CN106596142B - 一种用于测量轮胎与路面间相互作用力的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于测量轮胎与路面间相互作用力的试验装置，包括动力单元、侧向力调控单元、垂向力调控单元、轮胎试验单元、第一轴和侧壁，所述的侧壁垂直水平面放置，所述的动力单元和轮胎试验单元间通过轮胎轴连接，所述的垂向力调控单元安装在第一轴上，所述的侧向力调控单元一端安装在动力单元上，侧向力调控单元另一端安装在侧壁上；本发明同时测量出轮胎与地面间的切向反作用力、侧向反作用力和垂向反作用力，在研究轮胎性能方面提供了很大的便利；本发明大大简化了结构，为测量不同系列轮胎与地面间相互作用力方面提供了很大的便捷。
Description
技术领域
本发明属于汽车轮胎实验技术领域，具体涉及一种用于测量轮胎与路面间相互作用力的试验装置。
背景技术
在轮胎受力分析领域中，轮胎与地面间的相互作用力的大小，对汽车的制动性、通过性、牵引性、安全性、舒适性、操稳性和节能经济性等都具有重要的理论意义。
然而，现阶段国内外学者及专家也都对此有着一定程度的研究，并且取得了相应的成果，但造价都比较昂贵，结构也比较复杂，质量大且无法达成大批量的生产。传统的试验台在测量轮胎与地面之间的相互作用力时，往往只能测量单一的相互作用力，且其测量条件较为苛刻测量结果误差较大，传统的试验台的传动机构采用齿轮传动，这也将带来成本的提高和整体结构的寿命的降低，同时传统的试验台在测量不同系列轮胎与地面间作用力时操作较为复杂。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于测量轮胎与路面间相互作用力的试验装置，提出了一种结构简单，价格经济且能满足基本使用要求试验台，解决现有技术操作复杂，成本高和使用寿命低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种用于测量轮胎与路面间相互作用力的试验装置，包括动力单元、侧向力调控单元、垂向力调控单元、轮胎试验单元、第一轴和侧壁；
所述的动力单元包括电动机、第二轴、减速装置、动力盒、第一轴承、第一支柱和导槽，所述的电动机通过第二轴连接有减速装置的一端，所述的减速装置的另一端安装在第一轴上，所述的电动机、第二轴和减速装置均安装在动力盒中，所述的动力盒通过第一支柱和导槽支撑，所述的第一支柱安装在导槽的槽体中，使第一支柱在导槽中沿第一轴的轴向滑动，所述的动力盒壁与第一轴的接触处安装有第一轴承；
所述的侧向力调控单元包括调节杆和弹性部件，所述的侧壁上加工有孔，所述的调节杆安装在侧壁的孔中，所述的弹性部件安装在调节杆和动力盒壁间，通过移动调节杆来改变弹性部件的压紧程度；
所述的垂向力调控单元包括第二轴承和负重部件，所述的第二轴承安装在第一轴上，所述的负重部件连接在第二轴承上；
所述的轮胎试验单元包括滚筒，第三轴，第三轴承，轴承座套，压力传感器和第二支柱，所述的滚筒安装在第三轴的中部，所述的第三轴的两端部均安装有第三轴承，滚筒的轴线和第一轴的轴线平行，所述的第三轴承上均套装有轴承座套，轴承座套通过第二支柱支撑；所述的轴承座套中安装有多个压力传感器，其中一个压力传感器安装在第三轴端面的中心位置，其余的多个压力传感器沿第三轴承周向均匀分布；
所述的动力单元的减速装置安装第一轴的一端，第一轴的另一端开放，用于安装轮胎，所述的垂向力调控单元通过第二轴承安装在第一轴上；所述的侧向力调控单元通过弹性部件安装在动力单元的动力盒外壁上，侧向力调控单元另一端通过调节杆安装在侧壁上，所述的侧壁垂直水平面放置；所述的轮胎试验单元置于第一轴的下方，在实验中使滚筒与轮胎相切；
本发明还有如下区别技术特征：
所述的导槽为U型槽，在U型槽的两个槽边上设有限位板，所述的两个限位板朝两者相接近的方向延伸，第一支柱配合安装在导槽上，使试验装置可沿着导槽滑动。
所述的导槽和第二支柱安装在底板上，使整个试验装置可移动。
所述的减速装置为V带传动减速装置，V带传动减速装置包括大带轮、小带轮和带，大带轮安装在第一轴上，小带轮安装在第二轴上，大带轮与小带轮通过带连接。
沿所述的第三轴承周向均匀分布的压力传感器至少为四个。
所述的调节杆为螺钉。
所述的弹性部件为弹簧。
所述的第二轴承上套接有第二轴承套，负重部件安装在第二轴承套上。
所述的负重部件为容器，通过增加容器中容纳物的质量来改变垂向力的大小。
所述的负重部件靠近第一轴的中间位置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明装置通过侧向力调控单元的调节杆和弹性部件来改变轮胎与滚筒间的侧向反作用力，通过改变电动机转速来实现改变轮胎与滚筒间的切向反作用力，通过改变负重部件的大小来改变轮胎与滚筒间的垂向反作用力，并通过在轴承座套的不同位置布置压力传感器来测量侧向反作用力、切向反作用力和垂向反作用力，在研究轮胎性能方面提供了很大的便利。
(2)本发明的传动方式优选带传动，在满足性能测试方面的要求的同时，也降低了成本提高了试验台整体的寿命。
(3)本发明测量大大简化了结构，为测量不同系列轮胎与地面间相互作用力方面提供了很大的便捷。
附图说明
图1为本发明试验装置整体结构简图。
图2为本发明导槽结构简图。
图3为本发明压力传感器安装侧视图。
图4为本发明压力传感器安装正视图。
图5为本发明V带减速装置示意图。
附图中各标号的含义：1-动力单元，2-侧向力调控单元，3-垂向力调控单元，4-轮胎试验单元，5-第一轴，6-侧壁，7-底板；
(1-1)-电动机，(1-2)-第二轴，(1-3)-减速装置，(1-4)-动力盒，(1-5)-第一轴承，(1-6)-第一支柱，(1-7)-导槽，(1-8)-第四轴承；
(1-3-1)-大带轮，(1-3-2)-小带轮，(1-3-3)-带；
(2-1)-调节杆，(2-2)-弹性部件；
(3-1)-第二轴承，(3-2)-负重部件，(3-3)-轴承套；
(4-1)-滚筒，(4-2)-第三轴，(4-3)-第三轴承，(4-4)-轴承座套，(4-5)-压力传感器，(4-6)-第二支柱；
(6-1)-孔。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
本发明的试验装置中的动力单元包括电动机1-1、第二轴1-2、减速装置1-3、动力盒1-4、第一轴承1-5、第一支柱1-6和导槽1-7，其中导槽的作用为：使试验装置可沿着导槽滑动；
动力单元的作用：输出动力，通过输出转矩到第一轴5，第一轴5再将转矩传递给轮胎和滚筒。
侧向力调控单元包括调节杆2-1和弹性部件2-2，其中，弹性部件2-2安装在调节杆2-1和动力盒1-4壁间，通过改变弹性部件的弹性作用力来模型实际车辆因风力而产生的侧向作用力；
侧向力调控单元的作用：通过移动调节杆来改变弹性部件2-2的压紧程度，模拟本发明的试验装置在受到侧向风力的情况下轮胎与滚筒间的侧向反作用力。
垂向力调控单元包括第二轴承3-1和负重部件3-2，其中，第二轴承用于将负重部件3-2支撑在第一轴上，模拟实际车桥中的悬架；
垂向力调控单元的作用：通过改变负重部件3-2的重量来改变轮胎与滚筒4-1间的垂向反作用。
负重部件3-2一般位于第一轴5的中部，首先，轮胎中部的安装位置接近实际车桥中悬架的安装位置，能更好的模拟轮胎的垂直载荷的情况；其次如果负重的安装位置太靠近动力单元侧，需要很大的负荷才能提供一定垂直载荷时，载荷过大时将会直接影响轴承及轮胎轴的寿命，随着位置越靠近中间负荷随之减小，这也将很大程度上提高试验台整体的寿命；同时安装位置也不宜太靠近轮胎侧，在试验台工作时，负重容器的轻微摆动和轮胎及滚筒的高速转动可能产生运动干涉，进而产生危险事故；因此本方案中负重部件的最佳安装位置在轮胎轴的中部位置；
轮胎试验单元包括滚筒4-1，第三轴4-2，第三轴承4-3，轴承座套4-4，压力传感器4-5和第二支柱4-6，其中，安装第三轴4-2端面的中心位置的压力传感器的作用：用于测量所受的侧向反作用力；沿第三轴承4-3周向均匀分布的多个压力传感器的作用：用于测量轮胎与滚筒间的垂向反作用力和切向反作用力。
轮胎试验单元的作用：通过改变电动机1-1的转速来实现改变轮胎与滚筒4-1之间的切向反作用力；
本试验装置中还设有底板7，导槽1-7和第二支柱4-6安装在底板7上，方便整个试验装置的整体移动。
本试验装置中的减速装置1-3优选V带传动减速装置，V带传动减速装置包括大带轮1-3-1、小带轮1-3-2和带1-3-3，大带轮1-3-1安装在第一轴5上，小带轮1-3-2安装在第二轴1-2上，大带轮1-3-1与小带轮1-3-2通过带1-3-3连接；在满足性能测试方面的要求的同时，也降低了成本提高了试验台整体的寿命。
本发明的负重部件3-2为容器，通过增加容器中容纳物的质量来改变垂向力的大小，增减重量方便快速。
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1
本实施例给出一种用于测量轮胎与路面间相互作用力的试验装置，包括动力单元、侧向力调控单元、垂向力调控单元、轮胎试验单元、第一轴5和侧壁6；
动力单元包括电动机1-1、第二轴1-2、减速装置1-3、动力盒1-4、第一轴承1-5、第一支柱1-6和导槽1-7，所述的电动机1-1通过第二轴1-2连接有减速装置1-3的一端，所述的减速装置1-3的另一端安装在第一轴5上，所述的电动机1-1、第二轴1-2和减速装置1-3均安装在动力盒1-4中，所述的动力盒1-4通过第一支柱1-6和导槽1-7支撑，所述的第一支柱1-6安装在导槽1-7的槽体中，使第一支柱1-6在导槽1-7中沿第一轴5的轴向滑动，所述的动力盒1-4壁与第一轴5的接触处安装有第一轴承1-5；
侧向力调控单元包括调节杆2-1和弹性部件2-2，调节杆2-1为螺钉，弹性部件2-2为弹簧，侧壁6上加工有孔6-1，调节杆2-1安装在侧壁6的孔6-1中，弹性部件2-2安装在调节杆2-1和动力盒1-4壁间，通过移动调节杆2-1来改变弹性部件2-2的压紧程度；
垂向力调控单元包括第二轴承3-1和负重部件3-2，第二轴承3-1安装在第一轴5上，负重部件3-2连接在第二轴承3-1上；第二轴承3-1上套接有第二轴承套3-3，负重部件3-2安装在第二轴承套3-3上，负重部件3-2为容器，通过增加容器中容纳物的质量来改变垂向力的大小，负重部件3-2位于第一轴5的中间位置。
轮胎试验单元包括滚筒4-1，第三轴4-2，第三轴承4-3，轴承座套4-4，压力传感器4-5和第二支柱4-6，所述的滚筒4-1安装在第三轴4-2的中部，所述的第三轴4-2的两端部均安装有第三轴承4-3，滚筒4-1的轴线和第一轴5的轴线平行，所述的第三轴承4-3上均套装有轴承座套4-4，轴承座套4-4通过第二支柱4-6支撑；所述的轴承座套4-4中安装有5个压力传感器4-5，其中一个压力传感器4-5安装在第三轴4-2端面的中心位置，其余的4个压力传感器4-5沿第三轴承4-3周向均匀分布；
动力单元的减速装置1-3安装第一轴5的一端，第一轴的另一端开放，用于安装轮胎，所述的垂向力调控单元通过第二轴承3-1安装在第一轴5上；所述的侧向力调控单元通过弹性部件2-2安装在动力单元的动力盒1-4外壁上，侧向力调控单元另一端通过调节杆2-1安装在侧壁6上，所述的侧壁6垂直水平面放置；所述的轮胎试验单元4置于第一轴5的下方，在实验中使滚筒与轮胎相切；
导槽1-7为U型槽，在U型槽的两个槽边上设有限位板1-7-1，所述的两个限位板1-7-1朝两者相接近的方向延伸，第一支柱1-6配合安装在导槽1-7上，使试验装置可沿着导槽滑动。导槽1-7和第二支柱4-6安装在底板7上，使整个试验装置可移动。
减速装置1-3为V带传动减速装置，V带传动减速装置包括大带轮1-3-1、小带轮1-3-2和带1-3-3，大带轮1-3-1安装在第一轴5上，小带轮1-3-2安装在第二轴1-2上，大带轮1-3-1与小带轮1-3-2通过带1-3-3连接。
实施例2
本实施例的试验装置为实施例1所述的装置，本实施例中轮胎的质量为40kg，轮胎的运行速度V＝80km/h，第一轴的总长为600mm，滚筒轴总长540mm，其中滚筒宽L＝300mm，滚筒安装在滚筒轴的中部，滚筒的重量为40kg，垂向力调控单元3容器中负重物体的重量为60kg，通过使用压力传感器对各方向的作用力进行测量，测量结果是：法向反作用力为1262N，切向反作用力为168N，侧向反作用力为89N。
Claims (9)
1.一种用于测量轮胎与路面间相互作用力的试验装置，其特征在于：包括动力单元、侧向力调控单元、垂向力调控单元、轮胎试验单元、第一轴(5)和侧壁(6)；
所述的动力单元包括电动机(1-1)、第二轴(1-2)、减速装置(1-3)、动力盒(1-4)、第一轴承(1-5)、第一支柱(1-6)和导槽(1-7)，
所述的减速装置(1-3)为V带传动减速装置，V带传动减速装置包括大带轮(1-3-1)、小带轮(1-3-2)和带(1-3-3)，大带轮(1-3-1)安装在第一轴(5)上，小带轮(1-3-2)安装在第二轴(1-2)上，大带轮(1-3-1)与小带轮(1-3-2)通过带(1-3-3)连接；所述的电动机(1-1)与第二轴(1-2)连接；所述的电动机(1-1)、第二轴(1-2)和减速装置(1-3)均安装在动力盒(1-4)中，所述的动力盒(1-4)通过第一支柱(1-6)和导槽(1-7)支撑，所述的第一支柱(1-6)安装在导槽(1-7)的槽体中，使第一支柱(1-6)在导槽(1-7)中沿第一轴(5)的轴向滑动，所述的动力盒(1-4)壁与第一轴(5)的接触处安装有第一轴承(1-5)；
所述的侧向力调控单元包括调节杆(2-1)和弹性部件(2-2)，所述的侧壁(6)上加工有孔(6-1)，所述的调节杆(2-1)安装在侧壁(6)的孔(6-1)中，所述的弹性部件(2-2)安装在调节杆(2-1)和动力盒(1-4)壁间，通过移动调节杆(2-1)来改变弹性部件(2-2)的压紧程度；
所述的垂向力调控单元包括第二轴承(3-1)和负重部件(3-2)，所述的第二轴承(3-1)安装在第一轴(5)上，所述的负重部件(3-2)连接在第二轴承(3-1)上；
所述的轮胎试验单元包括滚筒(4-1)，第三轴(4-2)，第三轴承(4-3)，轴承座套(4-4)，压力传感器(4-5)和第二支柱(4-6)，所述的滚筒(4-1)安装在第三轴(4-2)的中部，所述的第三轴(4-2)的两端部均安装有第三轴承(4-3)，滚筒(4-1)的轴线和第一轴(5)的轴线平行，所述的第三轴承(4-3)上均套装有轴承座套(4-4)，轴承座套(4-4)通过第二支柱(4-6)支撑；所述的轴承座套(4-4)中安装有多个压力传感器(4-5)，其中一个压力传感器(4-5)安装在第三轴(4-2)端面的中心位置，其余的多个压力传感器(4-5)沿第三轴承(4-3)周向均匀分布；
所述的动力单元的减速装置(1-3)安装第一轴(5)的一端，第一轴的另一端开放，用于安装轮胎，所述的垂向力调控单元通过第二轴承(3-1)安装在第一轴(5)上；所述的侧向力调控单元通过弹性部件(2-2)安装在动力单元的动力盒(1-4)外壁上，侧向力调控单元另一端通过调节杆(2-1)安装在侧壁(6)上，所述的侧壁(6)垂直水平面放置；所述的轮胎试验单元(4)置于第一轴(5)的下方，在实验中使滚筒与轮胎相切。
2.如权利要求1所述的用于测量轮胎与路面间相互作用力的试验装置，其特征在于：所述的导槽(1-7)为U型槽，在U型槽的两个槽边上设有限位板(1-7-1)，所述的两个限位板(1-7-1)朝两者相接近的方向延伸，第一支柱(1-6)配合安装在导槽(1-7)上，使试验装置可沿着导槽滑动。
3.如权利要求1所述的用于测量轮胎与路面间相互作用力的试验装置，其特征在于：所述的导槽(1-7)和第二支柱(4-6)安装在底板(7)上，使整个试验装置可移动。
4.如权利要求1所述的用于测量轮胎与路面间相互作用力的试验装置，其特征在于：沿所述的第三轴承(4-3)周向均匀分布的压力传感器(4-5)至少为四个。
5.如权利要求1所述的用于测量轮胎与路面间相互作用力的试验装置，其特征在于：所述的调节杆(2-1)为螺钉。
6.如权利要求1所述的用于测量轮胎与路面间相互作用力的试验装置，其特征在于：所述的弹性部件(2-2)为弹簧。
7.如权利要求1所述的用于测量轮胎与路面间相互作用力的试验装置，其特征在于：所述的第二轴承(3-1)上套接有第二轴承套(3-3)，负重部件(3-2)安装在第二轴承套(3-3)上。
8.如权利要求1所述的用于测量轮胎与路面间相互作用力的试验装置，其特征在于：所述的负重部件(3-2)为容器，通过增加容器中容纳物的质量来改变垂向力的大小。
9.如权利要求1所述的用于测量轮胎与路面间相互作用力的试验装置，其特征在于：所述的负重部件(3-2)靠近第一轴(5)的中间位置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
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Application publication date: 20170426 Assignee: Shaanxi Zhen'an Technology Transfer Information Technology Co.,Ltd. Assignor: CHANG'AN University Contract record no.: X2023980048492 Denomination of invention: A test device for measuring the interaction force between tires and road surface Granted publication date: 20230117 License type: Common License Record date: 20231129 |