）按设定程序加载，计算机记录并做出表征抗凹陷性能的加载力-位移曲线。
Claims (9)
1.车身安装固定点静刚度试验台，其特征在于：包括设置在机械台架（1）上的、由主控系统控制的加载测试系统，所述加载测试系统包括与机械台架（1）相连接的加载摇臂（2）以及设置在加载摇臂（2）上的加载单元（3）；
所述加载摇臂（2）包括通过底盘（2-1）与机械台架（1）相连接的立柱（2-2）以及通过滑动座（2-3）设置在立柱（2-2）上端的加载臂（2-4），所述立柱（2-2）的下端设置分度机构Ⅰ（2-5）且通过铰接轴铰接在底盘（2-1）上，所述立柱（2-2）的上端设置与滑动座（2-3）相匹配的滑动导轨（2-2-1），所述滑动座（2-3）上设置与滑动导轨（2-2-1）相配合的竖直伺服电机（2-3-1），所述加载臂（2-4）包括设置在分度机构Ⅱ（2-6）上的导向杆（2-4-1）以及与水平伺服电机（2-4-2）相连接的调节螺杆（2-4-3），所述加载臂（2-4）通过分度机构Ⅱ（2-6）中部的铰接轴铰接在滑动座（2-3）上。
2.根据权利要求1所述的车身安装固定点静刚度试验台，其特征在于：所述分度机构Ⅰ（2-5）包括设置在立柱（2-2）端部的分度盘Ⅰ（2-5-1）以及设置在底盘（2-1）上且与分度盘Ⅰ（2-5-1）相配合的、由转向伺服电机Ⅰ驱动的调节丝杠Ⅰ（2-5-2），所述分度机构Ⅱ（2-6）包括设置在加载臂（2-4）端部的分度盘Ⅱ（2-6-1）以及设置在滑动座（2-3）上且与分度盘Ⅱ（2-6-1）相配合的、由转向伺服电机Ⅱ驱动的调节丝杠Ⅱ（2-6-2）。
3.根据权利要求2所述的车身安装固定点静刚度试验台，其特征在于：所述底盘（2-1）上设置锁紧螺栓Ⅰ（2-1-1），所述分度盘Ⅰ（2-5-1）上设置与锁紧螺栓Ⅰ（2-1-1）相配合的弧形滑槽Ⅰ，所述滑动座（2-3）上设置锁紧螺栓Ⅱ（2-3-2），所述分度盘Ⅱ（2-6-1）上设置与锁紧螺栓Ⅱ（2-3-2）相配合的弧形滑槽Ⅱ。
4.根据权利要求1~3任一项所述的车身安装固定点静刚度试验台，其特征在于：所述加载单元（3）包括设置在加载臂（2-4）上且与调节螺杆（2-4-3）相配合的加载底座（3-1），所述加载底座（3-1）上设置通过力传感器（3-3）与伺服电动缸（3-2）的输出杆相连接的加载杆（3-4），所述加载底座（3-1）上还设置位移传感器（3-5）。
5.根据权利要求4所述的车身安装固定点静刚度试验台，其特征在于：所述伺服电动缸（3-2）包括伺服电机（3-2-1）以及与伺服电机（3-2-1）相连接的行星滚柱丝杠（3-2-2）传动系统，所述行星滚柱丝杠（3-2-2）的输出杆通过设置在底座导轨（3-1-1）上的T型连接件（3-2-3）与力传感器（3-3）相连接。
6.根据权利要求5所述的车身安装固定点静刚度试验台，其特征在于：所述主控系统包括与计算机相连接的控制主板，所述控制主板通过数模输出卡与加载单元（3）上的伺服电动缸（3-2）、加载臂（2-4）上的水平伺服电机（2-4-2）、滑动座（2-3）上的竖直伺服电机（2-3-1）、分度机构Ⅰ（2-5）上的转向伺服电机Ⅰ和滑动座（2-3）上的转向伺服电机Ⅱ相连接，所述控制主板通过模数输入卡与力传感器（3-3）和位移传感器（3-5）相连接。
7.根据权利要求6所述的车身安装固定点静刚度试验台，其特征在于：所述机械台架（1）上设置安装车身的支撑柱（4）。
8.一种权利要求4所述的车身安装固定点静刚度试验台的试验方法，其特征在于：包括以下步骤，
1）将待检测车身通过支撑柱（4）固定安装在机械台架（1）上，
2）调整加载摇臂（2）的位置和高度，
3）将加载单元（3）与待测车身安装固定点相连接，
4）将力传感器（3-3）和位移传感器（3-5）调零，
5）按设定程序加载，计算机记录并做出表征刚度性能的加载力-位移曲线。
9.根据权利要求8所述的车身安装固定点静刚度试验台的试验方法，其特征在于：所述车身安装固定点包括车门铰链固定点、发动机罩铰链固定点、行李箱盖铰链固定点、车门锁销固定点、换挡机构安装固定点、天窗固定点和拖车钩固定点。
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