CN108180857A - 板簧特性测量装置及测量方法 - Google Patents

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李亮
李晨风
刘镔豪
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Abstract

本发明提供了一种板簧特性测量装置及测量方法，涉及轻型卡车的技术领域，包括网格纸、第一伸缩机构、第二伸缩机构、板簧、激光器和变形标记板；第一伸缩机构设置板簧的中部，用于给板簧垂直载荷；第二伸缩机构设置在板簧的中部，用于给板簧纵向力产生的扭矩；变形标记板呈V字型固定于板簧中部，且变形标记板的自由端处分别设置有激光器；激光器的激光束与用于记录激光束位置的网格纸垂直，解决了板簧的特性分析很难从理论上进行，从而导致了板簧设计与使用人员的不便的技术问题。

Description

板簧特性测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及轻型卡车技术领域，尤其是涉及一种板簧特性测量装置及测量方法。
背景技术
轻型卡车在我国销量巨大，用途广泛，保证轻卡的舒适性、安全性是对车厂的基本要求。轻型卡车由其特殊的转向系统决定了转向系统与悬架系统之间的耦合性。这种耦合性对于车辆在制动过程中的安全性有着重要的影响，现有技术对于板簧特性的分析很简单，一般只给出整体刚度以及变形量。
这种简单的特性分析给板簧设计人员带来很多不便，不能准确的知道板簧上某一点的变形特性。并且由于板簧的不规则形状以及片与片之间的受力关系复杂，使得板簧的特性分析很难从理论上进行，这也就导致了板簧设计与使用人员的不便。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供板簧特性测量装置及测量方法，以缓解了现有技术中存在的板簧的特性分析很难从理论上进行，从而导致了板簧设计与使用人员的不便的技术问题。
第一方面，本发明提供的一种板簧特性测量装置，包括：网格纸、第一伸缩机构、第二伸缩机构、板簧、激光器和变形标记板；
所述第一伸缩机构设置所述板簧的中部，用于给所述板簧垂直载荷；
所述第二伸缩机构设置在所述板簧的中部，用于给所述板簧纵向力产生的扭矩；
所述变形标记板呈V字型固定于所述板簧中部，且所述变形标记板的自由端处分别设置有所述激光器；
所述激光器的激光束与用于记录激光束位置的所述网格纸垂直。
进一步地，所述板簧的一端设置有第一固定架，所述第一固定架与所述板簧的一端铰接。
进一步地，所述板簧的另一端设置有第二固定架，所述第二固定架与所述板簧铰接；
所述第二固定架包括：活动架；
所述活动架一端与所述板簧铰接，另一端与所述第二固定架铰接。
进一步地，所述板簧特性测量装置还包括：安装平台；
所述网格纸设置在所述安装平台上。
进一步地，所述第一伸缩机构包括：第一液压缸；所述第一液压缸的固定端安装于安装平台上；
所述第一液压缸的自由端与所述板簧的中部连接，所述第一液压缸运动给所述板簧中部垂直载荷。
进一步地，所述第二伸缩机构包括：第二液压缸；
所述第二液压缸固定端设置在所述安装平台上，所述第二液压缸的自由端可转动的设置在所述板簧中部，所述第二液压缸运动给所述板簧中部纵向力产生的扭矩。
进一步地，在所述安装平台的底部设置有方便推送的万向轮。
第二方面，本发明提供的一种测量方法，包括第一方面所述的板簧特性测量装置，通过液压辅助装置给两个液压缸提供驱动力以使得两个所述液压缸的自由端的末端能够对所述板簧施加力，分配好两个液压缸施加的力，以最大程度的模拟实车的所述板簧受力情况。
进一步地，开始测量前，打开所述激光器，激光束投射到所述网格纸上，记录两束激光束的初始位置，对所述板簧施加力后，所述板簧发生变形，引起激光束的投射点发生改变，记录此时的激光束的投射位置，依次增加力，以记录激光束的投射点的轨迹。
进一步地，根据记录的激光点的位置相对变化，在所述变形标记板上记录位置变化，从而得到所述板簧在变形过程中的翻转角度、水平位移和垂直位移。
采用本发明提供的板簧特性测量装置及测量方法，具有以下有益效果：
本发明提供的板簧特性测量装置，包括：网格纸、第一伸缩机构、第二伸缩机构、板簧、激光器和变形标记板；第一伸缩机构设置板簧的中部，用于给板簧垂直载荷；第二伸缩机构设置在板簧的中部，用于给板簧纵向力产生的扭矩；变形标记板呈V字型固定于板簧中部，且变形标记板的自由端处分别设置有激光器；激光器的激光束与用于记录激光束位置的网格纸垂直。
这里，首先需要一个能够提供板簧安装的平台，能够适合于各种不同类型，安装尺寸的板簧部件。其次，板簧在实际制动过程中受力主要受到来自于地面的作用反力以及车架的力。分析可知，地面的垂直作用反力可以分为两部分，一部分为垂直载荷产生的垂向反力，另一部分则是车辆在行驶过程中产生的纵向力对于板簧的扭矩作用。因此为了模拟这两个力，以实现实车工况的还原。当板簧发生变形后，需要能够测量板簧的变形量，但是板簧变形复杂，不能单纯的测量水平位移量和垂直位移量，而是应该综合测量，然后经过反推得到板簧的实际水平位移量和垂直位移量以及旋转角度。
针对上述问题，这里通过简单的伸缩机构的运动和连接机构的配合使得板簧的受力不但有垂直载荷同时还有纵向力产生的扭矩，同时在与板簧中部连接的变形标记板的自由端处设置有激光器，由于激光器的激光束敏感度高，使得整个测量装置在模拟板簧形变时，可以精准定位。这样的测量方式不但简单，而且还精准可靠。
本发明提供的一种测量方法，包括第一方面所述的板簧特性测量装置，通过液压辅助装置给两个液压缸提供驱动力以使得两个所述液压缸的自由端的末端能够对所述板簧施加力，分配好两个液压缸施加的力，以最大程度的模拟实车的所述板簧受力情况。
该测量方法具有上述板簧特性测量装置的一切优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的板簧特性测量装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的板簧变形激光束形成的变形示意图；
图3为本发明实施例提供的板簧变形直角坐标系图。
图标：100－网格纸；200－板簧；300－激光器；400－变形标记板；500－第一固定架；600－第二固定架；610－加强筋；620－活动架；700－安装平台；710－万向轮；800－第一液压缸；900－第二液压缸。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1为本发明实施例提供的板簧200特性测量装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的板簧200变形激光束形成的变形示意图；
图3为本发明实施例提供的板簧200变形直角坐标系图。
请参照图1、图2、图3，下面将结合附图对本发明实施例提供的板簧200特性测量装置及测量方法做详细说明。
第一方面，本发明至少一种实施例提供的一种板簧200特性测量装置，包括：网格纸100、第一伸缩机构、第二伸缩机构、板簧200、激光器300和变形标记板400；
第一伸缩机构设置板簧200的中部，用于给板簧200垂直载荷；
第二伸缩机构设置在板簧200的中部，用于给板簧200纵向力产生的扭矩；
变形标记板400呈V字型固定于板簧200中部，且变形标记板400的自由端处分别设置有激光器300；
激光器300的激光束与用于记录激光束位置的网格纸100垂直。
需要说明的是，这里，首先需要一个能够提供板簧200安装的平台，能够适合于各种不同类型，安装尺寸的板簧200部件。其次，板簧200在实际制动过程中受力主要受到来自于地面的作用反力以及车架的力。分析可知，地面的垂直作用反力可以分为两部分，一部分为垂直载荷产生的垂向反力，另一部分则是车辆在行驶过程中产生的纵向力对于板簧200的扭矩作用。因此为了模拟这两个力，以实现实车工况的还原。当板簧200发生变形后，需要能够测量板簧200的变形量，但是板簧200变形复杂，不能单纯的测量水平位移量和垂直位移量，而是应该综合测量，然后经过反推得到板簧200的实际水平位移量和垂直位移量以及旋转角度。
针对上述问题，这里通过简单的伸缩机构的运动和连接机构的配合使得板簧200的受力不但有垂直载荷同时还有纵向力产生的扭矩，同时在与板簧200中部连接的变形标记板400的自由端处设置有激光器300，由于激光器300的激光束敏感度高，使得整个测量装置在模拟板簧200形变时，可以精准定位。这样的测量方式不但简单，而且还精准可靠。
另外，板簧200的一端设置有第一固定架500，第一固定架500与板簧200的一端铰接。板簧200的另一端设置有第二固定架600，第二固定架600与板簧铰接；
第二固定架600包括：活动架620；
活动架620一端与所述板簧200铰接，另一端与第二固定架铰接。这里为了增加第二固定架的使用强度，则在第二固定架上设置有加强筋610，板簧200特性测量装置还包括：安装平台700；
网格纸100设置在安装平台700上。
并且，第一伸缩机构包括：第一液压缸800；所述第一液压缸800的固定端安装于安装平台700上；
第一液压缸800的自由端与板簧200的中部连接，第一液压缸800运动给板簧200中部垂直载荷。
同样，第二伸缩机构包括：第二液压缸900；
第二液压缸900固定端设置在安装平台700上，第二液压缸900的自由端可转动的设置在板簧200中部，第二液压缸900运动给板簧200中部纵向力产生的扭矩。
激光器300通过变形标记板400上的激光器300安装孔固定在变形标记板400上，激光器300的激光术垂直于安装平台700安装网格纸100的一面，以保证激光器300的激光束能够1：1的反映变形标记板400的运动，而变形标记板400与板簧200固定连接，能够将板簧200的运动传递到安装激光器300的地方，在此过程中，安装变形标记板400的板簧200处的水平位移和垂直位移能够1：1的传递到激光束的地方，但是添加了旋转变形后，水平位移和垂直位移中混合了旋转变形，真实的变形量需要后期处理。
通过液压辅助装置给两个液压缸提供驱动力以使得液压缸顶杆的末端即自由端能够对板簧200施加力，分配好两个液压缸施加的力，以最大程度的模拟轻型卡车车的板簧200受力情况。在开始测量前，打开激光器300，激光束投射到网格纸100上，记录两束激光束的初始位置，当施加力后，板簧200发生变形，引起激光束的投射点发生改变，记录此时的激光束的投射位置。依次增加力，以记录激光束的投射点的轨迹。
根据记录的激光点的位置相对变化，可以做出如图2所示的变形标记板400的位置变化，从而就可以知道板簧200在变形过程中的翻转角度，水平位移和垂直位移。
另外，安装平台700的底部设置有方便推送的万向轮710。
第二方面，本发明至少一个实施例提供的一种测量方法，包括第一方面任一项所述的板簧200特性测量装置，通过液压辅助装置给两个液压缸提供驱动力以使得两个所述液压缸的自由端的末端能够对所述板簧200施加力，分配好两个液压缸施加的力，以最大程度的模拟实车的所述板簧200受力情况。
并且，开始测量前，打开所述激光器300，激光束投射到网格纸100上，记录两束激光束的初始位置，对板簧200施加力后，板簧200发生变形，引起激光束的投射点发生改变，记录此时的激光束的投射位置，依次增加力，以记录激光束的投射点的轨迹。
另外，根据记录的激光点的位置相对变化，在所述变形标记板400上记录位置变化，从而得到所述板簧200在变形过程中的翻转角度、水平位移和垂直位移。
需要说明的是，由图2可知，变形标记板400的末端的激光束的位置可以得知水平位移量和竖直位移量。将此模型建立在二维坐标轴里如图3所示。
设定初始激光点1，初始激光点2，变形后激光点1，变形后激光点2的代号分别为坐标轴里的0点，1点，2点和3点。0点和1点连接后组成坐标轴的X轴，0点作为坐标原点，Y轴与X轴垂直。设1点的坐标为(x1,y1)，2点的坐标为(x2,y2)，3点的坐标为(x3,y3)。垂直与0点和1点连线，并经过变形标记板400的底部中央P点的线长度为L，最终计算的是P和P’的水平距离和垂直位移。
易知，P点的坐标为
当y2＝y3时，P’坐标为
则板簧200处的P点的水平位移为
板簧200处的P点的垂向位移为P点没有旋转角度当y2≠y3时；
2，3点连线对应的方程为过2，3点中间且过P’的直线方程为
P’为距离2，3中点距离为L的点，则P’坐标为
则板簧200处的P点的水平位移为板簧200处的P点的垂向位移为板簧200处的P点的旋转角度为
如上所述，在液压缸压力的作用下，就能够知道板簧200上某一点的变形量，即板簧200特性，也就对设计人员提供了设计与应用的参考。
以上对本发明的板簧200特性测量装置及测量方法进行了说明，但是，本发明不限定于上述具体的实施方式，只要不脱离权利要求的范围，可以进行各种各样的变形或变更。本发明包括在权利要求的范围内的各种变形和变更。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种板簧特性测量装置，其特征在于，包括：网格纸、第一伸缩机构、第二伸缩机构、板簧、激光器和变形标记板；
所述第一伸缩机构设置所述板簧的中部，用于给所述板簧垂直载荷；
所述第二伸缩机构设置在所述板簧的中部，用于给所述板簧纵向力产生的扭矩；
所述变形标记板呈V字型固定于所述板簧中部，且所述变形标记板的自由端处分别设置有所述激光器；
所述激光器的激光束与用于记录激光束位置的所述网格纸垂直。
2.根据权利要求1所述板簧特性测量装置，其特征在于，所述板簧的一端设置有第一固定架，所述第一固定架与所述板簧的一端铰接。
3.根据权利要求1所述的板簧特性测量装置，其特征在于，所述板簧的另一端设置有第二固定架，所述第二固定架与所述板簧铰接；
所述第二固定架包括：活动架；
所述活动架一端与所述板簧铰接，另一端与所述第二固定架铰接。
4.根据权利要求1所述的板簧特性测量装置，其特征在于，所述板簧特性测量装置还包括：安装平台；
所述网格纸设置在所述安装平台上。
5.根据权利要求4所述的板簧特性测量装置，其特征在于，所述第一伸缩机构包括：第一液压缸；所述第一液压缸的固定端安装于安装平台上；
所述第一液压缸的自由端与所述板簧的中部连接，所述第一液压缸运动给所述板簧中部垂直载荷。
6.根据权利要求4所述的板簧特性测量装置，其特征在于，所述第二伸缩机构包括：第二液压缸；
所述第二液压缸固定端设置在所述安装平台上，所述第二液压缸的自由端可转动的设置在所述板簧中部，所述第二液压缸运动给所述板簧中部纵向力产生的扭矩。
7.根据权利要求4所述的板簧特性测量装置，其特征在于，在所述安装平台的底部设置有方便推送的万向轮。
8.一种测量方法，其特征在于，包括权利要求1－7任一项所述的板簧特性测量装置，通过液压辅助装置给两个液压缸提供驱动力以使得两个所述液压缸的自由端的末端能够对所述板簧施加力，分配好两个液压缸施加的力，以最大程度的模拟实车的所述板簧受力情况。
9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，开始测量前，打开所述激光器，激光束投射到所述网格纸上，记录两束激光束的初始位置，对所述板簧施加力后，所述板簧发生变形，引起激光束的投射点发生改变，记录此时的激光束的投射位置，依次增加力，以记录激光束的投射点的轨迹。
10.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，根据记录的激光点的位置相对变化，在所述变形标记板上记录位置变化，从而得到所述板簧在变形过程中的翻转角度、水平位移和垂直位移。
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