CN105157994A - 一种悬架弹簧扭转力矩试验机及悬架弹簧扭转力矩的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及试验机领域，具体是一种悬架弹簧扭转力矩试验机，包括工作台，所述工作台上安装有Z向加载装置和X向加载装置，所述Z向加载装置包括Z向驱动装置、Z向传动机构、Z向导轨、Z向移动部件和Z向位移测量装置等；所述X向加载装置包括X向驱动装置、X向传动机构、X向导轨、X向移动部件、X向位移测量装置、Y向导轨和Y向移动部件等；所述工作台上设有定位轴，所述定位轴可转动的竖直安装在工作台上。本发明还提供了一种悬架弹簧扭转力矩的测试方法。本发明能够模拟悬架弹簧的真实使用状态，对悬架弹簧的扭转力矩进行测试，从而使悬架弹簧的扭转力矩处于标准范围内，提高整车的舒适性及安全性。

Description

一种悬架弹簧扭转力矩试验机及悬架弹簧扭转力矩的测试方法

技术领域

本发明涉及试验机领域，具体是一种悬架弹簧扭转力矩试验机及悬架弹簧扭转力矩的测试方法。

背景技术

悬架是汽车的车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并减少由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。悬架弹簧的扭转力矩关系到方向盘的转向是否灵活，以及方向盘在不受力的情况下是否有偏向趋势。目前没有用于测试悬架弹簧扭转力矩的设备。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足，提供一种悬架弹簧扭转力矩试验机的技术方案，能够模拟悬架弹簧的真实使用状态，并对悬架弹簧的扭转力矩进行测试。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种悬架弹簧扭转力矩试验机，包括工作台，所述工作台上安装有Z向加载装置和X向加载装置，所述Z向加载装置包括Z向驱动装置、Z向传动机构、Z向导轨、Z向移动部件和Z向位移测量装置，所述Z向导轨沿竖直方向安装在工作台上，所述Z向移动部件滑动安装在Z向导轨上，所述Z向驱动装置通过Z向传动机构与Z向移动部件连接，Z向移动部件上安装有Z向负荷传感器，Z向负荷传感器上安装有压头，所述压头上设有定位孔，所述Z向位移测量装置用于测量Z向移动部件的位移；所述X向加载装置包括X向驱动装置、X向传动机构、X向导轨、X向移动部件和X向位移测量装置，所述X向导轨沿X向方向安装在工作台上，所述X向移动部件滑动安装在X向导轨上，所述X向驱动装置通过X向传动机构与X向移动部件连接，X向移动部件上沿Y向方向设有Y向导轨，所述Y向导轨上滑动安装有Y向移动部件，所述Y向移动部件上安装有X向负荷传感器，所述X向负荷传感器上安装有连接轴，所述X向位移测量装置用于测量X向移动部件的位移；所述工作台上设有定位轴，所述定位轴可转动的竖直安装在工作台上。所述Z向负荷传感器、Z向位移测量装置、X向负荷传感器和X向位移测量装置分别与控制系统连接。Z向为竖直方向，X向、Y向和Z向为正交的三个方向。

本发明的技术方案还有：所述工作台上设有定位弯板，所述定位弯板滑动安装在工作台上。定位弯板用于与转向节的后平面配合，以定位进行推拉试验时减震器的初始位置，使用时将定位弯板滑动至定位位置，定位完成后将定位弯板滑动移开，防止推拉试验时对减震器产生干涉。

本发明的技术方案还有：所述Z向传动机构为滚珠丝杠Ⅰ，所述Z向位移测量装置为编码器Ⅰ，所述编码器Ⅰ的输入轴通过带传动与滚珠丝杠Ⅰ连接，编码器Ⅰ可以测量滚珠丝杠Ⅰ的旋转角度，从而计算出Z向移动部件的位移；所述X向传动机构为滚珠丝杠Ⅱ，所述X向位移测量装置为编码器Ⅱ，所述编码器Ⅱ的输入轴通过带传动与滚珠丝杠Ⅱ连接，编码器Ⅱ可以测量滚珠丝杠Ⅱ的旋转角度，从而计算出X向移动部件的位移。

本发明的技术方案还有：还包括定位轴套Ⅰ和定位轴套Ⅱ，所述定位轴通过轴承安装在定位轴套Ⅰ中，所述定位轴套Ⅱ套设在定位轴套Ⅰ的外部并将定位轴套Ⅰ压紧固定在工作台上。

本发明的技术方案还有：所述定位轴套Ⅱ通过螺栓连接固定在工作台上。

本发明还提供了利用上述悬架弹簧扭转力矩试验机测试悬架弹簧扭转力矩的方法，包括以下步骤：

A、将减震器与转向节安装在一起，将转向节的下端与定位轴固定连接，减震器的上端套入压头上的定位孔中；

B、控制Z向移动部件下移，Z向移动部件对悬架弹簧施加垂向力，当Z向位移测量装置检测到悬架弹簧的高度达到汽车空载高度并且Z向负荷传感器检测到垂向压力达到汽车空载压力时，控制系统使Z向移动部件停止运动；

C、将连接轴与转向节的推拉杆连接，控制系统控制X向移动部件沿X向往返移动至少两次，通过X向位移测量装置得到最后一次X向移动部件的位移，通过X向负荷传感器得到最后一次X向移动部件对X向负荷传感器的推拉力。位移和推拉力可以通过与控制系统连接的计算机显示出来。此过程中，Y向移动部件会沿Y向移动。

根据测得的数据，可以计算悬架弹簧的扭转力矩T=F*Rcosα，其中F为X向负荷传感器测得的推拉力，R为推拉杆与转向节的铰接点与减震器轴线的距离，α为减震器的旋转角度，α=arcsin(S/R)，S为X向位移测量装置测得的X向移动部件的位移。

本发明的技术方案还有：所述步骤C中，控制系统控制X向移动部件沿X向往返移动五次，通过X向位移测量装置得到第五次X向移动部件的位移，通过X向负荷传感器得到第五次X向移动部件对X向负荷传感器的推拉力。

相对于现有技术，本发明悬架弹簧扭转力矩试验机的有益效果为：能够模拟悬架弹簧的真实使用状态，对悬架弹簧的扭转力矩进行测试，从而使悬架弹簧的扭转力矩处于标准范围内，提高整车的舒适性及安全性。

附图说明

图1为本发明悬架弹簧扭转力矩试验机的结构示意图。

图2为沿图1A向的剖视图。

图3为图1B部的局部放大图。

图4为压头的结构示意图。

图5为定位轴、定位轴套Ⅰ和定位轴套Ⅱ安装在工作台上的结构示意图。

图中：1、工作台，2、Z向导轨，3、Z向移动部件，4、Z向负荷传感器，5、压头，6、定位孔，7、X向导轨，8、X向移动部件，9、Y向导轨，10、Y向移动部件，11、X向负荷传感器，12、连接轴，13、定位轴，14、定位弯板，15、滚珠丝杠Ⅰ，16、编码器Ⅰ，17、滚珠丝杠Ⅱ，18、编码器Ⅱ，19、Z向驱动电机，20、X向驱动电机，21、定位轴套Ⅰ，22、定位轴套Ⅱ，23、减震器，24、转向节，25、悬架弹簧，26、推拉杆。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面根据附图对本发明具体实施方式作进一步说明。

如图1-图4所示，本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种悬架弹簧扭转力矩试验机，包括工作台1，所述工作台1上安装有Z向加载装置和X向加载装置，所述Z向加载装置包括Z向驱动电机19、滚珠丝杠Ⅰ15、Z向导轨2、Z向移动部件3和编码器Ⅰ16，所述Z向导轨2沿竖直方向安装在工作台1上，所述Z向移动部件3滑动安装在Z向导轨2上，所述Z向驱动电机19通过滚珠丝杠Ⅰ15与Z向移动部件3连接，Z向移动部件3上安装有Z向负荷传感器4，Z向负荷传感器4上安装有压头5，所述压头5上设有定位孔6，所述编码器Ⅰ16的输入轴通过带传动与滚珠丝杠Ⅰ15连接；所述X向加载装置包括X向驱动电机20、滚珠丝杠Ⅱ17、X向导轨7、X向移动部件8和编码器Ⅱ18，所述X向导轨7沿X向方向安装在工作台1上，所述X向移动部件8滑动安装在X向导轨7上，所述X向驱动电机20通过滚珠丝杠Ⅱ17与X向移动部件8连接，X向移动部件8上沿Y向方向设有Y向导轨9，所述Y向导轨9上滑动安装有Y向移动部件10，所述Y向移动部件10上安装有X向负荷传感器11，所述X向负荷传感器11上安装有连接轴12，所述编码器Ⅱ18的输入轴通过带传动与滚珠丝杠Ⅱ17连接；所述工作台1上设有定位轴13、定位轴套Ⅰ21和定位轴套Ⅱ22，所述定位轴13通过轴承安装在定位轴套Ⅰ21中，所述定位轴套Ⅱ22套设在定位轴套Ⅰ21的外部并通过螺栓连接将定位轴套Ⅰ21压紧固定在工作台1上。所述Z向负荷传感器4、编码器Ⅰ16、X向负荷传感器11和编码器Ⅱ18分别与控制系统连接。

为了定位进行推拉试验时减震器23的初始位置，在工作台1上设有定位弯板14，所述定位弯板14滑动安装在工作台1上，使用时将定位弯板14滑动至定位位置，将转向节24的后平面与定位弯板14的定位面贴靠，定位完成后将定位弯板14滑动移开，防止推拉试验时对减震器23产生干涉。

本发明还提供了一种利用上述悬架弹簧扭转力矩试验机测试悬架弹簧扭转力矩的方法，包括以下步骤：

A、将减震器23与转向节24安装在一起，将转向节24的下端与定位轴13固定连接，减震器23的上端套入压头5上的定位孔6中；

B、控制Z向移动部件3下移，Z向移动部件3对悬架弹簧施25加垂向力，当编码器Ⅰ16检测到悬架弹簧25的高度达到汽车空载高度并且Z向负荷传感器4检测到垂向压力达到汽车空载压力时，控制系统使Z向移动部件3停止运动；

C、将连接轴12与转向节24的推拉杆26连接，将定位弯板14滑动至定位位置，将转向节24的后平面与定位弯板14的定位面贴靠，定位完成后将定位弯板14滑动移开，控制系统控制X向移动部件8沿X向往返移动五次，前四次用于使各连接件之间充分磨合，以减少摩擦力，降低误差，通过编码器Ⅱ18得到最后一次X向移动部件8的位移，通过X向负荷传感器11得到最后一次X向移动部件8对X向负荷传感器11的推拉力。位移和推拉力可以通过与控制系统连接的计算机显示出来。此过程中Y向移动部件10沿Y向移动导轨移动。

如图4所示，根据测得的数据，可以计算悬架弹簧的扭转力矩T=F*Rcosα，其中F为X向负荷传感器11测得的推拉力，R为推拉杆26与转向节24的铰接点与减震器23轴线的距离，α为减震器23的旋转角度，α=arcsin(S/R)，S为编码器Ⅱ18测得的X向移动部件8的位移。

上面结合附图对本发明的实施例做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种悬架弹簧扭转力矩试验机，其特征在于：包括工作台（1），所述工作台（1）上安装有Z向加载装置和X向加载装置，所述Z向加载装置包括Z向驱动装置、Z向传动机构、Z向导轨（2）、Z向移动部件（3）和Z向位移测量装置，所述Z向导轨（2）沿竖直方向安装在工作台（1）上，所述Z向移动部件（3）滑动安装在Z向导轨（2）上，所述Z向驱动装置通过Z向传动机构与Z向移动部件（3）连接，Z向移动部件（3）上安装有Z向负荷传感器（4），Z向负荷传感器（4）上安装有压头（5），所述压头（5）上设有定位孔（6），所述Z向位移测量装置用于测量Z向移动部件（3）的位移；所述X向加载装置包括X向驱动装置、X向传动机构、X向导轨（7）、X向移动部件（8）和X向位移测量装置，所述X向导轨（7）沿X向方向安装在工作台（1）上，所述X向移动部件（8）滑动安装在X向导轨（7）上，所述X向驱动装置通过X向传动机构与X向移动部件（8）连接，X向移动部件（8）上沿Y向方向设有Y向导轨（9），所述Y向导轨（9）上滑动安装有Y向移动部件（10），所述Y向移动部件（10）上安装有X向负荷传感器（11），所述X向负荷传感器（11）上安装有连接轴（12），所述X向位移测量装置用于测量X向移动部件（8）的位移；所述工作台（1）上设有定位轴（13），所述定位轴（13）可转动的竖直安装在工作台（1）上。

2.根据权利要求1所述的悬架弹簧扭转力矩试验机，其特征在于：所述工作台（1）上设有定位弯板（14），所述定位弯板（14）滑动安装在工作台（1）上。

3.根据权利要求1所述的悬架弹簧扭转力矩试验机，其特征在于：所述Z向传动机构为滚珠丝杠Ⅰ（15），所述Z向位移测量装置为编码器Ⅰ（16），所述编码器Ⅰ（16）的输入轴通过带传动与滚珠丝杠Ⅰ（15）连接；所述X向传动机构为滚珠丝杠Ⅱ（17），所述X向位移测量装置为编码器Ⅱ（18），所述编码器Ⅱ（18）的输入轴通过带传动与滚珠丝杠Ⅱ（17）连接。

4.根据权利要求1所述的悬架弹簧扭转力矩试验机，其特征在于：所述Z向驱动机构为Z向驱动电机（19），所述X向驱动机构为X向驱动电机（20）。

5.根据权利要求1-4任一所述的悬架弹簧扭转力矩试验机，其特征在于：还包括定位轴套Ⅰ（21）和定位轴套Ⅱ（22），所述定位轴（21）通过轴承安装在定位轴套Ⅰ（21）中，所述定位轴套Ⅱ（22）套设在定位轴套Ⅰ（21）的外部并将定位轴套Ⅰ（21）压紧固定在工作台（1）上。

6.根据权利要求5所述的悬架弹簧扭转力矩试验机，其特征在于：所述定位轴套Ⅱ（22）通过螺栓连接固定在工作台（1）上。

7.一种利用如权利要求1-6任一所述悬架弹簧扭转力矩试验机测试悬架弹簧扭转力矩的方法，包括以下步骤：

A、将减震器（23）与转向节（24）安装在一起，将转向节（24）的下端与定位轴（13）固定连接，减震器（23）的上端套入压头（5）上的定位孔（6）中；

B、控制Z向移动部件（3）下移，Z向移动部件（3）对悬架弹簧（25）施加垂向力，当Z向位移测量装置检测到悬架弹簧（25）的高度达到汽车空载高度并且Z向负荷传感器（4）检测到垂向压力达到汽车空载压力时，控制系统使Z向移动部件（3）停止运动；

C、将连接轴（12）与转向节（24）的推拉杆（26）连接，控制系统控制X向移动部件（8）沿X向往返移动至少两次，通过X向位移测量装置得到最后一次X向移动部件（8）的位移，通过X向负荷传感器（11）得到最后一次X向移动部件（8）对X向负荷传感器（11）的推拉力。

8.根据权利要求7所述的悬架黄扭转力矩的测试方法，其特征在于：所述步骤C中，控制系统控制X向移动部件（8）沿X向往返移动五次，通过X向位移测量装置得到第五次X向移动部件（8）的位移，通过X向负荷传感器（11）得到第五次X向移动部件（8）对X向负荷传感器（11）的推拉力。