CN110231012B - 主销后倾角的测量方法及测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明是有关一种主销后倾角的测量方法及测量装置，其中测量方法包括下述步骤：选取实际存在的轴线，设置在实际存在的轴线上的倾角传感器在纵向平面内的中心轴线与地面垂直线的夹角即为所述实际存在的轴线在纵向平面内的后倾角Sensor Angle；通过下述公式推算出车辆虚拟主销后倾角：Caster＝K*(Sensor Angle‑θ)+β其中，Sensor Angle为传感器测量的实际轴线角度，K为实际存在的轴线与虚拟主销的比例关系，θ为实际存在的轴线在XZ平面的初始角度，β为设计状态下的主销后倾角值。本发明测量方法，测量时间短并能实时显示测量结果。

Description

主销后倾角的测量方法及测量装置

技术领域

本发明涉及一种车辆上主销后倾角的测量方法及测量装置，特别是涉及一种多连杆底盘车辆上虚拟主销后倾角的测量方法及测量装置。

背景技术

在汽车纵向平面内，主定位销线上端略向后倾斜，这种现象称为主销后倾。在纵向垂直平面内，主定位销线与垂线之间的夹角称为主销后倾角。设置主销后倾角，便于使车轮复位以及提高直线行驶的稳定性，产生的回正力矩使汽车在行驶中若偶遇外力作用能自动回正。

现在越来越多的车辆底盘结构为多连杆结构，同时在四轮定位时需要测量调节主销后倾角。传统的测量主销后倾角的方法为间接测量法，即摆动法，这种测量方法耗时长，测量结果不能实时显示，一般只适合抽检，并不适合高节拍的汽车装配流水线。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的测量主销后倾角的方法中存在的问题，而提供一种主销后倾角的测量方法及测量装置，所要解决的技术问题是改善现有测量方法耗时长、测量结果不能实时显示的问题，而提供一种主销后倾角的测量方法，测量时间短并能实时显示测量结果。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的主销后倾角的测量方法，

设置在实际存在的轴线上的倾角传感器测量其在纵向平面内的中心轴线与地面垂直线的主销后倾角。

前述的主销后倾角的测量方法，其中所述主销后倾角实时显示在屏幕上。

前述的主销后倾角的测量方法，包括

选取实际存在的轴线，设置在实际存在的轴线上的倾角传感器在纵向平面内的中心轴线与地面垂直线的夹角即为所述实际存在的轴线在纵向平面内的后倾角SensorAngle；

通过下述公式推算出车辆虚拟主销后倾角：

Caster＝K*(Sensor Angle-θ)+β

其中，Sensor Angle为传感器测量的实际轴线角度，K为实际存在的轴线与虚拟主销轴线的比例关系，θ为实际存在的轴线在XZ平面的初始角度，β为设计状态下的主销后倾角值。

前述的主销后倾角的测量方法，其中所述虚拟主销轴线在纵向平面的投影线与实际存在的轴线在纵向平面的投影线之间的关系通过ADAMS机械系统动力学自动分析软件建模，通过模型计算得出。

前述的主销后倾角的测量方法，其中所述模型计算包括下述步骤：输入实际存在的轴线的质量特征参数和力学特性参数，通过约束连接实际存在的轴线的各零部件，构成系统结构模型，然后通过向右满打方向、向左满打方向，ADAMS机械系统动力学自动分析软件自动计算出虚拟主销轴线与实际存在的轴线之间的关系。

前述的主销后倾角的测量方法，其中所述实际存在的轴线为转向节下的控制臂球头螺栓，所述车辆虚拟主销后倾角与传感器测量的转向节下的控制臂球头螺栓实际轴线角度之间的关系满足下式：

Caster＝K*Sensor Angle+βSensor Angle为测量轴线相对Z轴旋转角度，

转向节下的控制臂球头螺栓轴线与虚拟主销的比例关系K＝1.185，设计状态下测量轴线与Z轴平行，即设计状态下的主销后倾角β为5°。

一种主销后倾角的测量装置，包括

倾角传感器，安装于与虚拟的车辆主定位销线有相对关系的实际存在的轴线上，所述倾角传感器的轴线与所述实际存在的轴线相互平行，用于测量所述实际存在的轴线的后倾角角度，

控制装置，用于将所述后倾角角度转换为虚拟的车辆主定位销轴线的后倾角角度，

显示屏，用于显示所述虚拟的车辆主定位销轴线的后倾角角度。

前述主销后倾角的测量装置，其中所述实际存在的轴线为转向节下的控制臂球头螺栓的轴线，所述倾角传感器设置于支架上，所述支架上固定有磁铁，所述控制臂球头上带有磁性物体，所述支架的磁铁吸附在所述磁性物体上。

前述主销后倾角的测量装置，其中所述支架上设置有定位销，所述控制臂球头上靠近所述控制臂球头螺栓的位置处设置安装面，所述安装面上开有定位孔，所述定位销插入所述定位孔内以快速定位。

借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：

(1)本发明主销后倾角的测量方法，选取实际存在的轴线，测量实际存在的轴线的后倾角，通过公式推算出车辆虚拟主销后倾角，大大缩短测量时间。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例,并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明主销后倾角的测量方法第一种实施例的示意图；

图2是本发明主销后倾角的测量方法第二种实施例中建模方法的流程图；

图3本发明主销后倾角的测量方法第二种实施例中所选取的实际存在的轴线的结构示意图；

图4是本发明主销后倾角的测量方法第二种实施例中支架的主视结构示意图；

图5是本发明主销后倾角的测量方法第二种实施例中支架的俯视结构示意图；

图6是本发明主销后倾角的测量方法第二种实施例中控制臂球头的结构示意图；

图7是图6的O向视图；

图8是图7的Y-Y向剖视图。

【符号说明】

10：倾角传感器 20：控制臂球头螺栓

40：支架 41：定位销

50：控制臂球头 51：定位孔

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的主销后倾角的测量方法的具体实施方式、特征及其效果，详细说明如后。

请参阅图1，本发明一种主销后倾角的测量方法，包括下述步骤：

将倾角传感器10安装在车辆底盘的主定位销上，倾角传感器10的轴线与主定位销的轴线平行，倾角传感器10在纵向平面内的中心轴线与地面垂直线的夹角α即为主销后倾角。具体的，倾角传感器10通过多个螺栓安装于主定位销上，作为替代，还可以采用焊接或其他安装方式。

在一种实施例中，倾角传感器10与控制装置电连接，控制装置连接有显示屏，倾角传感器10将测量到的角度值传输至控制装置，通过显示屏实时显示，在进行四轮定位时，操作者能直观地获得实时的主销后倾角角度值，可以实时调整、实时测量，直到调整合格，大大缩短调整时间。具体的，控制装置采用PLC或电脑。

本发明一种主销后倾角的测量方法，针对多连杆底盘结构，多连杆底盘结构的主销为虚拟的空间轴线，具体包括下述步骤：

选取和虚拟的车辆主定位销线有相对关系的实际存在的轴线，将倾角传感器安装在上述实际存在的轴线上，设置在实际存在的轴线上的倾角传感器在纵向平面内的中心轴线与地面垂直线的夹角即为实际存在的轴线在纵向平面内的后倾角Sensor Angle；

通过下述公式推算出车辆虚拟主销后倾角：

Caster＝K*(Sensor Angle-θ)+β

其中，Sensor Angle为传感器测量的实际轴线角度，K为实际存在的轴线与虚拟主销的比例关系，θ为实际存在的轴线在XZ平面的初始角度，β为设计状态下的主销后倾角值。通过上述方法直接测量实际存在的轴线的后倾角，通过公式得到虚拟主销轴线的后倾角，大大缩短测量时间。

具体的，上述虚拟主销轴线在纵向平面的投影线与实际存在的轴线在纵向平面的投影线之间的关系公式通过ADAMS机械系统动力学自动分析软件建模，通过模型计算得出。在建模时，输入实际存在的轴线的质量特征参数、力学特征参数，通过约束连接各零部件，从而构成各子系统结构模型，模型建立后，通过向右满打方向、向左满打方向，ADAMS机械系统动力学自动分析软件自动计算出虚拟主定位销线与实际存在的轴线之间的关系：

Caster＝K*Sensor Angle+β

Sensor Angle为测量轴线相对Z轴旋转角度，

转向节下的控制臂球头螺栓轴线与虚拟主销的比例关系K＝1.185，设计状态下测量轴线与Z轴平行，即设计状态下的主销后倾角β为5°。

在一种实施例中，实际存在的轴线为转向节下的控制臂球头螺栓，通过ADAMS机械系统动力学自动分析软件建模，通过模型计算得出车辆虚拟主销后倾角与传感器测量的转向节下的控制臂球头螺栓实际轴线角度之间的关系，建模时，输入控制臂球头螺栓的质量特征参数和力学特性参数，通过约束连接各零部件，构成系统结构模型，模型建立后，通过向右满打方向、向左满打方向，软件自动计算出虚拟主销轴线与转向节下的控制臂球头螺栓轴线之间的关系，如图2所示，具体的模型计算包括下述步骤：

步骤S1机械系统建模：在控制臂球头螺栓施加运动副和约束，施加载荷，

步骤S2仿真分析：设置测量和仿真输出进行仿真分析，

步骤S3仿真结果分析：回放仿真结果，绘制仿真结果曲线，

步骤S4验证仿真分析结果：输入实验数据，添加实验数据曲线，

步骤S5判断仿真结果与实验数据是否一致，如果仿真结果与实验数据一致，则进行

步骤S7重复仿真分析：设置可变参数点，定义设计变量，

步骤S8机械系统优化分析：进行主要影响因素研究，进行设计实验研究，进行最优化研究

如果仿真结果与实验数据不一致，则进行

步骤S6精制系统模型：改进载荷函数，定义柔性物体和连接定义控制，

然后再次进行步骤S4验证仿真分析结果：输入实验数据，添加实验数据曲线，直到仿真结果与实验数据一致。

经计算得出虚拟主定位销线与转向节下的控制臂球头螺栓之间的关系

满足下式：

Caster＝1.185*Sensor Angle+5

Sensor Angle为测量轴线相对Z轴旋转角度，

转向节下的控制臂球头螺栓轴线与虚拟主销的比例关系K＝1.185，设计状态下测量轴线与Z轴平行，即设计状态下的主销后倾角β为5°。

在一种实施例中，转向节下的控制臂球头螺栓上的倾角传感器与控制装置电连接，控制装置连接有显示屏，倾角传感器将测量到的角度值传输至控制装置，控制装置按照上述公式计算得到虚拟主销后倾角值，并通过显示屏实时显示，在进行四轮定位时，操作者能直观地获得实时的主销后倾角角度值，可以实时调整、实时测量，直到调整合格，大大缩短调整时间。具体的，控制装置采用PLC或电脑。

本发明一种主销后倾角的测量装置，针对多连杆底盘结构，多连杆底盘结构的主销为虚拟的空间轴线，包括依次电连接的倾角传感器、控制装置、显示屏，选取和虚拟的车辆主定位销线有相对关系的实际存在的轴线，将倾角传感器安装在上述实际存在的轴线上，使倾角传感器的轴线与实际存在的轴线平行，倾角传感器将测量到的角度值传输至控制装置，控制装置按照公式计算得到虚拟主销后倾角值，并通过显示屏实时显示。具体的，倾角传感器采用数显式倾角传感器、水泡型倾角传感器或其他类型的倾角传感器。

在一种实施例中，如图3所示，实际存在的轴线选取转向节下的控制臂球头螺栓20的轴线，如图4、图5所示，倾角传感器设置于支架40上，支架40上设置有磁铁，控制臂球头50上带有磁性物体，支架40的磁铁吸附在磁性物体上，将倾角传感器安装于控制臂球头50上，使倾角传感器的轴线与控制臂球头螺栓20的轴线平行，倾角传感器测得的后倾角即为控制臂球头螺栓20的后倾角。具体的，倾角传感器通过多个螺栓安装于支架40上，作为替代，倾角传感器还可通过其他方式安装于支架40上。磁铁采用电磁铁，还可以采用其他磁力强大的永磁铁。

在一种实施例中，如图5所示，支架40上设置有两定位销41，如图6、图7、图8所示，控制臂球头50上靠近控制臂球头螺栓20的位置处设置安装面，安装面上开有两定位孔51，安装时，将两定位销41分别插入一定位孔51内实现快速定位，不仅安装快速方便，还可防止产生安装误差。作为替代，所述定位销、定位孔还可设置三个或三个以上。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种主销后倾角的测量方法，其特征在于：包括

设置在实际存在的轴线上的倾角传感器测量其在纵向平面内的中心轴线与地面垂直线的主销后倾角；

选取实际存在的轴线，设置在实际存在的轴线上的倾角传感器在纵向平面内的中心轴线与地面垂直线的夹角即为所述实际存在的轴线在纵向平面内的后倾角Sensor Angle；

通过下述公式推算出车辆虚拟主销后倾角：

Caster＝K*(Sensor Angle-θ)+β

其中，Sensor Angle为传感器测量的实际轴线角度，K为实际存在的轴线与虚拟主销轴线的比例关系，θ为实际存在的轴线在XZ平面的初始角度，β为设计状态下的主销后倾角值；

所述虚拟主销轴线在纵向平面的投影线与实际存在的轴线在纵向平面的投影线之间的关系通过ADAMS机械系统动力学自动分析软件建模，通过模型计算得出；

所述模型计算包括下述步骤：输入实际存在的轴线的质量特征参数和力学特性参数，通过约束连接实际存在的轴线的各零部件，构成系统结构模型，然后通过向右满打方向、向左满打方向，ADAMS机械系统动力学自动分析软件自动计算出虚拟主销轴线与实际存在的轴线之间的关系。

2.根据权利要求1所述的主销后倾角的测量方法，其特征在于

所述主销后倾角实时显示在屏幕上。

3.根据权利要求1所述的主销后倾角的测量方法，其特征在于：

所述实际存在的轴线为转向节下的控制臂球头螺栓，所述车辆虚拟主销后倾角与传感器测量的转向节下的控制臂球头螺栓实际轴线角度之间的关系满足下式：

Caster＝K*Sensor Angle+β

Sensor Angle为测量轴线相对Z轴旋转角度，

转向节下的控制臂球头螺栓轴线与虚拟主销的比例关系K＝1.185，设计状态下测量轴线与Z轴平行，设计状态下的主销后倾角β为5°。

4.一种主销后倾角的测量装置，其特征在于：包括

倾角传感器，安装于与虚拟的车辆主定位销线有相对关系的实际存在的轴线上，所述倾角传感器的轴线与所述实际存在的轴线相互平行，用于测量所述实际存在的轴线的后倾角角度，

控制装置，用于将所述后倾角角度转换为虚拟的车辆主定位销轴线的后倾角角度，

其中，所述控制装置用于执行以下步骤以将所述后倾角角度转换为虚拟的车辆主定位销轴线的后倾角角度：

选取实际存在的轴线，设置在实际存在的轴线上的倾角传感器在纵向平面内的中心轴线与地面垂直线的夹角即为所述实际存在的轴线在纵向平面内的后倾角Sensor Angle；

并通过下述公式推算出车辆虚拟主销后倾角：

Caster＝K*(Sensor Angle-θ)+β

其中，Sensor Angle为传感器测量的实际轴线角度，K为实际存在的轴线与虚拟主销轴线的比例关系，θ为实际存在的轴线在XZ平面的初始角度，β为设计状态下的主销后倾角值；

所述虚拟主销轴线在纵向平面的投影线与实际存在的轴线在纵向平面的投影线之间的关系通过ADAMS机械系统动力学自动分析软件建模，通过模型计算得出；

所述模型计算包括下述步骤：输入实际存在的轴线的质量特征参数和力学特性参数，通过约束连接实际存在的轴线的各零部件，构成系统结构模型，然后通过向右满打方向、向左满打方向，ADAMS机械系统动力学自动分析软件自动计算出虚拟主销轴线与实际存在的轴线之间的关系；

显示屏，用于显示所述虚拟的车辆主定位销轴线的后倾角角度。

5.根据权利要求4所述的主销后倾角的测量装置，其特征在于：所述实际存在的轴线为转向节下的控制臂球头螺栓的轴线，所述倾角传感器设置于支架上，所述支架上固定有磁铁，所述控制臂球头上带有磁性物体，所述支架的磁铁吸附在所述磁性物体上。

6.根据权利要求5所述的主销后倾角的测量装置，其特征在于：所述支架上设置有定位销，所述控制臂球头上靠近所述控制臂球头螺栓的位置处设置安装面，所述安装面上开有定位孔，所述定位销插入所述定位孔内以快速定位。

Images