CN106092768B - 一种板簧复合受力台架试验机构 - Google Patents

一种板簧复合受力台架试验机构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种板簧复合受力台架试验机构，包括前支座、后支座、卷耳支架、吊耳支架、供试板簧总成、带力臂垫板、销轴、叉形试验力输入轴、垫板、带承载杆下垫板、U型螺栓、上配载及下配载。本发明通过前支座及后支座结构，保证板簧复合受力台架试验机构在试验过程中的安全性；能够实施纵扭、横扭的特性及疲劳试验，且试验精度高。本申请的前支座高于后支座的搭配，使供试板簧总成的姿态和受力与整车安装一致，消除液压缸的水平直线运动对台架试验的影响，不会造成台架试验失真；消除板簧产生纵扭或横扭时产生的扭矩对设备的影响，台架设备寿命长，减少设备的维护和更好，节约成本。

Description

一种板簧复合受力台架试验机构
技术领域
本发明属于板簧检测技术领域，特别是指一种板簧受力台架试验机构。
背景技术
钢板弹簧(简称板簧)在汽车上可以纵置或者横置。横置钢板弹簧因为要传递纵向力，必须设置附加的导向传力装置，使结构复杂、质量加大，所以只在少数轻、微型车上应用。纵置钢板弹簧能传递各种力和力矩，具有导向功能，并且结构简单，故在汽车上得到广泛应用。
纵置钢板弹簧又有对称式与不对称式之分。钢板弹簧中部在车轴(桥)上的固定中心(此处螺栓叫中心螺栓)至钢板弹簧两端卷耳中心之间的距离若相等，则为对称式钢板弹簧；若不相等，则称为不对称式钢板弹簧。多数情况下汽车采用对称式钢板弹簧。由于整车布置上的原因，或者钢板弹簧在汽车上的安装位置不动，又要改变轴距或者通过变化轴距达到改善轴荷分配的目的时，或者为了减小钢板弹簧在车辆在制动时产生的纵扭，有时采用不对称式钢板弹簧。同时，钢板弹簧还有多片簧和少片簧之分，单片钢板弹簧截面还有等截面和变截面之分，多片簧的每片截面基本上是等截面，而少片簧的每片截面大多是变截面。
模拟车辆的运动和运动过程中的钢板弹簧的受力状况对钢板弹簧进行台架试验是汽车产品开发过程中行之有效而科学的方法。在制动或启动时车轮产生的力矩作用于钢板弹簧上，使钢板弹簧纵向变形，这种变形称之为纵扭。在车辆转弯时，在离心力的作用下，车轮产生的力矩作用于钢板弹簧上，使钢板弹簧横向变形，这种变形称之为横扭。因此，在整车运动过程中，钢板弹簧不仅上下受力，而且还受到纵向和侧向的复合作用力和力矩的作用。
现钢板弹簧基本上只做上下受力台架，并且台架试验比较简单，性能试验和可靠性试验项目很少，试验方法也与整车要求不匹配，不能充分把握钢板弹簧的特性和寿命。在短暂的整车试验时又很难充分地了解所设计的钢板弹簧的性能，即使发现问题也来不及更改设计。
汽车悬架中的钢板弹簧是直接涉及到汽车承载能力、舒适性、安全性和操纵稳定性的重要零部件，随着开发车辆的种类越来越多，钢板弹簧的形式也越来越多样而复杂，汽车产品研发的精准度的要求越来越高，对汽车零部件的台架试验的要求也越来越高。因此，必须进行大量的台架试验和整车试验才能设计满足车辆性能和可靠性要求的钢板弹簧，同时，对钢板弹簧的台架试验设备和试验方法要求也越来越高。
如图1所示为现行钢板弹簧的上下受力台架试验装置，是通过销轴将钢板弹簧02两端的卷耳固定在小车01上，然后把压具03放到钢板弹簧02上，在压具03上施加试验力，进行钢板弹簧刚度的检测和耐久性试验。现台架试验装置在试验过程中安全性差；可实施的试验项目少，只能进行刚度检测和简单的疲劳试验，且试验误差也较大；液压缸对钢板弹簧上的压具施加试验力的同时自身受到反作用力的作用，由于对设备的反作用力不稳定，对设备寿命影响大；小车没有固定，不能对钢板弹簧进行纵扭和横扭试验。
发明内容
本发明的目的是提供一种板簧复合受力台架试验机构，以解决现受力台架试验装置不能对钢板弹簧进行纵扭和横扭试验的问题，同时解决现受力台架试验装置的安全性、稳定性、可靠性及试验的精度均不高的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种板簧复合受力台架试验机构，包括前支座、后支座、卷耳支架、吊耳支架、供试板簧总成、带力臂垫板、销轴、叉形试验力输入轴、垫板、带承载杆下垫板、U型螺栓、上配载及下配载；
所述前支座与所述后支座均固定于地面上；所述卷耳支架固定于所述前支座上；所述吊耳支架固定于所述后支座上；
所述供试板簧总成的卷耳通过卷耳轴与所述卷耳支架连接；吊耳通过吊耳轴与所述吊耳支架连接；
所述带力臂垫板设置于所述供试板簧总成的上表面；所述垫板及所述带承载杆下垫板均设置于所述供试板簧总成的下表面；所述带力臂垫板、所述供试板簧总成、所述垫板及所述带承载杆下垫板均通过所述U型螺栓固定连接；
所述叉形试验力输入轴与所述带力臂垫板通过所述销轴连接；
所述上配载及所述下配载均套于所述带承载杆下垫板上。
所述前支座包括前下平板、两个前垂直支撑板及前支撑板；两个所述前垂直支撑板平行固定于所述前下平板与所述前支撑板之间；
在所述前下平板上设置有前地面安装孔；所述前支撑板的上表面设置有两个相互平行的第一凸字形凹槽。
所述卷耳支架包括卷耳支架底座及两个卷耳支撑板；两个所述卷耳支撑板平行且垂直固定于所述卷耳支架底座上；
在所述卷耳支架底座上设置有卷耳支架安装孔；所述卷耳支架安装孔与所述第一凸字形凹槽一一对应；
在每个所述卷耳支撑板上均设置有一个卷耳安装孔。
所述后支座包括后下平板、两个后垂直支撑板及后支撑板；两个所述后垂直支撑板平行固定于所述后下平板与所述后支撑板之间；
在所述后下平板上设置有后地面安装孔；所述后支撑板的上表面设置有两个相互平行的第二凸字形凹槽。
所述吊耳支架包括吊耳支架底座及两个吊耳支撑板；两个所述吊耳支撑板平行且垂直固定于所述吊耳支架底座上；
在所述吊耳支架底座上设置有吊耳支架安装孔；所述吊耳支架安装孔与所述第二凸字形凹槽一一对应；
在每个所述吊耳支撑板上均设置有一个吊耳安装孔。
所述带力臂垫板包括带力臂垫板本体、力臂杆及连接块；所述力臂杆的下端固定于所述带力臂垫板本体上，所述力臂杆的上端固定于所述连接块上；
在所述带力臂垫板本体上设置有U型螺栓过孔；在所述连接块上设置有销轴过孔。
所述销轴包括圆柱形的销轴本体；在所述销轴本体的一端设置有大于所述销轴本体直径的圆柱形的限位部，在所述销轴本体另一端设置有一圈径向凹槽。
所述叉形试验力输入轴包括U型连接头、输入轴及连接部；所述输入轴的一端与所述U型连接头的底部固定连接，所述输入轴的另一端与所述连接部固定连接；
在所述U型连接头的两侧边上各设置有一个销轴孔；所述销轴穿过所述销轴过孔及所述销轴孔，将所述连接块与所述U型连接头连接；
所述连接部的直径大于所述输入轴的直径；在所述连接部上设置有连接孔。
所述垫板包括垫板本体；在所述垫板的中心处设置有圆孔；所述圆孔与所述供试板簧总成的中心螺栓相对。
所述带承载杆下垫板包括下垫板本体、承载杆及托盘；所述承载杆的上端与所述下垫板本体固定连接；在所述承载杆的下端设置有螺纹；所述托盘设置有中心孔；所述托盘通过所述中心孔套于所述承载杆上。
本发明的有益效果是：
本发明通过前支座及后支座结构，保证板簧复合受力台架试验机构在试验过程中的安全性。
本申请的板簧复合受力台架试验机构能够实施纵扭、横扭的特性及疲劳试验，且试验精度高。
本申请的前支座高于后支座的搭配，使供试板簧总成的姿态和受力与整车安装一致，消除液压缸的水平直线运动对台架试验的影响，不会造成台架试验失真；消除板簧产生纵扭或横扭时产生的扭矩对设备的影响，台架设备寿命长，减少设备的维护和更好，节约成本。
附图说明
图1为现行钢板弹簧的上下受力台架试验装置；
图2为本发明结构示意图；
图3图1的Z向俯视图；
图4为图3的A-A剖视图；
图5为图4的B-B剖视图；
图6为图4的C-C剖视图；
图7为图4的D-D剖视图；
图8为图2的叉形试验力输入轴Y向安装示意图。
附图标记说明
01小车，02钢板弹簧，03压具，1前支座，2卷耳支架，3供试板簧总成，4带力臂垫板，5销轴，6叉形试验力输入轴，7垫板，8带承载杆下垫板，9 U型螺栓，10上配载，11下配载，12后支座，13吊耳支架，101前下平板，102前垂直支撑板，103前支撑板，104前地面安装孔，105第一凸字形凹槽，201卷耳支架底座，202卷耳支撑板，203卷耳安装孔，301卷耳，32吊耳，33中心螺栓，41带力臂垫板本体，42力臂杆，43连接块，121后下平板，122后地面安装孔，123后垂直支撑板，124后支撑板，125第二凸字形凹槽，83托盘，131吊耳支架底座，132吊耳支撑板，133吊耳安装孔，321吊耳板，322吊耳轴。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本发明提供一种板簧复合受力台架试验机构，如图2至图8所示，包括前支座1、后支座12、卷耳支架2、吊耳支架13、供试板簧总成3、带力臂垫板4、销轴5、叉形试验力输入轴6、垫板7、带承载杆下垫板8、U型螺栓9、上配载10及下配载11。
所述前支座1与所述后支座12均固定于地面上，在本申请的其它实施例中，可以根据需要，将前支座和后支座固定于试验台上均不影响本申请技术方案的实现；所述卷耳支架2固定于所述前支座1上；所述吊耳支架13固定于所述后支座12上；在本申请中，前支座加上卷耳支架的高度大于后支座加上吊耳支架的高度，这样，将供试板簧总成连接于卷耳支架及吊耳支架上时，供试板簧总成的姿态与安装在整车时相同，利于试验的准确。
所述前支座1包括前下平板101、两个前垂直支撑板102及前支撑板103；两个所述前垂直支撑板102平行固定于所述前下平板101与所述前支撑板103之间；前垂直支撑板起到支撑和提高设备高度的作用。
在所述前下平板101上设置有四个前地面安装孔104用于将前支座固定于地面上；所述前支撑板103的上表面设置有两个相互平行的第一凸字形凹槽105。
所述卷耳支架2包括卷耳支架底座201及两个卷耳支撑板202；两个所述卷耳支撑板平行且垂直固定于所述卷耳支架底座上。
在所述卷耳支架底座上设置有两个卷耳支架安装孔；所述卷耳支架安装孔与所述第一凸字形凹槽一一对应；在装配时，将螺栓头部塞入第一凸字形凹槽内，螺栓杆穿过卷耳支架安装孔后用螺母将卷耳支架与前支座固定连接。
在每个所述卷耳支撑板上均设置有一个卷耳安装孔203。
所述后支座12包括后下平板121、两个后垂直支撑板123及后支撑板124；两个所述后垂直支撑板123平行固定于所述后下平板121与所述后支撑板124之间；后垂直支撑板起到支撑和提高设备高度的作用。
在所述后下平板121上设置有四个后地面安装孔122，用于将后支座固定于地面上；所述后支撑板的上表面设置有两个相互平行的第二凸字形凹槽125。
所述吊耳支架13包括吊耳支架底座131及两个吊耳支撑板132；两个所述吊耳支撑板平行且垂直固定于所述吊耳支架底座上。
在所述吊耳支架底座上设置有吊耳支架安装孔；所述吊耳支架安装孔与所述第二凸字形凹槽一一对应；在装配时，将螺栓的头部塞入第二凸字形凹槽内，螺栓的杆部穿过吊耳支架安装孔后用螺母固定，将吊耳支架与后支座固定连接。
在每个所述吊耳支撑板上均设置有一个吊耳安装孔133。
所述供试板簧总成的卷耳301通过卷耳轴与所述卷耳支架连接；所述吊耳32通过吊耳轴322与所述吊耳支架13连接；在本申请中，供试板簧总成仅是示例，代表着各式各样不同形式的纵置板簧，两端带有卷耳301，卷耳内装有衬套，供试板簧总成可以是一片，也可以由两片、三片或多片叠加在一起，然后用中心螺栓31固定在一起，片与片之间装有减摩垫，减少板间摩擦，降低板簧动态刚度，为了防止片与片之间，板簧上装有卡箍，这些都是板簧总成的一般特征，也是现技术板簧的结构。另外，板簧后端一般通过吊耳32装在整车上，本申请的吊耳32只是示例，吊耳32由两个吊耳板321、吊耳轴322组成，两个吊耳板321两端均有一个吊耳过孔和一个吊耳轴铆压孔，将吊耳轴322铆压在铆压孔后形成吊耳；在装配时，两个吊耳板与两个吊耳支撑板卡接后，使吊耳过孔与吊耳安装孔相对，将螺栓穿过吊耳过孔及吊耳安装孔后用螺栓固定。
所述带力臂垫板4设置于所述供试板簧总成3的上表面；所述垫板7及所述带承载杆下垫板8均设置于所述供试板簧总成3的下表面；所述带力臂垫板4、所述供试板簧总成3、所述垫板7及所述带承载杆下垫板8均通过所述U型螺栓9固定连接；所述叉形试验力输入轴与所述带力臂垫板通过所述销轴连接；所述上配载及所述下配载均套于所述带承载杆下垫板上。
所述带力臂垫板4包括带力臂垫板本体41、力臂杆42及连接块43；所述力臂杆的下端固定于所述带力臂垫板本体上，所述力臂杆的上端固定于所述连接块上。
在所述带力臂垫板本体上设置有四个U型螺栓过孔，用于穿过两个第一U型螺栓的头部；在所述连接块上设置有销轴过孔。
所述销轴包括圆柱形的销轴本体；在所述销轴本体的一端设置有大于所述销轴本体直径的圆柱形的限位部，在所述销轴本体另一端设置有一圈径向凹槽，用于装卡簧。
所述叉形试验力输入轴包括U型连接头、输入轴及连接部；所述输入轴的一端与所述U型连接头的底部固定连接，所述输入轴的另一端与所述连接部固定连接。
在所述U型连接头的两侧边上各设置有一个销轴孔；所述销轴穿过所述销轴过孔及所述销轴孔，将所述连接块与所述U型连接头连接。
所述连接部的直径大于所述输入轴的直径；在所述连接部上设置有连接孔，用于同动力气缸的气缸杆固定连接。
所述垫板包括垫板本体，在本申请中，垫板本体为长方形等厚钢板；在所述垫板的中心处设置有圆孔；所述圆孔与所述供试板簧总成的中心螺栓相对，用于避免垫板与中心螺栓干涉。
所述带承载杆下垫板8包括下垫板本体，在本申请中，下垫板本体为长方形；在所述下垫板本体上设置有用于避免与供试板簧总成的中心螺栓干涉的圆孔、承载杆及托盘83；所述承载杆的上端与所述下垫板本体固定连接；在所述承载杆的下端设置有螺纹；所述托盘设置有中心孔；所述托盘通过所述中心孔套于所述承载杆上。
将带力臂垫板4的圆孔对准供试板簧总成3上的中心螺栓33，并将带力臂垫板4压在供试板簧总成3的上面，同样分别将垫板7、带承载杆下垫板8压在供试板簧总成3的下面，然后用两个U形螺栓9从下往上穿过带力臂垫板4上的螺栓过孔，用螺母拧紧，将带力臂垫板4、垫板7、带承载杆下垫板8、供试板簧总成3固定在一起。
板簧复合受力台架试验机构一般安装在带安装槽的金属地平上，先用螺栓穿过前地面安装孔将前支座固定在金属地平上，再将四个螺栓头塞入前支座的第一凸字形凹槽内，让螺栓穿过卷耳支架安装孔后用螺母拧紧，将卷耳支架固定在前支座的上平面上，同样，先用螺栓穿过后地面安装孔将后支座固定在金属地平上，再将四个螺栓头塞入后支座的第二凸字形凹槽内，让螺栓穿过吊耳支架安装孔后用螺母拧紧，将吊耳支架固定在后支座的上平面上。
用螺栓穿过卷耳支架上的卷耳安装孔和供试板簧总成的卷耳中心孔，将供试板簧总成前端固定在卷耳支架上。
将一个吊耳上的吊耳轴穿过吊耳支架上的吊耳安装孔，将一个吊耳上的吊耳轴穿过供试板簧总成的后卷耳中心孔，让两个吊耳上的吊耳轴分别穿过对方的过孔，分别拧紧螺母固定。
托起上配载和下配载，使带承载杆下垫板上的承载杆穿过上配载和下配载，装上托盘，拧上螺母。
将销轴分别穿过叉形试验力输入轴的销轴孔和带力臂垫板上的销轴过孔，用卡簧卡在销轴上的凹槽内，再将叉形试验力输入轴上的连接部与液压缸连接起来，完成本发明的安装。
工作原理
在托盘上加上配载和下配载，达到上下指定力，液压缸通过叉形试验力输入轴沿X方向输入水平试验力，作用在带力臂垫板的力臂杆上产生力矩，使供试板簧总成产生纵扭，同样，液压缸通过叉形试验力输入轴沿Y方向输入水平试验力，作用在带力臂垫板的力臂杆上产生力矩，使供试板簧总成产生横扭，这样，就模仿板簧在整车运动时，在受到上下载荷的作用同时，在制动或启动时产生的纵扭，在转弯时产生的横扭。
如果将叉形试验力输入轴直接固定在带力臂垫板的力臂杆上，液压缸的水平直线运动也妨碍了板簧受力矩作用后的变形和运动，使台架试验失真，同时，板簧的倾斜产生的扭矩影响液压缸的工作和使用寿命。叉形试验力输入轴通过销轴连接到带力臂垫板的力臂杆上，就消除液压缸的水平直线运动对台架试验的影响，不会造成台架试验失真，而且不会影响设备，同时充分保证了台架试验稳定可靠。
前支座和后支座高低搭配，模仿供试板簧总成在车辆上的安装状态，使供试板簧总成的姿态和受力与整车安装一致。
以上所述仅是本发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种板簧复合受力台架试验机构，其特征在于：包括前支座、后支座、卷耳支架、吊耳支架、供试板簧总成、带力臂垫板、销轴、叉形试验力输入轴、垫板、带承载杆下垫板、U型螺栓、上配载及下配载；
所述前支座与所述后支座均固定于地面上；所述卷耳支架固定于所述前支座上；所述吊耳支架固定于所述后支座上；
所述供试板簧总成的卷耳通过卷耳轴与所述卷耳支架连接；吊耳通过吊耳轴与所述吊耳支架连接；
所述带力臂垫板设置于所述供试板簧总成的上表面；所述垫板及所述带承载杆下垫板均设置于所述供试板簧总成的下表面；所述带力臂垫板、所述供试板簧总成、所述垫板及所述带承载杆下垫板均通过所述U型螺栓固定连接；
所述叉形试验力输入轴与所述带力臂垫板通过所述销轴连接；
所述上配载及所述下配载均套于所述带承载杆下垫板上。
2.根据权利要求1所述的板簧复合受力台架试验机构，其特征在于：所述前支座包括前下平板、两个前垂直支撑板及前支撑板；两个所述前垂直支撑板平行固定于所述前下平板与所述前支撑板之间；
在所述前下平板上设置有前地面安装孔；所述前支撑板的上表面设置有两个相互平行的第一凸字形凹槽。
3.根据权利要求2所述的板簧复合受力台架试验机构，其特征在于：所述卷耳支架包括卷耳支架底座及两个卷耳支撑板；两个所述卷耳支撑板平行且垂直固定于所述卷耳支架底座上；
在所述卷耳支架底座上设置有卷耳支架安装孔；所述卷耳支架安装孔与所述第一凸字形凹槽一一对应；
在每个所述卷耳支撑板上均设置有一个卷耳安装孔。
4.根据权利要求1所述的板簧复合受力台架试验机构，其特征在于：所述后支座包括后下平板、两个后垂直支撑板及后支撑板；两个所述后垂直支撑板平行固定于所述后下平板与所述后支撑板之间；
在所述后下平板上设置有后地面安装孔；所述后支撑板的上表面设置有两个相互平行的第二凸字形凹槽。
5.根据权利要求4所述的板簧复合受力台架试验机构，其特征在于：所述吊耳支架包括吊耳支架底座及两个吊耳支撑板；两个所述吊耳支撑板平行且垂直固定于所述吊耳支架底座上；
在所述吊耳支架底座上设置有吊耳支架安装孔；所述吊耳支架安装孔与所述第二凸字形凹槽一一对应；
在每个所述吊耳支撑板上均设置有一个吊耳安装孔。
6.根据权利要求1所述的板簧复合受力台架试验机构，其特征在于：所述带力臂垫板包括带力臂垫板本体、力臂杆及连接块；所述力臂杆的下端固定于所述带力臂垫板本体上，所述力臂杆的上端固定于所述连接块上；
在所述带力臂垫板本体上设置有U型螺栓过孔；在所述连接块上设置有销轴过孔。
7.根据权利要求1所述的板簧复合受力台架试验机构，其特征在于：所述销轴包括圆柱形的销轴本体；在所述销轴本体的一端设置有大于所述销轴本体直径的圆柱形的限位部，在所述销轴本体另一端设置有一圈径向凹槽。
8.根据权利要求6所述的板簧复合受力台架试验机构，其特征在于：所述叉形试验力输入轴包括U型连接头、输入轴及连接部；所述输入轴的一端与所述U型连接头的底部固定连接，所述输入轴的另一端与所述连接部固定连接；
在所述U型连接头的两侧边上各设置有一个销轴孔；所述销轴穿过所述销轴过孔及所述销轴孔，将所述连接块与所述U型连接头连接；
所述连接部的直径大于所述输入轴的直径；在所述连接部上设置有连接孔。
9.根据权利要求1所述的板簧复合受力台架试验机构，其特征在于：所述垫板包括垫板本体；在所述垫板的中心处设置有圆孔；所述圆孔与所述供试板簧总成的中心螺栓相对。
10.根据权利要求1所述的板簧复合受力台架试验机构，其特征在于：所述带承载杆下垫板包括下垫板本体、承载杆及托盘；所述承载杆的上端与所述下垫板本体固定连接；在所述承载杆的下端设置有螺纹；所述托盘设置有中心孔；所述托盘通过所述中心孔套于所述承载杆上。
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