CN108760208A - 一种振动主动控制试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种振动主动控制试验台，包括底板、对称地竖直固定在所述底板的两光轴、位于两光轴之间的门形支架、固定设置在所述门形支架顶端的可调式电机振动装置，所述门形支架两外侧中部分别固定有沿所述光轴上下滑动的滑动轴承，所述门形支架底端固定设置有若干可更换的组合式质量块，所述组合式质量块上端面均匀设置有用于安装主动吸振器的若干螺栓通孔，下端面均匀设置有用于连接固定在所述底板上的弹簧连接机构或主动悬置的若干沉头孔。本发明提供的振动主动控制试验台构简单可靠，操作简便，灵活性强，效果直观且成本较低，可用于对主动吸振器和主动悬置的减振效果验证，具有改造空间大，应用范围广且制造成本低廉等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种振动控制试验台，尤其是涉及一种振动主动控制试验台。
背景技术
降低整车怠速及行驶中的振动噪声一直是汽车行业从业者孜孜不倦的追求，而动力总成悬置和吸振器是降低汽车振动的一个重要零部件，在零件开发之初，需要对其进行性能测试以及控制算法有效性的验证，对于零部件企业及高校或科研院所来说，由于人力物力的限制，直接将零件装车验证并不现实，所以设计一种能够对主动悬置或主动吸振器进行性能测试及控制算法有效用验证的试验台显得十分有必要。
传统的振动主控控制试验台多基于MTS设备，激振器或者三相同步电机。基于MTS设备的振动主动控制试验台将MTS作动头作为振动的激励源，可在MTS作动头上端安装弹簧质量系统以及主动吸振器测试主动吸振器的减振性能，或者在MTS作动头下端安装主动悬置，同时采集通过主动悬置传递到底座的力以测试主动悬置的动态特性，基于MTS设备的振动主动控制试验台具有结构简单，效果直观的优点，但缺点是MTS设备过于昂贵，对于高校、科研院所以及一般零部件企业来说其高昂的价格难以承受，且MTS设备操作复杂，需要专业的操作人员才能掌握，实用性不高。除采用MTS作为激励源外，还可以采用激振器作为激励源，激振器相比于MTS设备体积更小，价格也便宜许多，但是以激振器作为激励源的缺点是激振器所能提供的振幅有限，且需要为激振器配套相应的控制器，这也增加了整个设备的成本。此外，基于三相同步电机的振动主动控制试验台采用三相同步电机带动一对偏心质量块作为激励源，为使所产生的激励力在水平方向上抵消，仅产生竖直方向上的激励力，在三相同步电机和偏心质量块中间需要一套齿轮箱，该齿轮箱有一个输入轴，两个输出轴，输入轴由三相同步电机带动，两输出轴带动两偏心质量块旋转，通过该齿轮箱，两偏心质量块等速反向旋转，仅产生竖直方向的激励力，该试验台的缺点是需要专门设计一套配套的齿轮箱，且三相同步电机和一套齿轮箱较为笨重，在设备的灵活性盒和成本控制方面略显不足。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种结构简单可靠，操作简便，灵活性强，效果直观且成本较低的振动主动控制试验台。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：
一种振动主动控制试验台，包括底板、对称地竖直固定在所述底板的两光轴、位于两光轴之间的门形支架、固定设置在所述门形支架顶端的可调式电机振动装置，所述门形支架两外侧中部分别固定有沿所述光轴上下滑动的滑动轴承，所述门形支架底端固定设置有若干可更换的组合式质量块，所述组合式质量块上端面均匀设置有用于安装主动吸振器的若干螺栓通孔，下端面均匀设置有用于连接固定在所述底板上的弹簧连接机构或主动悬置的若干沉头孔。
进一步地，所述的光轴通过带法兰的轴支座及螺钉固定在所述底板上，所述轴支座的圆周壁上设置有用于固定所述光轴和轴支座相对位置的第一螺栓孔。
进一步地，所述的门形支架包括两竖直侧板、通过螺栓连接横跨固定在两竖直侧板顶端之间的顶板。
进一步地，所述侧板的顶端设置有螺栓孔，中部设置有用于连接滑动轴承的通孔，底部设置有用于连接组合式质量块的沉头孔和通孔。
进一步地，所述侧板上还设置有若干用于坚强自重的减重孔。
进一步地，所述的可调式电机振动装置包括连接有无极调速器的双轴电机、可更换地设置在双轴电机两输出端的偏心质量块，因所述的偏心质量块为可拆卸式结构，通过设置不同的电机转速及更换不同质量的偏心质量块可以灵活调整激励力的大小，满足不同的测试需求。
进一步地，所述双轴电机为单相异步电动机，由220V家用交流电源供电，最高转速为3000r/min。
进一步地，所述的组合式质量块包括若干依次叠加固定的质量块，各质量块截面相同且厚度不一。通过增添或拆除所述的质量块以改变系统的固有频率，满足不同的测试需求。
进一步地，所述的弹簧连接机构包括若干一端与所述组合式质量块下端面的沉头孔相连接、另一端通过连接盘与底板固定连接的螺旋弹簧，所述连接盘通过若干螺栓固定在底板上，从而满足对主动吸振器的减振效果验证。
进一步地，当所述组合式质量块下端面的沉头孔与主动悬置的上支臂相连接时，所述底板上通过螺栓固定有位于主动悬置的下方的底座，所述底座上设置有与所述主动悬置下端面相配合的斜面，从而满足对主动悬置的减振效果验证。
相比先有技术，本发明提供的振动主动控制试验台构简单可靠，操作简便，灵活性强，效果直观且成本较低，可用于对主动吸振器和主动悬置的减振效果验证，具有改造空间大，应用范围广且制造成本低廉等优点。
附图说明
图1为本发明实施例的装配结构示意图；
图2为本发明另一实施例的装配结构示意图；
图3为本发明中激振电机结构示意图；
图4为本发明中轴支座结构示意图；
图5为本发明中侧板结构示意图；
图6为本发明中大质量块结构示意图。
附图标注说明：底板，2-轴支座，21-第一螺栓孔，22-第一通孔，3-光轴，4-大质量块，41-第二螺栓孔；42-第三螺栓孔；43-第一沉头孔；44-螺栓通孔；5-中质量块，6-小质量块，7-滑动轴承，8-侧板，81-第二通孔，82-第三通孔，83-第二沉头孔，84-第一减重孔，85-第二减重孔，86-第三螺栓孔；9-顶板，10-振动电机，101-第一偏心质量块，102-第二偏心质量块，103-蹄形通孔，11-主动吸振器，12-螺旋弹簧，13-连接盘，14-上支臂，15-主动悬置，16-底座。
具体实施方式
下面结合附图实施例对本发明进行详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1所述，一种振动主动控制试验台，包括底板1、对称地竖直固定在所述底板1的两光轴3、位于两光轴3之间的门形支架、固定设置在所述门形支架顶端的可调式电机振动装置，所述门形支架两外侧中部分别固定有沿所述光轴上下滑动的滑动轴承7，所述门形支架底端固定设置有若干可更换的组合式质量块，所述组合式质量块上端面均匀设置有用于安装主动吸振器的若干螺栓通孔，下端面均匀设置有用于连接固定在所述底板1上的弹簧连接机构或主动悬置的若干沉头孔。
在此具体实施例中，所述的光轴3通过带法兰的轴支座2及螺钉固定在所述底板1上，所述轴支座2的圆周壁上设置有用于固定所述光轴3和轴支座2相对位置的第一螺栓孔21。为保证系统的刚度，光轴3的直径选为20mm。同时，底板1左右两端各有一个直径为20.5mm与光轴3配合的通孔，为固定轴支座2，在每个通孔周围有四个M6的螺纹孔。如图4所示，轴支座2的法兰面上有四个第一通孔22，M6螺栓通过第一通孔22将轴支座2固定在底座1上。光轴3可穿过轴支座2，所述轴支座2圆柱面上有四个M4的第一螺栓孔21，M4螺栓通过第一螺栓孔21将光轴3锁紧，防止光轴3与轴支座2产生相对运动。
在此具体实施例中，所述的门形支架包括两竖直侧板8、通过螺栓连接横跨固定在两竖直侧板8顶端之间的顶板9。如图5所示，侧板8顶端有三个M6的第三螺栓孔86，中间有两个直径为6.5mm的第二通孔81，M6螺栓通过第二通孔81将侧板8与滑动轴承7连接，侧板8下端有两个直径为6.5mm的第三通孔82，以及直径为12.5mm的第二沉头孔83，M6和M12螺栓通过第三通孔82和第二沉头孔83将侧板8与组合式质量块连接。
在此具体实施例中，如图5所示，所述侧板8上还设置有第一减重孔84和第二减重孔85，从而降低系统在高处的质量，提高系统的稳定性。
在此具体实施例中，如图3所示，所述的可调式电机振动装置包括连接有无极调速器的双轴电机、可更换地设置在双轴电机两输出端的偏心质量块，双轴电机10为单相异步电机，功率为50W，由220V电源供电，最高转速为3000r/min，通过无极调速器连接到家庭电路上，调节无极调速器可以调整振动电机10的转速以调整激励力的频率，振动双轴10的转轴两端分别装有一个第一偏心质量块101和第二偏心质量块102，振动双轴10带动第一偏心质量块101和第二偏心质量块102转动以产生激励力。
在此具体实施例中，所述第一偏心质量块101和第二偏心质量块102为可拆卸式结构，通过更换大小不同的第一偏心质量块101和第二偏心质量块102或改变第一偏心质量块101和第二偏心质量块102之间的夹角可产生不同大小的激励力。
在此具体实施例中，双轴电机10底座前后左右共有4个蹄形通孔103，M6螺栓通过蹄形通孔103将双轴电机10锁紧在顶板9上。
在此具体实施例中，所述顶板9中间除有与双轴电机10的蹄形通孔103相配合的通孔外，在两端各有三个直径为6.5mm的通孔，M6螺栓通过该通孔将顶板9与侧板8连接在一起。
在此具体实施例中，所述双轴电机10带动第一偏心质量块101和第二偏心质量块102所产生的激励力可分解为水平方向和竖直方向，由于双轴电机10、顶板9、侧板8、滑动轴承7以及小质量块6、中质量块5和大质量块4通过螺栓连接，且滑动轴承7仅能沿光轴3的轴线做竖直方向上的运动，所以系统水平方向上的运动被约束，双轴电机10仅能带动系统做竖直方向运动。
在此具体实施例中，所述的组合式质量块包括三块依次叠加固定的质量块，由上至下依次为：小质量块6、中质量块5和大质量块4，各质量块截面相同且厚度由上至下依次递增，以实现不同的质量，通过在大质量块4上加不同质量的质量块5和6可实现主系统质量的调节，进而改变主系统的固有频率。满足不同的测试需求。
在此具体实施例中，所述大质量块4为圆柱体结构，并在圆柱面的左右两侧磨平，在磨平的两侧面上分别开有两个M6的第三螺栓孔42和一个M12的第二螺栓孔41，螺栓通过第二螺栓孔41和第三螺栓孔42将侧板8和大质量块4锁紧。
在此具体实施例中，如图6所示，所述大质量块4中间有四个M8螺栓通孔44，此螺栓通孔44可用于固定主动吸振器11或主动悬置15的上支臂14，所述大质量块4在直径为100mm的圆上等距开有三个直径为8.5mm的第一沉头孔43，沉头直径为32mm，M8螺栓通过第一沉头孔43可将所述大质量块4与中质量块5、小质量块6连接在一起，或通过此第一沉头孔43与螺旋弹簧12连接。
在此具体实施例中，中质量块5与小质量块6的截面形状与大质量块4完全相同，只是厚度与大质量块4不同，以实现不同的质量。
在此具体实施例中，所述的弹簧连接机构包括若干一端与所述组合式质量块下端面的沉头孔相连接、另一端通过连接盘13与底板1固定连接的螺旋弹簧12，所述连接盘13通过若干螺栓固定在底板1上，从而满足对主动吸振器的减振效果验证。
在此具体实施例中，为实现振动的主动控制，可在小质量块6的上方安装一个主动吸振器，并在大质量块4的下方通过第一沉头孔43安装三个螺旋弹簧12，所述螺旋弹簧12的另一端与连接盘13相连，连接盘13通过六个M8螺栓固定在底板1上。本实施例通过弹簧与质量块形成一个单自由度系统，该系统由双轴电机10作为激励源，以质量块的振动作为误差反馈信号，该误差反馈信号可由加速度传感器采集，输入到控制系统中，经控制算法计算后输出相应的电流信号到主动吸振器11中，由主动吸振器11作为减振元件降低主系统的振动，从而以验证主动吸振器11的减振效果和控制算法的有效性。
在另一具体实施例中，如图2所示，当所述组合式质量块下端面的沉头孔与主动悬置的上支臂14相连接时，所述底板1上通过螺栓固定有位于主动悬置15的下方的底座16，所述底座16上设置有与所述主动悬置15下端面相配合的斜面，从而满足对主动悬置的减振效果验证。
在此具体实施例中，为实现振动的主动控制，在系统中加入一个主动悬置15，主动悬置15通过上支臂14与大质量块4相连，所述主动悬置15下端面为一斜面，为使主动悬置15处于竖直状态，在所述主动悬置15的下面放置底座16，底座16有一斜面与之配合，并在两端通过螺栓锁紧，底座16四角通过螺栓固定在底板1上。来自双轴电机10的激励力带小质量块6、中质量块5和大质量块4振动，小质量块6、中质量块5和大质量块4的振动信号可由加速度传感器采集并作为误差反馈信号传递到控制系统中，控制系统经控制算法的计算后输出相应的电流信号到主动悬置15，所述主动悬置15做出相应的响应以降低系统的振动，同时可验证控制算法的可行性。
最后应说明的是：以上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)
1.一种振动主动控制试验台，其特征在于，包括底板(1)、对称地竖直固定在所述底板(1)的两光轴(3)、位于两光轴(3)之间的门形支架、固定设置在所述门形支架顶端的可调式电机振动装置，所述门形支架两外侧中部分别固定有沿所述光轴上下滑动的滑动轴承(7)，所述门形支架底端固定设置有若干可更换的组合式质量块，所述组合式质量块上端面均匀设置有用于安装主动吸振器的若干螺栓通孔，下端面均匀设置有用于连接固定在所述底板(1)上的弹簧连接机构或主动悬置的若干沉头孔。
2.根据权利要求1所述的振动主动控制试验台，其特征在于，所述的光轴(3)通过带法兰的轴支座(2)及螺钉固定在所述底板(1)上，所述轴支座(2)的圆周壁上设置有用于固定所述光轴(3)和轴支座(2)相对位置的第一螺栓孔(21)。
3.根据权利要求1所述的振动主动控制试验台，其特征在于，所述的门形支架包括两竖直侧板(8)、通过螺栓连接横跨固定在两竖直侧板(8)顶端之间的顶板(9)。
4.根据权利要求3所述的振动主动控制试验台，其特征在于，所述侧板(8)的顶端设置有螺栓孔，中部设置有用于连接滑动轴承(7)的通孔，底部设置有用于连接组合式质量块的沉头孔和通孔。
5.根据权利要求4所述的振动主动控制试验台，其特征在于，所述侧板(8)上还设置有若干用于坚强自重的减重孔。
6.根据权利要求1所述的振动主动控制试验台，其特征在于，所述的可调式电机振动装置包括连接有无极调速器的双轴电机、可更换地设置在双轴电机两输出端的偏心质量块。
7.根据权利要求6所述的振动主动控制试验台，其特征在于，所述双轴电机为单相异步电动机，由220V家用交流电源供电，最高转速为3000r/min。
8.根据权利要求1所述的振动主动控制试验台，其特征在于，所述的组合式质量块包括若干可增减叠加固定的质量块，各质量块截面相同且厚度不一。
9.根据权利要求1所述的振动主动控制试验台，其特征在于，所述的弹簧连接机构包括若干一端与所述组合式质量块下端面的沉头孔相连接、另一端通过连接盘(13)与底板(1)固定连接的螺旋弹簧(12)，所述连接盘(13)通过若干螺栓固定在底板(1)上。
10.根据权利要求1所述的振动主动控制试验台，其特征在于，当所述组合式质量块下端面的沉头孔与主动悬置的上支臂(14)相连接时，所述底板(1)上通过螺栓固定有位于主动悬置(15)的下方的底座(16)，所述底座(16)上设置有与所述主动悬置(15)下端面相配合的斜面。
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