CN107991196A - 一种乘用车白车身接头刚度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种乘用车白车身接头刚度测量装置，包括：龙门框架；横梁支架装配，通过横梁安装座安装在所述龙门框架上；气缸，通过气缸支架和杆端轴承安装在所述横梁支架装配上；扭转载荷传递装置和弯扭载荷传递装置，固定安装于所述横梁支架装配下侧；接头安装座和接头安装座支撑，设置于所述龙门框架底部；扭转梁，连接于所述扭转载荷传递装置。本发明提出的乘用车白车身接头刚度测量装置，用于对接头结构的刚度性能进行相关研究工作，可以有效地降低对白车身结构进行刚度测量的复杂性，节省测量时间，提高效率与节约劳动成本，该设备具有简单易操作，适用于多平台车身、多接头类型的优点。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制造测量领域，且特别涉及一种乘用车白车身接头刚度测量装置。
背景技术
车身刚度特性反映了车身在整体上抵抗扭转和弯曲载荷的能力，是汽车性能的重要评价指标之一，直接或间接地影响车辆的密封性、乘坐舒适性、操纵稳定性、车身结构的可靠性和耐久性以及车身动力特性等。汽车车身上T形接头与其它承载件共同形成了一个牢固的车身承载结构，接头的结构特性、车身关键截面的特性等因素对汽车车身结构性能有着决定性的影响，故除了对整车车身的静态刚度分析以外，对车身接头的刚度分析是十分必要的。目前，在业界内没有专门的接头结构测试装备，一切的研究工作仍然建立在虚拟仿真基础上。
发明内容
本发明提出一种乘用车白车身接头刚度测量装置，用于对接头结构的刚度性能进行相关研究工作，可以有效地降低对白车身结构进行刚度测量的复杂性，节省测量时间，提高效率与节约劳动成本，该设备具有简单易操作，适用于多平台车身、多接头类型的优点。
为了达到上述目的，本发明提出一种乘用车白车身接头刚度测量装置，包括：
龙门框架；
横梁支架装配，通过横梁安装座安装在所述龙门框架上；
气缸，通过气缸支架和杆端轴承安装在所述横梁支架装配上；
扭转载荷传递装置和弯扭载荷传递装置，固定安装于所述横梁支架装配下侧；
接头安装座和接头安装座支撑，设置于所述龙门框架底部；
扭转梁，连接于所述扭转载荷传递装置。
进一步的，所述龙门框架包括两根立柱、框架安装座、安装座肋板、框架挡板、盖板、堵盖、三角加强板、撑杆组成，所述立柱通过框架安装座以螺栓固定在铁地板上，立柱侧面开有若干螺栓孔，立柱顶部以堵盖封口，所述框架安装座与立柱以及安装座肋板焊接在一起，所述框架挡板焊接在两根立柱之间的顶端，与两根立柱垂直，所述三角加强板焊接在立柱与框架挡板焊接的直角处，对框架挡板与立柱进行加强固定，所述盖板焊接在框架挡板顶部关于挡板中心对称的位置，所述撑杆焊接在两挡板中间，用来支撑两个框架挡板，整个龙门框架用来支撑横梁支架装配与弯扭载荷传递装置。
进一步的，所述气缸支架包括气缸支架横梁、气缸支架纵梁、气缸安装座、气缸安装座底板，所述气缸安装座底板焊接在气缸支架横梁两端，所述气缸安装座焊接在气缸安装座底板上，气缸安装座有两安装孔，用来安装杆端轴承，整个气缸支架用来固定气缸，由气缸产生扭转转矩。
进一步的，所述横梁支架装配包括横梁总成、支架固定环、气缸旋转支架，所述横梁总成包括横梁、横梁底板以及套筒，横梁用来承载扭转装置的压力以及气缸旋转支架的固定，横梁上开有定位销孔，方便对其他孔位进行定位，套筒焊接在横梁的对应孔位中，所述气缸旋转支架套在横梁套筒上，气缸旋转支架由旋转支架，支架安装板、气缸安装座与气缸安装座底板组成，旋转支架由型材焊接而成，支架安装板焊接在旋转支架相应位置，用来与横梁固定，所述气缸安装座通过气缸安装座底板与旋转支架固定，所述气缸旋转支架负责接头弯曲载荷的加载，所述支架固定环通过焊接方式固定在套于套筒上的旋转支架下方套筒上。
进一步的，所述横梁安装座由横梁安装板与横梁安装座肋板焊接而成，横梁安装座安装板上开有螺栓孔，通过螺栓分别连接立柱与横梁，整个横梁安装座起支撑横梁及其横梁上安装的附件的作用。
进一步的，所述扭转载荷传递装置由扭转轴、扭转轴上下安装板组成，扭转轴与下安装版焊接好后，将轴穿过横梁上的套筒，再对扭转轴上端与扭转轴上安装板进行焊接，所述扭转轴上开有通孔，方便在扭转载荷传递装置上提时用轴类零件卡住，扭转轴上端开有斜切口，所述扭转轴上下安装版都开有螺栓孔，方便与其他部件连接，所述扭转载荷传递装置由所述安装在横梁的卡块固定，第一卡块和第二卡块卡住扭转轴的斜切口，第一卡块开有通孔，第二卡块开有螺纹孔，二者通过螺栓夹紧或放松，所述卡块可在横梁上滑动。
进一步的，所述弯扭载荷传递装置由上安装板、下安装板、弯扭传递空心轴组成，所述上下安装板开有螺栓孔，分别与扭转载荷传递装置和接头安装板相连接，下安装板焊接有标志杆，用来测定扭转角或者弯曲位移，所述弯扭载荷传递装置在测试扭转刚度时起到承接上部扭转载荷传递装置传来的扭转转矩的作用，在测试弯曲刚度时，上部扭转载荷传递装置与下部弯扭载荷传递装置脱开，弯扭载荷传递装置只承接气缸对接头施加的弯曲载荷。
进一步的，所述扭转梁中间开有螺栓孔，与所述扭转载荷传递装置的扭转轴上安装板通过螺栓连接，所述扭转梁用来承受所述气缸支架上气缸施加的载荷。
进一步的，所述接头安装座分为固定安装座与旋转安装座，所述固定安装座由安装座安装板、固定安装座底板、固定安装座肋板组成，安装座底板与接头安装座支撑上安装版用螺栓连接，固定安装座安装板与接头安装板连接；所述接头旋转安装座由转动板、转动轴、安装座底板、转动轴支撑板，转动轴支撑固定盖组成，所述旋转轴表面铣有平面，该平面与所述转动板焊接，转动轴在转动轴支撑板孔位转动时可以带动转动板旋转，所述旋转安装座根据接头形状、位置自由调节旋转角度。
进一步的，所述接头安装座支撑由上安装板、下安装板、支撑板支撑，所述下安装与铁地板用螺栓连接，上安装板与接头安装座底板连接，整个接头安装座支撑用来支撑接头安装座。
本发明提出的乘用车白车身接头刚度测量装置，提供了专门的车身接头结构刚度测试台架，能够测量白车身接头弯曲、扭转刚度，测量装置简单，针对性更强，操作方便，能够节省测量时间与劳动强度，测试精度高，有利于仿真分析进行对比校验，提升接头设计的水平，为车身刚度的合理性设计提供基础，该设备具有简单易操作，适用于多平台车身、多接头类型的优点，有利于为车身开发数据库——接头开发设计子库提供高精度的对标数据，有利于提升乘用车接头结构的开发设计水平。
附图说明
图1所示为本发明较佳实施例的白车身接头刚度测量装置结构示意图。
图2所示为白车身接头刚度测量装置的俯视图。
图3所示为白车身接头刚度测量装置的侧视图。
图4所示为气缸支架结构示意图。
图5所示为扭转载荷传递装置结构示意图。
图6所示为弯扭载荷传递装置结构示意图。
图7所示为接头旋转安装座结构示意图。
图8所示为横梁支架装配结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明的具体实施方式，但本发明不限于以下的实施方式。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1-图3，图1所示为本发明较佳实施例的白车身接头刚度测量装置结构示意图，图2所示为白车身接头刚度测量装置的俯视图，图3所示为白车身接头刚度测量装置的侧视图。
本发明提出一种乘用车白车身接头刚度测量装置，包括：龙门框架1；横梁支架装配2，通过横梁安装座7安装在所述龙门框架1上；气缸16，通过气缸支架5和杆端轴承6安装在所述横梁支架装配2上；扭转载荷传递装置13和弯扭载荷传递装置12，固定安装于所述横梁支架装配2下侧；接头安装座9和接头安装座支撑10，设置于所述龙门框架2底部；扭转梁17，连接于所述扭转载荷传递装置13。还有相应的传感器、线路在图中没有标出。
根据本发明较佳实施例，所述龙门框架包括两根立柱、框架安装座、安装座肋板、框架挡板、盖板、堵盖、三角加强板、撑杆组成，所述立柱通过框架安装座以螺栓固定在铁地板上，立柱侧面开有若干螺栓孔，立柱顶部以堵盖封口，所述框架安装座与立柱以及安装座肋板焊接在一起，所述框架挡板焊接在两根立柱之间的顶端，与两根立柱垂直，所述三角加强板焊接在立柱与框架挡板焊接的直角处，对框架挡板与立柱进行加强固定，所述盖板焊接在框架挡板顶部关于挡板中心对称的位置，所述撑杆焊接在两挡板中间，用来支撑两个框架挡板，整个龙门框架用来支撑横梁支架装配与弯扭载荷传递装置。
请参考图4，图4所示为气缸支架结构示意图，所述气缸支架包括气缸支架横梁503、气缸支架纵梁504、气缸安装座501、气缸安装座底板502，所述气缸安装座底板502焊接在气缸支架横梁503两端，所述气缸安装座501焊接在气缸安装座底板502上，气缸安装座501有两安装孔，用来安装杆端轴承，整个气缸支架用来固定气缸，由气缸产生扭转转矩。
所述横梁支架装配包括横梁总成、支架固定环、气缸旋转支架，所述横梁总成包括横梁、横梁底板以及套筒，横梁用来承载扭转装置的压力以及气缸旋转支架的固定，横梁上开有定位销孔，方便对其他孔位进行定位，定位销孔内部设置有销15，套筒焊接在横梁的对应孔位中，所述气缸旋转支架套在横梁套筒上，气缸旋转支架由旋转支架，支架安装板、气缸安装座与气缸安装座底板组成，旋转支架由型材焊接而成，支架安装板焊接在旋转支架相应位置，用来与横梁固定，所述气缸安装座通过气缸安装座底板与旋转支架固定，所述气缸旋转支架负责接头弯曲载荷的加载，所述支架固定环通过焊接方式固定在套于套筒上的旋转支架下方套筒上。
所述横梁安装座由横梁安装板与横梁安装座肋板焊接而成，横梁安装座安装板上开有螺栓孔，通过螺栓分别连接立柱与横梁，整个横梁安装座起支撑横梁及其横梁上安装的附件的作用。
图5所示为扭转载荷传递装置结构示意图，同时参考图1，所述扭转载荷传递装置13由扭转轴、扭转轴上下安装板组成，扭转轴与下安装版焊接好后，将轴穿过横梁上的套筒，再对扭转轴上端与扭转轴上安装板进行焊接，所述扭转轴上开有通孔，方便在扭转载荷传递装置上提时用轴类零件卡住，扭转轴上端开有斜切口，所述扭转轴上下安装版都开有螺栓孔，方便与其他部件连接，所述扭转载荷传递装置由所述安装在横梁的卡块固定，第一卡块3和第二卡块14卡住扭转轴的斜切口，第一卡块3开有通孔，第二卡块14开有螺纹孔，二者通过螺栓夹紧或放松，所述卡块可在横梁上滑动，所述横梁上设置有第一承载块4，所述扭转载荷传递装置13设置有第二承载块8。
图6所示为弯扭载荷传递装置结构示意图，所述弯扭载荷传递装置由上安装板、下安装板、弯扭传递空心轴组成，所述上下安装板开有螺栓孔，分别与扭转载荷传递装置和接头安装板相连接，下安装板焊接有标志杆1201，用来测定扭转角或者弯曲位移，所述弯扭载荷传递装置在测试扭转刚度时起到承接上部扭转载荷传递装置传来的扭转转矩的作用，在测试弯曲刚度时，上部扭转载荷传递装置与下部弯扭载荷传递装置脱开，弯扭载荷传递装置只承接气缸对接头施加的弯曲载荷。
所述扭转梁中间开有螺栓孔，与所述扭转载荷传递装置的扭转轴上安装板通过螺栓连接，所述扭转梁用来承受所述气缸支架上气缸施加的载荷。
图7所示为接头旋转安装座结构示意图，同时参考图1，所述接头安装座分为固定安装座11与旋转安装座11，所述固定安装座由安装座安装板、固定安装座底板、固定安装座肋板组成，安装座底板与接头安装座支撑10上安装版用螺栓连接，固定安装座安装板与接头安装板连接；所述接头旋转安装座由转动板1402、转动轴1401、安装座底板1405、转动轴支撑板1404，转动轴支撑固定盖1403组成，所述旋转轴表面铣有平面，该平面与所述转动板焊接，转动轴在转动轴支撑板孔位转动时可以带动转动板旋转，所述旋转安装座根据接头形状、位置自由调节旋转角度。
所述接头安装座支撑由上安装板、下安装板、支撑板支撑，所述下安装与铁地板用螺栓连接，上安装板与接头安装座底板连接，整个接头安装座支撑用来支撑接头安装座。
进行车身接头扭转刚度测量时，如图4，气缸16通过气缸安装座501、气缸安装底板502安装在气缸支架5上，气缸16对安装在扭转梁17上的承载块施加外力，由于扭转梁17通过螺栓与扭转载荷传递装置13连接，当扭转梁17发生转动时，扭转载荷传递装置13也会发生转动。
扭转载荷传递装置13底板上开有螺栓孔，进行车身扭转刚度测量时，扭转载荷传递装置底板与弯扭载荷传递装置上安装板通过螺栓连接，扭转载荷传递装置发生转动时进而带动弯扭载荷传递装置12转动，弯扭载荷传递装置与接头安装板连接。
接头旋转安装座14由旋转安装座旋转轴1401、转安装座转动1402、旋转轴支撑盖1403、旋转轴支撑1404、旋转安装座底板1405组成，转动板1402焊接在旋转轴铣出面上，旋转轴1401可在旋转轴支撑内转动，通过转动来调节与接头安装板的安装，从而约束接头的端面。接头安装座9也是用来对接头某一端面进行约束，只是接头安装座不能调节角度。
接头扭转载荷施加在白车身接头某一端面上，弯扭载荷传递装置的指示杆1201便会转动某一角度，指示杆转动的角度代表接头受到扭矩时产生的变形角度，力传感器记录施加力的大小、位移传感器记录指示杆发生的偏转角，进而计算出整个接头的扭转刚度。
请参考图8，图8所示为横梁支架装配结构示意图。在测量白车身接头弯曲刚度时，扭转载荷传递装置与弯扭载荷传递装置断开连接，安装在横梁201的气缸旋转支架202发挥作用。气缸通过气缸安装座与安装座底板固定在旋转支架上，气缸通过力传感器施力与安装在弯扭载荷传递装置的承载块203，进而将载荷传递给白车身接头，接头发生弯曲形变，弯扭载荷传递装置的指示杆1201发生偏转，力传感器记录施加力的大小、位移传感器记录指示杆发生的偏转位移，进而计算出整个接头的弯曲刚度。
综上所述，本发明提出的乘用车白车身接头刚度测量装置，提供了专门的车身接头结构刚度测试台架，能够测量白车身接头弯曲、扭转刚度，测量装置简单，针对性更强，操作方便，能够节省测量时间与劳动强度，测试精度高，有利于仿真分析进行对比校验，提升接头设计的水平，为车身刚度的合理性设计提供基础，该设备具有简单易操作，适用于多平台车身、多接头类型的优点，有利于为车身开发数据库——接头开发设计子库提供高精度的对标数据，有利于提升乘用车接头结构的开发设计水平。
该装备已经完成设计制造工作，并已在部分车型上完成测试工作：
1)测试精度高，与仿真分析具有较高的复合率，90％的接头结构的测试精度在20％以内(根据fragoso,1993在内的文献研究表明，实验与分析偏差平均范围在15-30％内是可以接受的)；
2)操作简便，经过实测，完成一个完整白车身全部接头(包括9个接头)测试仅需付出20个工时(2个工程师工作10天)的工作量。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (10)
1.一种乘用车白车身接头刚度测量装置，其特征在于，包括：
龙门框架；
横梁支架装配，通过横梁安装座安装在所述龙门框架上；
气缸，通过气缸支架和杆端轴承安装在所述横梁支架装配上；
扭转载荷传递装置和弯扭载荷传递装置，固定安装于所述横梁支架装配下侧；
接头安装座和接头安装座支撑，设置于所述龙门框架底部；
扭转梁，连接于所述扭转载荷传递装置。
2.根据权利要求1所述的乘用车白车身接头刚度测量装置，其特征在于，所述龙门框架包括两根立柱、框架安装座、安装座肋板、框架挡板、盖板、堵盖、三角加强板、撑杆组成，所述立柱通过框架安装座以螺栓固定在铁地板上，立柱侧面开有若干螺栓孔，立柱顶部以堵盖封口，所述框架安装座与立柱以及安装座肋板焊接在一起，所述框架挡板焊接在两根立柱之间的顶端，与两根立柱垂直，所述三角加强板焊接在立柱与框架挡板焊接的直角处，对框架挡板与立柱进行加强固定，所述盖板焊接在框架挡板顶部关于挡板中心对称的位置，所述撑杆焊接在两挡板中间，用来支撑两个框架挡板，整个龙门框架用来支撑横梁支架装配与弯扭载荷传递装置。
3.根据权利要求1所述的乘用车白车身接头刚度测量装置，其特征在于，所述气缸支架包括气缸支架横梁、气缸支架纵梁、气缸安装座、气缸安装座底板，所述气缸安装座底板焊接在气缸支架横梁两端，所述气缸安装座焊接在气缸安装座底板上，气缸安装座有两安装孔，用来安装杆端轴承，整个气缸支架用来固定气缸，由气缸产生扭转转矩。
4.根据权利要求1所述的乘用车白车身接头刚度测量装置，其特征在于，所述横梁支架装配包括横梁总成、支架固定环、气缸旋转支架，所述横梁总成包括横梁、横梁底板以及套筒，横梁用来承载扭转装置的压力以及气缸旋转支架的固定，横梁上开有定位销孔，方便对其他孔位进行定位，套筒焊接在横梁的对应孔位中，所述气缸旋转支架套在横梁套筒上，气缸旋转支架由旋转支架，支架安装板、气缸安装座与气缸安装座底板组成，旋转支架由型材焊接而成，支架安装板焊接在旋转支架相应位置，用来与横梁固定，所述气缸安装座通过气缸安装座底板与旋转支架固定，所述气缸旋转支架负责接头弯曲载荷的加载，所述支架固定环通过焊接方式固定在套于套筒上的旋转支架下方套筒上。
5.根据权利要求1所述的乘用车白车身接头刚度测量装置，其特征在于，所述横梁安装座由横梁安装板与横梁安装座肋板焊接而成，横梁安装座安装板上开有螺栓孔，通过螺栓分别连接立柱与横梁，整个横梁安装座起支撑横梁及其横梁上安装的附件的作用。
6.根据权利要求1所述的乘用车白车身接头刚度测量装置，其特征在于，所述扭转载荷传递装置由扭转轴、扭转轴上下安装板组成，扭转轴与下安装版焊接好后，将轴穿过横梁上的套筒，再对扭转轴上端与扭转轴上安装板进行焊接，所述扭转轴上开有通孔，方便在扭转载荷传递装置上提时用轴类零件卡住，扭转轴上端开有斜切口，所述扭转轴上下安装版都开有螺栓孔，方便与其他部件连接，所述扭转载荷传递装置由所述安装在横梁的卡块固定，第一卡块和第二卡块卡住扭转轴的斜切口，第一卡块开有通孔，第二卡块开有螺纹孔，二者通过螺栓夹紧或放松，所述卡块可在横梁上滑动。
7.根据权利要求1所述的乘用车白车身接头刚度测量装置，其特征在于，所述弯扭载荷传递装置由上安装板、下安装板、弯扭传递空心轴组成，所述上下安装板开有螺栓孔，分别与扭转载荷传递装置和接头安装板相连接，下安装板焊接有标志杆，用来测定扭转角或者弯曲位移，所述弯扭载荷传递装置在测试扭转刚度时起到承接上部扭转载荷传递装置传来的扭转转矩的作用，在测试弯曲刚度时，上部扭转载荷传递装置与下部弯扭载荷传递装置脱开，弯扭载荷传递装置只承接气缸对接头施加的弯曲载荷。
8.根据权利要求1所述的乘用车白车身接头刚度测量装置，其特征在于，所述扭转梁中间开有螺栓孔，与所述扭转载荷传递装置的扭转轴上安装板通过螺栓连接，所述扭转梁用来承受所述气缸支架上气缸施加的载荷。
9.根据权利要求1所述的乘用车白车身接头刚度测量装置，其特征在于，所述接头安装座分为固定安装座与旋转安装座，所述固定安装座由安装座安装板、固定安装座底板、固定安装座肋板组成，安装座底板与接头安装座支撑上安装版用螺栓连接，固定安装座安装板与接头安装板连接；所述接头旋转安装座由转动板、转动轴、安装座底板、转动轴支撑板，转动轴支撑固定盖组成，所述旋转轴表面铣有平面，该平面与所述转动板焊接，转动轴在转动轴支撑板孔位转动时可以带动转动板旋转，所述旋转安装座根据接头形状、位置自由调节旋转角度。
10.根据权利要求1所述的乘用车白车身接头刚度测量装置，其特征在于，所述接头安装座支撑由上安装板、下安装板、支撑板支撑，所述下安装与铁地板用螺栓连接，上安装板与接头安装座底板连接，整个接头安装座支撑用来支撑接头安装座。
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