CN110823687A - 一种固定式汽车覆盖件刚度测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明中公开了一种固定式汽车覆盖件刚度测试装置，包括机架、传动机构、工作台和测试机构，所述的工作台上设置有被测覆盖件，所述覆盖件上方设置测试机构，所述传动机构连接测试机构，所述测试机构包括：加载系统总成、第三电机、光栅尺、力传感器、压头和导杆，所述加载系统总成连接传动机构，所述加载系统总成上设置有第三电机、光栅尺、力传感器、压头和导杆，所述第三电机连接导杆，所述导杆连接压力压头，所述导杆上还设置有压力传感器。本发明自身结构刚度对试件变形的影响小于位移测量精度，满足刚度测量的精度要求。同时本发明可以实现五个自由度的移动或转动，能够准确测量汽车覆盖件的胀拉刚度。

Description

一种固定式汽车覆盖件刚度测试装置

技术领域

本发明涉及汽车零件检测领域，特别涉及一种固定式汽车覆盖件刚度测试装置。

背景技术

自从人类社会进入21世纪以来，随着在更加广泛的范围内持续变化的新产品的出现，市场演变和变革更加迅速，一个更加激烈的竞争环境正在形成。当今世界各国都将汽车工业作为其国民经济的主要支柱产业之一，竞相把最新的科技成果应用于汽车制造业，以提高本国在国际汽车市场的竞争力。汽车制造业在我国国民生产总值GDP中所占比例逐年提高，对促进国民经济、科技发展，解决大学生就业等发挥着举足轻重的作用，我国更是一跃成为世界最大的汽车生产国和销售国，引起世人瞩目。但我国还不是汽车制造业强国，技术水平与世界强国相比还有很大差距。汽车覆盖件大多数是大型薄板冲压件，薄板冲压件的相对厚度，即板厚与零件的最大轮廓尺寸之比非常小，薄板冲压件刚度也就比较差。汽车在高速行驶过程中，因颠簸而使汽车覆盖件易产生振动。这种振动的主要危害有：使驾驶室或车厢内产生噪声，驾驶员和乘客容易产生疲劳和烦躁，易于发生交通事故；覆盖件在交变应力作用下容易产生疲劳破坏，减少汽车寿命；低汽车的防撞能力。因此汽车覆盖件刚度在生产过程中和出厂前的检测工作尤为重要。汽车在使用过程中，车身外板等覆盖件总要受到外部载荷的作用，如触摸、按压的静载荷及行进过程中的震动、撞击的动载荷。这些作用往往使覆盖件形状发生改变，变形特点表现为弹性和塑性两种行为。弹性变形表现为载荷作用时发生凹陷挠曲，随载荷增大凹陷挠曲深度及凹陷范围扩大，但载荷去除后，又恢复到原来的形状。在汽车制造领域，把覆盖件受外部载荷时抵抗凹陷挠曲变形保持原有形状的能力，称为覆盖件的胀拉刚度。而把载荷作用后发生局部永久凹痕，覆盖件抵抗这种塑性变形的能力称为抗凹刚度。汽车覆盖件是典型的具有复杂型面的大型零件，相对厚度非常小，刚度比较差。汽车在高速行驶过程中，因颠簸产生振动和噪音，严重时会发生交通事故，汽车覆盖件的刚度问题越来越受到人们的重视。特此开发了一种固定式汽车覆盖件刚度测试装置。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术中出现的问题，提供一种固定式汽车覆盖件刚度测试装置，该装置自身结构刚度对试件变形的影响小于位移测量精度，满足刚度测量的精度要求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种固定式汽车覆盖件刚度测试装置，包括机架、传动机构、工作台和测试机构，所述的工作台上设置有被测覆盖件，所述覆盖件上方设置测试机构，所述传动机构连接测试机构，所述测试机构包括：加载系统总成、第三电机、光栅尺、力传感器、压头和导杆，所述加载系统总成连接传动机构，所述加载系统总成上设置有第三电机、光栅尺、力传感器，所述第三电机连接导杆。

进一步的，作为优选的技术方案，所述的传动机构包括第一传动单元和第二传动单元，所述第一传动单元包括：第一电机和第一丝杠，所述第一电解连接第一丝杠，所述第二传动单元包括第二电机和第二丝杠，所述第二电机连接第二丝杠。

进一步的，作为优选的技术方案，所述的机架包括一个横梁和2个立梁，所述横梁和立梁通过螺栓和定位销刚性连接。

进一步的，作为优选的技术方案，所述的加载系统总成包括：支撑滑座、蜗轮蜗杆机构、加载机构、压力传感器和限位传感器，所述的蜗轮蜗杆机构的上端面固装在支撑滑座的下端面上，所述的加载机构的上端面固装在蜗轮蜗杆进一步的，作为优选的技术方案，所述的压力传感器的上端与加载机构的导杆的下端面固接，所述的压头固装在压力传感器的下端面上。

进一步的，作为优选的技术方案，所述的光栅尺固装在连接板上。

进一步的，作为优选的技术方案，所述的加载系统总成内的第三电机为步进电机。

本发明所具有的有益效果：

本发明自身结构刚度对试件变形的影响小于位移测量精度，满足刚度测量的精度要求。同时本发明可以实现五个自由度的移动或转动，能够准确测量汽车覆盖件的胀拉刚度。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中：1、横梁管；2、第二电机；3、第二丝杠；4、支架；5、蜗轮；6、第一电机；7、第一丝杠；8、第二丝母；9、蜗杆；10、蜗杆手柄；11、加载系统总成、12、光栅尺；13、压力传感器；14、工作台；15、汽车覆盖件；16、压头；17、手柄；18、导杆；19、第三电机；20、法向测试仪。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种固定式汽车覆盖件15刚度测试装置，包括机架、传动机构、工作台14和测试机构，所述的工作台14上设置有被测覆盖件，所述覆盖件上方设置测试机构，所述传动机构连接测试机构。测试机构包括：加载系统总成11、第三电机19、光栅尺12、力传感器13、压头16和导杆18，所述加载系统总成11连接传动机构，所述加载系统总成11上设置有第三电机19、光栅尺12、力传感器13，所述第三电机19连接导杆18，所述的光栅尺12固装在连接板上。传动机构包括第一传动单元和第二传动单元，所述第一传动单元包括：第一电机6和第一丝杠7，所述第一电解连接第一丝杠7，所述第二传动单元包括第二电机2和第二丝杠3，所述第二电机2连接第二丝杠3。机架包括一个横梁和2个立梁，所述横梁和立梁通过螺栓和定位销刚性连接。加载系统总成11包括：支撑滑座、蜗轮蜗杆机构、加载机构、压力传感器13和限位传感器，支撑滑座上端固定在横梁套管的滑轨上，下端与蜗轮蜗杆机构连接。所述的蜗轮蜗杆机构的上端面固装在支撑滑座的下端面上，所述的加载机构的上端面固装在蜗轮5蜗杆9进一步的，作为优选的技术方案，所述的压力传感器13的上端与加载机构的导杆18的下端面固接，所述的压头16固装在压力传感器13的下端面上。

传动机构工作时，由机架、导柱、滑套、第一丝杠7、第二丝杠3、步进电机、横梁套管、横梁组件、导轨等组成机架总成，第一丝杠7的一端通过丝母固定在机架的横梁上，另一端通过联轴器与第一电机6相联。在第一电机6的带动下，第一丝杠7转动带动横梁组件上下移动。右侧机架立梁上安装有两个行程开关，可限制横梁套管行程位置，保护机械系统安全。横梁组件的两条支腿分别固定在滑套的上表面上，滑套沿着两条固定在机架立梁的导柱上下移动。第二丝杠3一端通过第二丝杠3座固定在滑套的上表面上，在第二电机2的带动下旋转，可带动加载系统水平移动。横梁套管两端分别插入与导柱相连的滑套上，间隙配合，且钻有调节孔，当需要调整测试位置时，可插入调节棒旋转横梁套管的角度。滑套的端面安装有固定环，当调整完横梁套管的角度后，拧紧固定环上的四个紧定螺钉，将横梁套管紧盯住，防止加载时横梁套管旋转影响测试精度。优选的，竖直丝杠丝母穿过横梁内通孔，并螺纹连接。竖直丝杠下端穿过横梁组件的通孔与第一电机6的输出轴通过联轴器固接。横梁组件由两个支柱、水平架和两个加强筋组成，两个支柱的上端通过水平架焊接在一起，每个加强筋的一端固装在水平架上，另一端固装在相应的支柱上，水平架中部开有通孔。如此设计，横梁组件的承载力大、刚度好、加载时变形极小，可忽略不计。两个立梁分别与一个导柱固接，每个导柱上套装有一个三通滑套，横梁套管的两端分别插装在两个三通滑套上的相对应的一个孔内，横梁组件的两个支柱的下端分别固装在对应的三通滑套的外壁上，第二电机2固装在横梁套管的上端面上，第二丝杠3的一端与第二电机2的输出轴固接且平行设置在横梁套管的上方，导轨的下端面固装在横梁套管的上端面上，第二丝杠3支撑滑座装在横梁套管上且与导轨滑动连接。调节杆的一端面固装在横梁套管的外表面上。通过调整杆可方便调整横梁套管的旋转运动。两个行程开关沿竖直方向安装在机架的两个立柱的任意一个上，且位于相邻的一个导柱之间。两个行程开关可以限制三通套管的的行程，启到保护作用。

加载系统总成11在工作时，蜗轮蜗杆机构的上端面固装在支撑滑座的下端面上，加载机构的上端面固装在蜗轮蜗杆机构的蜗轮5连接座上，压力传感器13的上端与加载机构的导杆18的下端面固接，压头16固装在压力传感器13的下端面上，光栅尺12固装在连接板上，加载机构内的第三电机19为步进电机。通过调整蜗杆9手轮，使蜗轮5旋转带动下部的加载箱沿垂直方向左右摆动，调整加载位置。确定位置后将蜗轮轴锁紧块拧紧，保证调整角度不变。加载箱内安装有一台步进电机，在驱动器的驱动下通过主动齿轮将转矩和运动传递给从动轮，从动轮通过键连接与加载丝杠相连，加载丝杠转动带动与丝母相连的连接板上下移动。加载杆的上端固定在连接板上，下端通过力传感器13与压头16相连。测量位移的传感器是光栅尺12，光栅尺12分动尺和定尺，定尺固定在加载箱上，动尺通过安装板与丝母相连，加载时动尺随丝母同步移动，可精确测量测试件的位移量。优选的，选用光栅尺12的量程为50mm，所以在加载箱的侧面上设有两个行程开关，进行限位保护。优选的，蜗轮蜗杆机构由蜗轮5连接座、蜗轮5、蜗轮轴、蜗杆9、壳体、蜗杆手柄10、锁紧块、蜗轮轴盖板和蜗杆9盖板组成。蜗杆9的一端安装在壳体上，蜗杆9盖板固装在壳体上，蜗杆9的中部安装在蜗杆9盖板上，蜗杆9的另一端安装有蜗杆手柄10。蜗轮轴的一端安装在壳体上，蜗轮轴盖板固装在壳体上，蜗轮轴的另一端安装在蜗轮轴盖板上，蜗轮轴位于蜗杆9的下方且二者垂直设置，蜗轮5固套在蜗轮轴上且与蜗杆9互相啮合，锁紧块安装在壳体的一侧端面上。如此设计，当调整好压头16角度后，将锁紧块锁紧，使蜗轮轴固定在壳体上，当压头16开始加载时，蜗轮轴不会发生转动或移动，从而实现了测试装置的压头16左右转动。加载机构由加载箱、电机、电机齿轮、丝杠齿轮、丝杠、丝母、连接板、导杆18、导杆18套、两个限位传感器和丝杠盖板组成。丝杠竖直安装在加载箱内，丝杠齿轮固套在丝杠的上部，电机固装在加载箱内，电机齿轮固套在电机的输出轴上，电机齿轮与丝杠齿轮互相啮合，丝母安装在丝杠齿轮下方的丝杠上。连接板的一端与丝母固接，导杆18套固装在加载箱的下端通孔内，连接板的另一端与导杆18的上端固接，导杆18的下端穿过导杆18套且与导杆18套滑动连接，丝杠盖板固装在丝杠下端的加载箱的下端面上，两个限位传感器沿竖直方向安装在加载箱的一侧上。如此设计，步进电机通过齿轮和齿轮以及滚珠丝杠驱动导杆18带动下部安装的压头16运动，实现了加载力的微调，因此要求滚珠丝杠有较强的刚度。此外通过两个限位传感器限制导杆18的行程，从而限制压头16的行程。

优选的，为了精确找到汽车覆盖件15中心的法向位置，首先通过第一电机6的旋转带动第一丝杠7同步旋转，第一丝杠7的旋转使第一丝杠7沿竖直方向运动，从而带动支架4上的测试装置向下运动，再通过第二电机2的输出轴的转动带动第二丝母8沿着第二丝杠3水平移动，第二丝母8带动加载系统总成11水平移动至需要测试的曲面位置上方，这时压头16的高度大约要比测试点高出20mm左右，通过调整棒旋转横梁管1的角度，可以调整加载系统总成11上的压头16进行前后方向倾角的调整，旋转蜗杆手柄10带动蜗杆9转动，蜗杆9转动带动蜗轮5转动，蜗轮5转动带动测试装置上的压头16进行左右方向倾角的调整；然后将法向测试仪20顶在压头16的下端，确定曲面的法向位置后撤出，通过第三电机19的转动，带动加载系统总成11的导杆18下端的压头16在曲面的法向位置连续施加载荷。

本发明的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的，在本发明基础上，本领域技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征做出一些替换和变形，均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种固定式汽车覆盖件刚度测试装置，包括机架、传动机构、工作台(14)和测试机构，其特征在于，所述的工作台(14)上设置有被测覆盖件，所述覆盖件上方设置测试机构，所述传动机构连接测试机构，所述测试机构包括：加载系统总成(11)、第三电机(19)、光栅尺(12)、压力传感器(13)、压头(16)和导杆(18)，所述加载系统总成(11)连接传动机构，所述加载系统总成(11)上设置有第三电机(19)、光栅尺(12)、压力传感器(13)，所述第三电机连接导杆(18)。

2.根据权利要求1所述的一种固定式汽车覆盖件刚度测试装置，其特征在于，所述的传动机构包括第一传动单元和第二传动单元，所述第一传动单元包括：第一电机(6)和连接第一电机(6)的第一丝杠(7)，所述第二传动单元包括第二电机(2)和连接第二电机(2)的第二丝杠(3)。

3.根据权利要求1所述的一种固定式汽车覆盖件刚度测试装置，其特征在于，所述的机架包括一个横梁和2个立梁，所述横梁和立梁通过螺栓和定位销刚性连接。

4.根据权利要求1所述的一种固定式汽车覆盖件刚度测试装置，其特征在于，所述的加载系统总成(11)包括：支撑滑座、蜗轮蜗杆机构、加载机构、压力传感器和限位传感器，所述的蜗轮蜗杆机构的上端面固装在支撑滑座的下端面上，所述的加载机构的上端面固装在蜗轮蜗杆机构的蜗轮连座上。

5.根据权利要求1所述的一种固定式汽车覆盖件刚度测试装置，其特征在于，所述的压力传感器(13)的上端与加载机构的导杆(18)的下端面固接，所述的压头(16)固装在压力传感器(13)的下端面上。

6.根据权利要求1所述的一种固定式汽车覆盖件刚度测试装置，其特征在于，所述的光栅尺(12)固装在连接板上。

7.根据权利要求1所述的一种固定式汽车覆盖件刚度测试装置，其特征在于，所述的加载系统总成(11)内的第三电机(19)为步进电机。

Images