CN105865928B - 轮胎三向刚度实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮胎三向刚度实验装置，包括底座、对称安装在底座上的两套门形框架、横梁、动态加载装置、支撑装置和夹紧装置，所述两套门形框架借助于螺栓固定安装在底座两端，两套门形框架顶部固定安装横梁，横梁中部设有向下的动态加载装置，所述支撑装置固定安装在底座中部、且位于动态加载装置正下方，所述夹紧装置固定安装在两套门形框架内侧；通过更换作动头及调节轮胎实验位置，实现在一套装置上对不同型号轮胎的垂向、纵向和侧向动态刚度的测量；所安装的直线位移传感器，可以测得在各个方向上位移的大小，力传感器可以测得在各个方向上受力的大小，从而计算出各个方向上的动态刚度；与现有实验装置相比，结构简单、操作方便、成本低。

Description

轮胎三向刚度实验装置

技术领域

本发明涉及轮胎力学特性分析技术领域，尤其涉及一种轮胎三向刚度实验装置。

背景技术

轮胎刚度，尤其轮胎动态刚度，是反映轮胎力学特性的重要参数，在汽车结构设计及其动力学性能分析方面具有重要的意义。

目前，在轮胎刚度实验中，多是根据国家标准施加静载，继而测量轮胎的垂向、纵向和侧向静刚度。通过三向动态加载，测量轮胎三向动态刚度的实验机尚不多见。现有的三向动态刚度实验装置，通过多层工作台和多个伺服电机实现三向动态加载，实验过程中轮胎的位置不动，实验装置的加载部件较多，结构复杂，成本较高，而且对各个方向的运动控制难度大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种轮胎三向刚度实验装置，能够同时进行轮胎的垂向、纵向和侧向动态刚度的测量，只有一个动态加载装置，通过变换轮胎的实验位置，在一套装置上完成轮胎的三向动态刚度测量，结构简单、操作方便、成本低。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种轮胎三向刚度实验装置，包括底座、对称安装在底座上的两套门形框架、横梁、动态加载装置、支撑装置和夹紧装置，所述两套门形框架借助于螺栓固定安装在底座两端，两套门形框架顶部固定安装横梁，横梁中部设有向下的动态加载装置，所述支撑装置固定安装在底座中部、且位于动态加载装置正下方，所述夹紧装置固定安装在两套门形框架内侧。

所述夹紧装置包括两根平行安装在底座顶面的导轨和两套对称安装的推板机构，所述导轨的延伸方向与横梁的延伸方向垂直，两套推板机构分设在导轨两端，所述推板机构包括固定板、移动板、齿轮组、丝杠和推杆，所述固定板借助于螺栓安装在两套门形框架同一侧的两根立柱外侧，移动板位于两套门形框架同一侧的两根立柱内侧、且移动板下边缘设有与导轨滑动配合的缺口，所述齿轮组安装在固定板外侧，齿轮组包括一套主动齿轮、四套传动齿轮和四套螺纹齿轮，四套传动齿轮借助于齿轮轴和轴承安装在固定板外侧、且相对于主动齿轮的轴线呈矩形布设，传动齿轮与主动齿轮啮合，每套传动齿轮啮合一套螺纹齿轮，螺纹齿轮借助于轴承安装在固定板上，每套螺纹齿轮内侧的螺纹孔均配套安装一根丝杠，每根丝杠末端连接一根推杆，推杆末端借助于球型铰链与移动板外侧面连接。

所述动态加载装置包括竖向安装在横梁上的液压缸与安装在液压缸活塞杆端部的直线位移传感器和第一力传感器，液压缸活塞杆端部还设有用于连接作动头的转接螺母。

所述支撑装置包括竖向安装在底座中部的千斤顶和安装在千斤顶活塞杆端部的支撑板。

所述主动齿轮同轴安装手轮。

所述移动板上设有用于通过法兰轴连接轮胎的通孔，位于左侧的移动板内侧面设有第二力传感器。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：通过更换作动头及调节轮胎实验位置，实现在一套装置上对不同型号轮胎的垂向、纵向和侧向动态刚度的测量；本发明的动态加载装置布有直线位移传感器，可以测得在各个方向上位移的大小，第一力传感器可以测得在各个方向上受力的大小，从而可计算出各个方向上的动态刚度；本发明的作动头与动态加载装置通过螺钉连接，能够根据不同实验要求进行更换；本发明推杆的动力通过直齿圆柱齿轮传递，可以保障传动的稳定性和准确性；本发明的移动板通过两个导轨导向，四根均匀布置的推杆施力，可以保障移动板的准确平动，与现有实验装置相比，结构简单、操作方便、成本低。

附图说明

图1是测量轮胎垂向动态刚度时的轴测图；

图2是测量轮胎垂向动态刚度时的主视图；

图3是测量轮胎纵向动态刚度时的主视图；

图4是测量轮胎侧向动态刚度时的主视图；

图5是齿轮组结构示意图；

图6是螺纹齿轮安装结构示意图；

图7是推杆安装结构示意图；

图8是底座结构示意图；

在附图中：1、动态加载装置，2、推杆，3、底座，4、固定板，5、移动板，6、法兰轴，7、导轨，8、主动齿轮，9、传动齿轮，10、螺纹齿轮，11、手轮，12、立柱，13、纵梁，14、横梁，15、支撑板，16、垂纵向作动头，17、侧向作动头，18、直线位移传感器，19、第一力传感器，20、第二力传感器，21、轮胎，22、地脚螺栓孔，23地脚螺栓耳，24、限位槽，25、角接触球轴承，26、轴承盖，27、丝杠，28、球型头，29、套筒，30、扣盖。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本发明公开了一种轮胎三向刚度实验装置，包括底座3、对称安装在底座3(参见附图8)上的两套门形框架、横梁14、动态加载装置1、支撑装置和夹紧装置，所述两套门形框架借助于螺栓固定安装在底座3两端，两套门形框架顶部固定安装横梁14，横梁14中部设有向下的动态加载装置1，所述支撑装置固定安装在底座3中部、且位于动态加载装置1正下方，所述夹紧装置固定安装在两套门形框架内侧，为了方便安装，本发明的底座为长方体板状结构，其四角均设有地脚螺栓耳23，地脚螺栓耳23中部设置地脚螺栓孔22，安装时直接通过地脚螺栓固定即可。

所述夹紧装置包括两根平行安装在底座3顶面的导轨7和两套对称安装的推板机构，所述导轨7的延伸方向与横梁14的延伸方向垂直，两套推板机构分设在导轨7两端，所述推板机构包括固定板4、移动板5、齿轮组、丝杠27和推杆2，所述固定板4借助于螺栓安装在两套门形框架同一侧的两根立柱12外侧，移动板5位于两套门形框架同一侧的两根立柱12内侧、且移动板5下边缘设有与导轨7滑动配合的缺口，所述齿轮组安装在固定板4外侧，齿轮组(参见附图5)包括一套主动齿轮8、四套传动齿轮9和四套螺纹齿轮10，四套传动齿轮9借助于齿轮轴和轴承安装在固定板4外侧、且相对于主动齿轮8的轴线呈矩形布设，传动齿轮9与主动齿轮8啮合，每套传动齿轮9啮合一套螺纹齿轮10，螺纹齿轮10借助于轴承安装在固定板4上，每套螺纹齿轮10内侧的螺纹孔均配套安装一根丝杠27(参见附图6)，每根丝杠27末端连接一根推杆2，推杆2末端借助于球型铰链与移动板5外侧面连接，该球型铰链包括球型头28、套筒29和扣盖30(如图7所示)。

所述动态加载装置1包括竖向安装在横梁14上的液压缸与安装在液压缸活塞杆端部的直线位移传感器18和第一力传感器19，液压缸活塞杆端部还设有用于连接作动头的转接螺母，动态加载装置在使用过程中可以根据实验要求更换垂纵向作动头16或侧向作动头17；所述支撑装置包括竖向安装在底座3中部的千斤顶和安装在千斤顶活塞杆端部的支撑板15；所述主动齿轮8同轴安装手轮11；所述移动板5上设有用于通过法兰轴6连接轮胎的通孔，位于左侧的移动板5内侧面设有第二力传感器20。

在具体应用过程中，将本发明的轮胎三向动态刚度实验装置移动到合适位置，使底座3与地面接触，并通过地脚螺栓固定；更换动态加载装置1上的作动头，通过螺钉将作动头固定安装在活塞杆端部；转动手轮11，通过主动齿轮8、传动齿轮9和螺纹齿轮10带动丝杠27转动；两侧推杆2平行移动，调整移动板5的位置；若测试轮胎21的垂向动态刚度，将垂纵向作动头16连接在动态加载装置1上，使法兰轴6与轮胎21通过螺栓固接，将法兰轴6置于两侧移动板5的定位孔中，调节移动板5的位置，使轮胎21位于动态加载装置1的正下方(参见附图1-2)；若测试轮胎21的纵向动态刚度，作动头不变，将固接有轮胎21的法兰轴6于水平面内逆时针转过90度，调节支撑板15的高度，使轮胎21的胎面与力传感器20延伸板相切接触，转动手轮11使两移动板5夹紧轮胎21，降下支撑板15(参见附图3)，若测试轮胎21的侧向动态刚度，更换侧向作动头17与动态加载装置1连接，将法兰轴6于前视面内逆时针转过90度，使法兰轴6与侧向作动头17同轴，调节支撑板15的高度，使轮胎21的胎面中心与第二力传感器20在同一水平面，转动手轮11使两移动板5夹紧轮胎21，降下支撑板15(参见附图4)，动态加载装置1通过其作动头对轮胎21进行动态激励，布置在动态加载装置1上的直线位移传感器18可以测得轮胎在各方向上位移的大小，第一力传感器19可以测得轮胎在各方向上动态激励的大小，从而可计算得出轮胎的各向动态刚度。

本发明通过更换作动头及调节轮胎实验位置，实现在一套装置上对不同型号轮胎的垂向、纵向和侧向动态刚度的测量；本发明的动态加载装置布有直线位移传感器，可以测得在各个方向上位移的大小，第一力传感器可以测得在各个方向上受力的大小，从而计算出各个方向上的动态刚度；本发明的作动头与动态加载装置通过螺钉连接，能够根据不同实验要求进行更换；本发明推杆的动力通过直齿圆柱齿轮传递，可以保障传动的稳定性和准确性；本发明的移动板通过两个导轨导向，四根均匀布置的推杆施力，可以保障移动板的准确平动，与现有实验装置相比，结构简单、操作方便、成本低。

Claims (6)

1.一种轮胎三向刚度实验装置，其特征在于：包括底座(3)、对称安装在底座(3)上的两套门形框架、横梁(14)、动态加载装置(1)、支撑装置和夹紧装置，所述两套门形框架借助于螺栓固定安装在底座(3)两端，两套门形框架顶部固定安装横梁(14)，横梁(14)中部设有向下的动态加载装置(1)，所述支撑装置固定安装在底座(3)中部、且位于动态加载装置(1)正下方，所述夹紧装置固定安装在两套门形框架内侧；所述夹紧装置包括两根平行安装在底座(3)顶面的导轨(7)和两套对称安装的推板机构，所述导轨(7)的延伸方向与横梁(14)的延伸方向垂直，两套推板机构分设在导轨(7)两端，所述推板机构包括固定板(4)、移动板(5)齿轮组、丝杠(27)和推杆(2)，所述固定板(4)借助于螺栓安装在两套门形框架同一侧的两根立柱(12)外侧，移动板(5)位于两套门形框架同一侧的两根立柱(12)内侧、且移动板(5)下边缘设有与导轨(7)滑动配合的缺口，所述齿轮组安装在固定板(4)外侧。

2.根据权利要求1所述的轮胎三向刚度实验装置，其特征在于：齿轮组包括一套主动齿轮(8)、四套传动齿轮(9)和四套螺纹齿轮(10)，四套传动齿轮(9)借助于齿轮轴和轴承安装在固定板(4)外侧、且相对于主动齿轮(8)的轴线呈矩形布设，传动齿轮(9)与主动齿轮(8)啮合，每套传动齿轮(9)啮合一套螺纹齿轮(10)，螺纹齿轮(10)借助于轴承安装在固定板(4)上，每套螺纹齿轮(10)内侧的螺纹孔均配套安装一根丝杠(27)，每根丝杠(27)末端连接一根推杆(2)，推杆(2)末端借助于球型铰链与移动板(5)外侧面连接。

3.根据权利要求1所述的轮胎三向刚度实验装置，其特征在于：所述动态加载装置(1)包括竖向安装在横梁(14)上的液压缸与安装在液压缸活塞杆端部的直线位移传感器(18)和第一力传感器(19)，液压缸活塞杆端部还设有用于连接作动头的转接螺母。

4.根据权利要求1所述的轮胎三向刚度实验装置，其特征在于：所述支撑装置包括竖向安装在底座(3)中部的千斤顶和安装在千斤顶活塞杆端部的支撑板(15)。

5.根据权利要求2所述的轮胎三向刚度实验装置，其特征在于：所述主动齿轮(8)同轴安装手轮(11)。

6.根据权利要求5所述的轮胎三向刚度实验装置，其特征在于：所述移动板(5)上设有用于通过法兰轴(6)连接轮胎的通孔，位于左侧的移动板(5)内侧面设有第二力传感器(20)。