CN109765062B - 一种用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台，包括底座，底座上设置有横向固定支座、固定支座、第一移动支座、第二移动支座和一呈倒L型的主梁，第一移动支座和第二移动支座分别与底座横向滑动配合；钢板弹簧一端固设在固定支座上、另一端固设在第一移动支座上，钢板弹簧的中部设置有模拟车桥，横向固定支座上设置有横向电液伺服作动器，第二移动支座上设置有纵向电液伺服作动器；水平梁的底部滑动设置有垂向电液伺服作动器；底座上还设置有能够驱动第一移动支座、第二移动支座及垂向电液伺服作动器同时横向滑动的驱动装置。本发明实现了对车辆悬架钢板弹簧的动态性能的测试。

Description

一种用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台

技术领域

本发明涉及试验设备技术领域，特别是涉及一种用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台。

背景技术

随着人们对汽车的要求越来越高，在保证经济性和动力性的同时，也要求汽车具有良好的行驶平顺性和操纵稳定性。钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种减振元件，也是悬架的导向装置，能够传递各种力和力矩，是影响车轮跳动轨迹以及车辆行驶平顺性和操纵稳定性的关键部件。

钢板弹簧采用多片板簧叠加的结构，因其受力、变形情况复杂，且片数较多，精确地获得钢板弹簧刚度及阻尼特性对于汽车悬架系统的动态设计、参数优化及匹配至关重要。钢板弹簧性能试验台架是钢板弹簧性能检测的必要装置。目前现有的钢板弹簧试验装置只是对板簧垂向输入静态预载，进行板簧的静刚度测试。然而汽车在行驶的过程中钢板弹簧锁收到的力是多种方向的，且钢板弹簧也是随汽车一起运动的，只对板簧垂向输入静态预载，进行板簧的静刚度测试不能满足对钢板弹簧的动态性能进行精确研究的需要，故亟需一种能够测试钢板弹簧的动态性能的试验装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台，以解决上述现有技术存在的问题，实现对车辆悬架钢板弹簧的动态性能的测试。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台，包括底座，所述底座上设置有横向固定支座、固定支座、第一移动支座、第二移动支座和一呈倒L型的主梁，所述主梁包括底端与所述底座固连的支柱和一端与所述支柱的顶端固连的水平梁，所述第一移动支座和所述第二移动支座分别与所述底座横向滑动配合；钢板弹簧一端固设在所述固定支座上、另一端固设在所述第一移动支座上，所述钢板弹簧位于所述水平梁的正下方，所述钢板弹簧的中部设置有模拟车桥，所述横向固定支座上设置有横向电液伺服作动器，所述第二移动支座上设置有纵向电液伺服作动器；所述水平梁的底部滑动设置有垂向电液伺服作动器，所述横向电液伺服作动器、纵向电液伺服作动器及垂向电液伺服作动器分别通过万向接头与所述模拟车桥连接；所述底座上还设置有能够驱动所述第一移动支座、第二移动支座及垂向电液伺服作动器同时横向滑动的驱动装置。

优选地，所述水平梁的底部转动设置有水平的第一丝杠，所述第一丝杠与所述水平梁平行，所述垂向电液伺服作动器固设于与所述第一丝杠螺纹配合的滑块上，所述第一丝杠靠近所述支柱的一端设置有第一带轮。

优选地，所述第二移动支座滑动设置于所述底座上的导轨上，所述导轨与所述水平梁平行，所述导轨为燕尾导轨；所述底座上还设置有位于所述导轨的两端的第一挡板，两个所述第一挡板转动设置有第二丝杠，所述第二移动支座与所述第二丝杠所述第二丝杠螺纹配合，靠近所述支柱的一端设置有第二带轮。

优选地，所述底座对应所述第一移动支座设置有矩形槽，所述第一移动支座滑动设置于所述矩形槽中，所述矩形槽的上方设置有一与所述水平梁平行的第三丝杠，所述第三丝杠与设置在所述底座上的两个第二挡板转动连接，所述第一移动支座与所述第三丝杠螺纹配合，所述第三丝杠靠近所述支柱的一端设置有第三带轮，所述第三带轮为双槽带轮。

优选地，所述驱动装置为双轴电机，所述双轴电机为步进电机，所述双轴电机的一个输出轴上设置有第四带轮、另一个输出轴上设置有第五带轮，所述第四带轮和所述第三带轮上绕有第一传动带，所述第三带轮和所述第一带轮上绕有第二传动带，所述第五带轮和所述第二带轮上绕有第三传动带。

优选地，所述第二移动支座上固设有安装支座，所述横向固定支座和所述安装支座上分别转动设置有一个竖直的第四丝杠，所述横向电液伺服作动器和所述纵向电液伺服作动器分别固设于与所述第四丝杠螺纹配合的滑块上。

优选地，两个所述第四丝杠的顶端分别固设有手柄。

优选地，所述模拟车桥的长度方向与所述钢板弹簧的长度方向垂直，所述钢板弹簧的长度方向与所述水平梁的长度方向平行。

本发明用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台实现了对车辆悬架钢板弹簧的动态性能的测试。本发明用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台通过横向、纵向和垂向三向加载的方式，通过电液伺服作动器施加激励，与现有板簧垂向刚度试验台相比，可以更加准确地模拟板簧实际受力情况，提高了试验精度，并可在汽车设计阶段提供钢板弹簧三向动态特性实测数据，用于产品研发和优化设计，及时发现解决悬架参数优化及匹配问题，缩短整车开发周期，提升产品质量及市场竞争力。通过调整第一移动支座和固定支座之间的距离能够适应不同长度的钢板弹簧，通过转动第四丝杠能够调节横向电液伺服作动器和纵向电液伺服作动器的高度，从而适应不同高度的钢板弹簧；第一移动支座滑动的同时，纵向电液伺服作动器和垂向电液伺服作动器能够同步滑动使得纵向电液伺服作动器和垂向电液伺服作动器始终指向模拟车桥的中心，调整快速、使用方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台的结构示意图；

图2为本发明用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台的主视图；

图3为本发明用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台的左视图；

图4为本发明用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台的剖面图；

图5为本发明用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台的部分结构示意图；

图6为本发明用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台的另一部分结构示意图；

其中，1-底座、2-主梁、3-横向固定支座、4-安装支座、5-第一手柄、6-第二手柄、7-第一丝杠、8-螺栓、9-第二丝杠、10-第四丝杠、11-固定支座、12-第一移动支座、13-第二移动支座、14-导轨、15-板簧支座、16-第二挡板、17-第一挡板、18-第三丝杠、19-第一带轮、20-第三带轮、21-第四带轮、22-第二带轮、23-第二传动带、24-第一传动带、25-第三传动带、26-双轴电机、27-第五带轮、28-滑块、29-垂向电液伺服作动器、30-横向电液伺服作动器、31-纵向电液伺服作动器、32-钢板弹簧、33-模拟车桥、34-万向接头、35-板簧夹具、36-U型螺栓。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明的目的是提供一种用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台，以解决现有技术存在的问题，实现对车辆悬架钢板弹簧的动态性能的测试。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1-6，其中，图1为本实施例用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台的结构示意图；图2为本实施例用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台的主视图；图3为本实施例用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台的左视图；图4为本实施例用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台的剖面图；图5为本实施例用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台的部分结构示意图；图6为本实施例用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台的另一部分结构示意图。

本实施例用于测试车辆悬架钢板弹簧32的动态性能的试验台包括底座1，底座1上设置有横向固定支座3、固定支座11、第一移动支座12、第二移动支座13和一呈倒L型的主梁2。

其中，主梁2包括底端与底座1固连的支柱和一端与支柱的顶端固连的水平梁，水平梁的底部转动设置有水平的第一丝杠7，第一丝杠7与水平梁平行，垂向电液伺服作动器29固设于与第一丝杠7螺纹配合的滑块28上，第一丝杠7靠近支柱的一端设置有第一带轮19。

横向固定支座3、固定支座11、第一移动支座12依次排列，底座1对应第一移动支座12设置有矩形槽，第一移动支座12滑动设置于矩形槽中，矩形槽的上方设置有一与水平梁平行的第三丝杠18，第三丝杠18与设置在底座1上的两个第二挡板16转动连接，第一移动支座12与第三丝杠18螺纹配合，第三丝杠18靠近支柱的一端设置有第三带轮20，第三带轮20为双槽带轮。钢板弹簧32一端固设在固定支座11上、另一端固设在第一移动支座12上，固定支座11和第一移动支座12上均设置有板簧支座15，钢板弹簧32通过螺栓8与板簧支座15连接，钢板弹簧32位于水平梁的正下方，钢板弹簧32的中部通过板簧夹具35和U型螺栓36连接有模拟车桥33；模拟车桥33的长度方向与钢板弹簧32的长度方向垂直，钢板弹簧32的长度方向与水平梁的长度方向平行。

第二移动支座13滑动设置于底座1上的导轨14上，导轨14与水平梁平行，导轨14为燕尾导轨；底座1上还设置有位于导轨14的两端的第一挡板17，两个第一挡板17转动设置有第二丝杠9，第二移动支座13与第二丝杠9第二丝杠9螺纹配合，靠近支柱的一端设置有第二带轮22。底座1上还设置有双轴电机26，双轴电机26为步进电机，双轴电机26的一个输出轴上设置有第四带轮21、另一个输出轴上设置有第五带轮27，第四带轮21和第三带轮20上绕有第一传动带24，第三带轮20和第一带轮19上绕有第二传动带23，第五带轮27和第二带轮22上绕有第三传动带25，双轴电机26能够驱动第一移动支座12、第二移动支座13及垂向电液伺服作动器29同步横向滑动。

横向固定支座3上设置有横向电液伺服作动器30，第二移动支座13上设置有纵向电液伺服作动器31；水平梁的底部滑动设置有垂向电液伺服作动器29，横向电液伺服作动器30、纵向电液伺服作动器31及垂向电液伺服作动器29分别通过万向接头34与模拟车桥33连接，横向电液伺服作动器30和纵向电液伺服作动器31能够在水平方向上伸缩，垂向电液伺服作动器29能够在竖直方向上伸缩。

第二移动支座13上固设有安装支座4，横向固定支座3和安装支座4上分别转动设置有一个竖直的第四丝杠10，横向电液伺服作动器30和纵向电液伺服作动器31分别固设于与第四丝杠10螺纹配合的滑块上。两个第四丝杠10的顶端分别固设有手柄，分别为第一手柄5和第二手柄6。

液压加载系统采用静态逐级加载法和动态谐波激励法，静态逐级加载法用于测试钢板弹簧32的静态刚度特性，谐波激励法用于测试钢板弹簧32的动态刚度和阻尼特性，其横向和纵向分别设有电液伺服作动器。电液伺服作动器由液压伺服阀、液压作动筒、位移传感器、压力传感器、载荷传感器、减震器等原件组成。对垂向电液伺服作动器29输入静态或动态预载，主要测量钢板弹簧32悬架系统的垂向静/动刚度及阻尼特性。对横向电液压伺服作动器和垂向电液伺服作动器29输入预载，主要测量车辆转向时钢板弹簧32悬架系统刚度及阻尼特性，为车辆转向时钢板弹簧32的动态设计提供参考。对纵向电液伺服作动器31和垂向电液伺服作动器29输入预载，主要测量车辆驱动或制动时钢板弹簧32悬架系统刚度及阻尼特性。

通过软件控制系统对垂向电液伺服作动器29、横向电液伺服作动器30、纵向电液伺服作动器31施加不同大小的载荷。该载荷输入有三种方式获取：(1)利用实际工况下提取到的路谱信息代入轮胎模型计算得到车轴轴头处三向载荷谱；(2)实车试验中通过压力传感器直接检测车轴轴头处的三向受力信号；(3)利用整车虚拟实验测量车轴轴头处三向载荷。

本实施例用于测试车辆悬架钢板弹簧32的动态性能的试验台通过横向、纵向和垂向三向加载的方式，通过电液伺服作动器施加激励，与现有板簧垂向刚度试验台相比，可以更加准确地模拟板簧实际受力情况，提高了试验精度，并可在汽车设计阶段提供钢板弹簧32三向动态特性实测数据，用于产品研发和优化设计，及时发现解决悬架参数优化及匹配问题，缩短整车开发周期，提升产品质量及市场竞争力。通过调整第一移动支座12和固定支座11之间的距离能够适应不同长度的钢板弹簧32；第一移动支座12滑动的同时，纵向电液伺服作动器31和垂向电液伺服作动器29能够同步滑动使得纵向电液伺服作动器31和垂向电液伺服作动器29始终指向模拟车桥33的中心，调整快速、使用方便；通过转动第四丝杠10能够调节横向电液伺服作动器30和纵向电液伺服作动器31的高度，从而适应不同高度的钢板弹簧32。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“顶”、“底”、“竖直”、“水平”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”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台，其特征在于：包括底座，所述底座上设置有横向固定支座、固定支座、第一移动支座、第二移动支座和一呈倒L型的主梁，所述主梁包括底端与所述底座固连的支柱和一端与所述支柱的顶端固连的水平梁，所述第一移动支座和所述第二移动支座分别与所述底座横向滑动配合；钢板弹簧一端固设在所述固定支座上、另一端固设在所述第一移动支座上，所述钢板弹簧位于所述水平梁的正下方，所述钢板弹簧的中部设置有模拟车桥，所述横向固定支座上设置有横向电液伺服作动器，所述第二移动支座上设置有纵向电液伺服作动器；所述水平梁的底部滑动设置有垂向电液伺服作动器，所述横向电液伺服作动器、纵向电液伺服作动器及垂向电液伺服作动器分别通过万向接头与所述模拟车桥连接；所述底座上还设置有能够驱动所述第一移动支座、第二移动支座及垂向电液伺服作动器同时横向滑动的驱动装置；

所述水平梁的底部转动设置有水平的第一丝杠，所述第一丝杠与所述水平梁平行，所述垂向电液伺服作动器固设于与所述第一丝杠螺纹配合的滑块上，所述第一丝杠靠近所述支柱的一端设置有第一带轮；

所述第二移动支座滑动设置于所述底座上的导轨上，所述导轨与所述水平梁平行，所述导轨为燕尾导轨；所述底座上还设置有位于所述导轨的两端的第一挡板，两个所述第一挡板转动设置有第二丝杠，所述第二移动支座与所述第二丝杠所述第二丝杠螺纹配合，靠近所述支柱的一端设置有第二带轮；

所述底座对应所述第一移动支座设置有矩形槽，所述第一移动支座滑动设置于所述矩形槽中，所述矩形槽的上方设置有一与所述水平梁平行的第三丝杠，所述第三丝杠与设置在所述底座上的两个第二挡板转动连接，所述第一移动支座与所述第三丝杠螺纹配合，所述第三丝杠靠近所述支柱的一端设置有第三带轮，所述第三带轮为双槽带轮；

所述驱动装置为双轴电机，所述双轴电机为步进电机，所述双轴电机的一个输出轴上设置有第四带轮、另一个输出轴上设置有第五带轮，所述第四带轮和所述第三带轮上绕有第一传动带，所述第三带轮和所述第一带轮上绕有第二传动带，所述第五带轮和所述第二带轮上绕有第三传动带。

2.根据权利要求1所述的用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台，其特征在于：所述第二移动支座上固设有安装支座，所述横向固定支座和所述安装支座上分别转动设置有一个竖直的第四丝杠，所述横向电液伺服作动器和所述纵向电液伺服作动器分别固设于与所述第四丝杠螺纹配合的滑块上。

3.根据权利要求2所述的用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台，其特征在于：两个所述第四丝杠的顶端分别固设有手柄。

4.根据权利要求1所述的用于测试车辆悬架钢板弹簧的动态性能的试验台，其特征在于：所述模拟车桥的长度方向与所述钢板弹簧的长度方向垂直，所述钢板弹簧的长度方向与所述水平梁的长度方向平行。

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