CN109612677B - 一种汽车环境风洞的风口更换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车环境风洞的风口更换装置，其包括横向支架、纵向支架、横向移动机构、纵向移动机构、风口上盖板、连接板和型面块，在环境风洞的风口流道的上侧壁上开设有方形通孔，风口上盖板和型面块均为能够盖住方形通孔的部件，从而能够分别组成标准风口流道和高速风口流道，横向支架和纵向支架均架设在风口流道上，横向移动机构安装在横向支架上，横向移动机构能够拉动连接板以带动风口上盖板在盖住方形通孔的位置和离开方形通孔的位置之间横向往返运动，纵向移动机构安装在纵向支架上，型面块安装在纵向移动机构上，型面块能够在盖住方形通孔的位置和离开方形通孔的位置之间上下往返运动。本发明装置结构简单、稳定性良好，能简便进行风口更换。

Description

一种汽车环境风洞的风口更换装置

技术领域

本发明属于空气动力实验设备领域。更具体地说，本发明涉及一种汽车环境风洞的风口更换装置。

背景技术

汽车环境风洞是进行整车试验的重要设备，通过回流风道系统、制冷系统、加热系统、加/除湿系统、日照模拟系统、雨雪模拟系统、风机系统、底盘测功机系统、尾气抽排系统、新风系统、控制系统以及数据采集处理系统的配合，实现汽车环境风洞内温度、湿度、日照、风速、道路的模拟，为整车空调系统、整车发动机系统、整车热管理、整车极限环境适应性等提供所需要的工况条件。其中，汽车环境风洞的风口是该系统中一个重要的部件，其性能的优劣直接关系着流场的品质和试验可靠性。为了适应不同车型的试验，并考虑试验的经济性，同一座汽车环境风洞多设计两种尺寸的风口，即标准风口和高速风口，标准风口适应于外形较大，车速较低的车型，高速风口适应于外形较小，车速较高的车型。目前，汽车环境风洞风口的更换方式多采用手动方式更换。通过在标准风口内手动安装型面块的方式来调节风口高度尺寸，型面块采用轻质材料，型面块接触气流的表面提前按计算好的收缩曲线加工出型面。此方案由于需要多个型面块组成收缩型面导致型面块之间存在间隙，收缩曲线尺寸精度差影响流场，同时由于风口面积较大，通常达到5-8m²，手动安装方式效率很低。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供了一种汽车环境风洞的风口更换装置，解决了风口更换效率低、收缩曲线尺寸精度差的问题。

本发明的汽车环境风洞的风口更换装置包括横向支架、纵向支架、横向移动机构、纵向移动机构、风口上盖板、连接板和型面块；在环境风洞的风口流道的上侧壁上开设有方形通孔，所述风口上盖板和型面块均为能够盖住方形通孔的部件，从而能够分别组成标准风口流道和高速风口流道；所述横向支架和所述纵向支架均架设在所述风口流道上，所述横向移动机构安装在所述横向支架上，所述横向移动机构包括动力单元和两条平行对称的横向延伸的轨道，每条轨道通过三块导向板分割成上下两条平行的滑槽，所述连接板与动力单元连接，并借助导向滑轮配置在两条所述轨道的上层滑槽之中，所述风口上盖板借助滑轮安装在两条轨道的下层滑槽中；所述连接板与所述风口上盖板通过铰链连接，使得所述动力单元能够拉动所述连接板以带动所述风口上盖板在盖住方形通孔的位置和离开方形通孔的位置之间横向往返运动；所述纵向移动机构安装在所述纵向支架上，所述型面块安装在所述纵向移动机构上，在所述纵向移动机构的作用下，所述型面块能够在盖住方形通孔的位置和离开方形通孔的位置之间上下往返运动。

优选所述动力单元包括第一电机和丝杠，所述连接板为与所述风口上盖板外形相同的方板，所述第一电机固定在横向支架上，与所述第一电机相连的所述丝杠的端部连接在所述连接板一端的中间部位，所述连接板的下表面上，固定有带有销孔的耳座，在所述风口上盖板上表面对应的位置固定带有销孔的耳座，两端带有销孔的铰链板各自通过销轴安装在上下对应的两个耳座之间，使得铰链板能够分别绕着上下两个销轴转动，所述连接板两个侧壁通过导向滑轮装配在上层的两条滑槽中。

优选所述风口上盖板的两侧壁上分别安装有前后两个导向滑轮，所述导向滑轮分别压接在最下层的导向板上，当所述风口上盖板位于盖住所述方形通孔的位置时，所述最下层的导向板上被两个所述导向滑轮压接的位置处分别具有弧度与导向滑轮匹配的弧形凹槽。

优选所述连接板两侧的导向滑轮分别包括两个前、后配置在所述连接板下表面的下导向滑轮和位于两个下导向滑轮之间配置在所述连接板上表面的上导向滑轮，所述下导向滑轮压接在中间导向板的上表面，所述上导向滑轮压接在最上层导向板的下表面。

优选所述风口上盖板和所述型面块均设置有定位板用以定位盖住所述方形通孔。

优选所述弧形凹槽的弧形所在圆直径大于等于所述导向滑轮的直径。

优选所述纵向支架为架设在所述方形通孔的正上方的长方体框架，其四个竖直立壁分别位于所述方形通孔的四个角附近，所述纵向移动机构包括第二电机、丝杠和轨道，所述轨道安装在对角的两个竖直立壁上，所述型面块的对角的两个侧壁上分别安装有导向滑块，所述型面块以型面朝向下方的方式通过导向滑块装配在轨道上，所述第二电机安装在纵向支架上，与所述第二电机连接的丝杠的端部固定连接在所述型面板上表面的中间部位。

本发明上述技术方案至少可以实现下述之一的有益效果：

高速风口型面块接触气流的表面按计算好的收缩曲线加工，尺寸精度高，流场性能好。

仅需两个步骤即可自动完成两种风口的更换，更换效率高。

导向板上凹槽的设计，使得能够在更换成标准风口时，风口上盖板与风口流道上方的开口紧密贴合，且稳定锁紧，标准风口气流作用下的结构稳定性好；而在更换成高速风口时，无需增设其他升降器件，即可将风口上盖板上升一定高度拉离风口流道上方的开口，进而移出，其结构简单、稳定性好。

附图说明

图1(1)(2)为本发明整体结构示意图。

图2为局部放大示意图。

图3为局部放大示意图。

图4为风口流道示意图。

图5(1)(2)为型面块结构示意图。

图6(1)(2)为连接板示意图。

图7为导向板示意图。

图8为风口上盖板示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

如图1～图8所示，该装置包括风口流道1、型面块2、风口上盖板3、支架4、支架5、螺旋升降机6、螺旋升降机7、电机8、电机9、导轨10、滑块11、导向框架12、导向板13、导向板14、导向板15、连接板16、耳座17、耳座18、铰链板19、下导向轮20、上导向轮21、滑动轮22。

风口流道1是试验气流的主通道，其截面尺寸按标准风口尺寸设计，风口流道的上方设置长方形通孔，通孔尺寸与型面块2和风口上盖板3尺寸相当，以保证喷口更换后的密封性。

型面块2的下底面按照设计好的收缩曲线进行加工，满足收缩尺寸精度要求；型面块2上安装多个导向连接块，用于和滑块连接；型面块2收缩曲线入口端加工有定位板，起到型面块2与风口流道1之间的定位作用；型面块2侧面与多个滑块连接，上方与螺旋升降机6连接，在电机8的驱动下，能够沿着导轨上下移动。型面块2可以做成中空结构，以减轻重量。

支架4安装在风口流道上方，主要作用是给导轨、螺旋升降机6和电机8提供支撑，保证型面块2能够顺利的上下移动。

连接板16为一方形平板，其下方通过耳座17、铰链板19、耳座18与风口上盖板3连接，两个侧面与上导向滑轮21、下导向滑轮20连接；本方案中，与风口上盖板3连接的铰链组为4个，分布于连接板3的四角，每个侧面有两个下导向滑轮20，一个上导向滑轮21，上导向滑轮21位于两个下导向滑轮20之间，保证工作过程中的稳定性。

导向框架12安装在支架4、支架5上，其截面为U形，导向板13、导向板14分别安装在U形结构内侧的上下表面，导向板13与安装在连接板16上的上导向滑轮21配合，导向板14与安装在连接板16上的下导向滑轮20配合，使连接板16只能沿导向框架12轴向移动。

导向板15安装在风口流道1和支架5上，用以支撑安装在风口上盖板3上的滑动轮22，导向板15上加工圆弧凹槽，凹槽直径不小于滑动轮22直径，使滑动轮22滑动到凹槽处时，能够陷入圆弧凹槽内；凹槽数量与滑动轮数量一致。

风口上盖板3通过耳座17、耳座18、铰链板19与连接板16相连，风口上盖板3两侧安装滑动轮22，并且在两侧加工有定位板，起到与风口流道之间的定位作用。

螺旋升降机7和电机9安装在支架5上，螺旋升降机7一端与连接板16连接，在电机9的驱动下，拉动连接板16和风口上盖板3沿气流径向移动。

风口更换工作过程：

1.图1所示即为标准风口状态，此时，风口上盖板3处于风口流道1上方开孔处，滑动轮22位于导向板15的凹槽处，使风口上盖板3下表面能够嵌入到风口流道中，与风口流道组成一个四周封闭的流道。

2.需要更换成高速风口状态时，启动电机9，电机9驱动螺旋升降机7拖动连接板3沿导向框架12轴向移动，连接板16下方的风口上盖板3在铰链的拉动下也随之移动，带动风口上盖板3移动前，铰链会先倾斜一定角度，风口上盖板3上的滑动轮22被拉出凹槽后会继续沿导向板15移动，在此过程中风口上盖板3会随着滑动轮22滑出凹槽而升高(升高距离为凹槽的深度)，当风口上盖板3完全平移出风口流道1上方开孔处时，关闭电机9。

3.启动电机8，电机8驱动螺旋升降机6拖动型面块2沿导轨10向下移动，当型面块2上的定位板与风口流道贴合时，关闭电机8，此时，型面块2底面收缩型面起始端与风口流道1内表面平齐，气流能够平顺的沿收缩型面流动，高速风口更换完毕。

4.需要更改成标准风口时，启动电机8，电机8驱动螺旋升降机6拖动型面块2沿导轨10向上移动，当型面块2最低点高于定位板上表面时，关闭电机8；开启电机9，电机9驱动螺旋升降机7拖动连接板16沿导向框架12向风口流道移动，连接板16下方的风口上盖板3在铰链的拉动下也随之移动，当滑动轮22运动到导向板15凹槽位置时，会在重力的作用下进入凹槽并停止运动，此时，连接板16仍向前移动，铰链板19会沿与耳座18的连接处向上转动，同时螺旋升降机7的驱动力会沿铰链传递到风口上盖板3上，将风口上盖板3压紧在凹槽处，防止风口上盖板3在试验气流的作用下移动位置，标准风口更换完毕。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种汽车环境风洞的风口更换装置，其特征在于：包括横向支架、纵向支架、横向移动机构、纵向移动机构、风口上盖板、连接板和型面块；

在环境风洞的风口流道的上侧壁上开设有方形通孔，所述风口上盖板和型面块均为能够盖住方形通孔的部件，从而能够分别组成标准风口流道和高速风口流道；

所述横向支架和所述纵向支架均架设在所述风口流道上，所述横向移动机构安装在所述横向支架上，所述横向移动机构包括动力单元和两条平行对称的横向延伸的轨道，每条轨道通过三块导向板分割成上下两条平行的滑槽，所述连接板与动力单元连接，并借助导向滑轮配置在两条所述轨道的上层滑槽之中，所述风口上盖板借助滑轮安装在两条轨道的下层滑槽中；

所述连接板与所述风口上盖板通过铰链连接，使得所述动力单元能够拉动所述连接板以带动所述风口上盖板在盖住方形通孔的位置和离开方形通孔的位置之间横向往返运动；所述纵向移动机构安装在所述纵向支架上，所述型面块安装在所述纵向移动机构上，在所述纵向移动机构的作用下，所述型面块能够在盖住方形通孔的位置和离开方形通孔的位置之间上下往返运动。

2.根据权利要求1所述的一种汽车环境风洞的风口更换装置，其特征在于：所述动力单元包括第一电机和丝杠，所述连接板为与所述风口上盖板外形相同的方板，所述第一电机固定在横向支架上，与所述第一电机相连的所述丝杠的端部连接在所述连接板一端的中间部位，所述连接板的下表面上，固定有带有销孔的耳座，在所述风口上盖板上表面对应的位置固定带有销孔的耳座，两端带有销孔的铰链板各自通过销轴安装在上下对应的两个耳座之间，使得铰链板能够分别绕着上下两个销轴转动，所述连接板两个侧壁通过导向滑轮装配在上层的两条滑槽中。

3.根据权利要求2所述的一种汽车环境风洞的风口更换装置，其特征在于：所述风口上盖板的两侧壁上分别安装有前后两个导向滑轮，所述导向滑轮分别压接在最下层的导向板上，当所述风口上盖板位于盖住所述方形通孔的位置时，所述最下层的导向板上被两个所述导向滑轮压接的位置处分别具有弧度与导向滑轮匹配的弧形凹槽。

4.根据权利要求2所述的一种汽车环境风洞的风口更换装置，其特征在于：所述连接板两侧的导向滑轮分别包括两个前、后配置在所述连接板下表面的下导向滑轮和位于两个下导向滑轮之间配置在所述连接板上表面的上导向滑轮，所述下导向滑轮压接在中间导向板的上表面，所述上导向滑轮压接在最上层导向板的下表面。

5.根据权利要求1所述的一种汽车环境风洞的风口更换装置，其特征在于：所述风口上盖板和所述型面块均设置有定位板用以定位盖住所述方形通孔。

6.根据权利要求3所述的一种汽车环境风洞的风口更换装置，其特征在于：所述弧形凹槽的弧形所在圆直径大于等于所述导向滑轮的直径。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的一种汽车环境风洞的风口更换装置，其特征在于：所述纵向支架为架设在所述方形通孔的正上方的长方体框架，其四个竖直立壁分别位于所述方形通孔的四个角附近，所述纵向移动机构包括第二电机、丝杠和轨道，所述轨道安装在对角的两个竖直立壁上，所述型面块的对角的两个侧壁上分别安装有导向滑块，所述型面块以型面朝向下方的方式通过导向滑块装配在轨道上，所述第二电机安装在纵向支架上，与所述第二电机连接的丝杠的端部固定连接在所述型面板上表面的中间部位。

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