CN111076949A - 一种轮胎定向非平衡激励加载装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轮胎定向非平衡激励加载装置，包括安装支座、连接在安装支座上的齿轮箱、与齿轮箱的输出轴配合连接的配重盘，还包括设置在车轮上的第一质量块，括设在所述配重上的第二质量块，所述第二质量块与第一质量块的质量相等。配重盘为均匀的长条形且其中心处设置有与齿轮箱连接的连接孔，齿轮箱箱体固定在安装支座上，安装支座与车轮固定连接，所述齿轮箱的输入轴与车轮配合连接，且配重盘的转速与车轮的转速等大反向；第一质量块到车轮的中心孔的距离和第二质量块到配重盘的连接孔的距离相等。本发明结构简单，使用方便，解决了现有激励装置无法最大限度激发摆振的现象。

Description

一种轮胎定向非平衡激励加载装置
技术领域
本发明涉及NVH性能测试，具体涉及一种轮胎定向非平衡激励加载装置。
背景技术
车辆的方向盘摆振是汽车生产中需要重点把控的NVH性能项，为了从有限元仿真的角度对车辆的方向盘摆振性能进行预测和优化，需要借助轮心灵敏度测试来对整车模型的底盘参数进行标定。轮心灵敏度测试是通过人为额外施加激励的方式来模拟轮胎不一致性所产生的不平衡载荷，从而获得激励传递路径上的点的响应来标定模型。目前，轮心灵敏度试验中激励的加载方式主要是在轮辋内侧贴质量块来模拟径向不平衡力，而引发方向盘摆振的最主要的激励是水平方向和竖直方向不平衡力，而上述方法所产生的激励方向随车轮的运转而时刻变动的，因此无法最大限度地激发摆振现象。
设计一种只对轮胎水平方向或者竖直方向产生不平衡激励力的加载装置是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
CN109916640A开了一种汽车轮胎运行模态的测试装置，包括底座、驱动电机、驱动轮胎、激励棒和激光测振仪，底座的顶面为第一工作台，第一工作台上固定有垫板，驱动电机固定于垫板表面，驱动轮胎安装在驱动电机的输出轴上，激励棒两端连接有弹性绳，所述弹性绳另一端与驱动轮胎中部固定连接；待测轮胎固定于底座的前侧面上，通过驱动轮胎向待测轮胎施加实车状态轮胎受到的载荷；底座的前侧面上设有反光镜，反光镜沿待测轮胎周向布置，激光测振仪通过三脚架布置于待测轮胎的前方，其高度与反光镜的镜面中心高度相等。其能够模拟轮胎在实车状态下的载荷，有效测试不同速度、不同载荷、不同尺寸或不同激励下的轮胎运行模态。毫无疑问，这是所属技术领域的一种有益的尝试。
发明内容
本发明的目的是提供一种轮胎定向非平衡激励加载装置，只产生对轮胎水平方向或者竖直方向的不平衡激励力，解决现有激励装置无法最大限度激发摆振的现象。
本发明提供一种轮胎定向非平衡激励加载装置，包括安装支座、连接在安装支座上的齿轮箱、与齿轮箱的输出轴配合连接的配重盘，还包括设置在车轮上的第一质量块，包括设在所述配重上的第二质量块，所述第二质量块与第一质量块的质量相等；
所述配重盘为均匀的长条形且其中心处设置有与齿轮箱连接的连接孔，所述齿轮箱箱体固定在安装支座上，所述安装支座与车轮固定连接，所述齿轮箱的输入轴与车轮配合连接，且所述配重盘的转速与车轮的转速等大反向；所述第一质量块到车轮的中心孔的距离和第二质量块到配重盘的连接孔的距离相等。
进一步地，所述齿轮箱内设有输入锥齿轮、输出锥齿轮和传动锥齿轮，所述输入锥齿轮和输出锥齿轮分别与传动锥齿轮啮合，且所述输入锥齿轮的转速与输出锥齿轮的转速等大反向；所述输入锥齿轮外接输入轴与车轮传动动连接，所述输出锥齿轮外接输出轴与配重盘连接；所述传动锥齿轮通过传动轴设置在齿轮箱内部。
进一步地，所述齿轮箱包括前盖板、后盖板、上盖板、下盖板、左盖板和右盖板组成，所述左盖板和右盖板内部设置有第一轴承安装孔和第二轴承安装孔，所述输入轴穿过第一轴承安装孔与传动锥齿轮连接，所述输出轴穿过第二轴承安装孔与传动锥齿轮。
进一步地，所述传动锥齿轮为两个，所述前盖板和后盖板内均设置有第三轴承安装孔，所述传动轴与安装在第三轴承安装孔内的轴承连接。
进一步地，所述齿轮箱的上盖板上设有一个转动约束杆，所述转动约束杆一端固定在上盖板上，另一端与车身连接。
进一步地，所述配重盘的两端各设有两个用于放置第二质量块的安装槽。
有益效果：本发明中设置与车轮传动连接的配重盘，第二质量块设置在配重盘上，且第一质量块距离车轮中心的距离与第二质量块距离配重盘中心的距离相等，即旋转半径r；两质量块的重量相等，即重量m相等；当车轮转动时，在齿轮箱的作用下，车轮与配重盘的转速等大反向，即旋转速度v的大小相等；根据离心计算力公式F＝mv2/r得出，第一质量块与第二质量块产生的离心力始终相等；配重盘的中心通过齿轮箱与车轮中心孔传动连接，使其配重盘与车轮为同轴转动，在某些特定位置所产生的离心力对车轮某一个方向的作用能相互抵消。
为确保车轮运转的初始时刻两者的离心力方向一致，第一质量块和第二质量块的初始位置需位于同一位置：(一)当位于竖直方向上的同一位置时，旋转过程中，两质量块所产生的离心力方向除竖直方向外始终沿竖直方向对称，此过程中第一质量块与第二质量块产生的离心力其水平方向的分力等大反向，竖直方向的分力等大同向，此种情况下的第一质量块与第二质量块的合力为竖直方向的力，给车轮的激励力为不断变化的竖直方向的定向力；(二)当第一质量块与第二质量块的起始位置在水平方向的同一位置时，两质量块除水平方向外始终沿水平方向对称，第一质量块与第二质量块位所产生的离心力其竖直方向的分力等大反向，水平方向的分力方向相同，此种情况下的第一质量块与第二质量块的合力为水平方向的力，给车轮的激励力为不断变化的水平方向的定向力。
初始位置为水平或者竖直方向的同一位置时，第一质量块和第二质量块所产生的离心力在其水平或者竖直反向的力始终等大反向，从而使得车轮所受到的不平衡合力方向始终为竖直或者水平。本发明结构简单、操作方便、发明强，可通过不同的初始位置使其产生竖直或者水平方向的定向激励，使其激励装置能最大限度激发摆振的现象。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为配重盘的结构示意图。
图3为安装支坐的结构示意图。
图4为齿轮箱的结构示意图。
图5为齿轮箱的内部结构示意图。
图6为左盖板结构示意图。
图7为前盖板结构示意图。
图8为下盖板结构示意图。
图9为给车轮施加竖直方向的激励的结构示意图。
图10为给车轮施加水平方向的激励的结构示意图。
图中：第一质量块M1、第二质量块M2、安装支座1、安装孔11、输入轴连接孔12、齿轮箱2、输入轴21、输入锥齿轮211、输出轴22、输出锥齿轮221、传动轴23、传动锥齿轮231、上盖板24、上盖板连接孔241、左盖板25、第一轴承安装孔251、右盖板26、第二轴承安装孔261、前盖板27、第三轴承安装孔271、后盖板28、下盖板29、转动约束杆 3、配重盘4、连接孔41、安装槽42、车轮5。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的描述:
如图1-10所示，本发明提供一种轮胎定向不平衡激励加载装置，包括安装支座1、连接在安装支座1上的齿轮箱2、与齿轮箱2的输出轴22配合连接的配重盘4，还包括设置在车轮5上的第一质量块M1，包括设在所述配重盘4上的第二质量块M2，所述第二质量块 M2与第一质量块M1的质量相等。在设置时，使其第一质量块M1与第二质量块M2的质量、大小、形状均相等，这样可减少误差。
所述配重盘4为均匀的长条形且其中心处设置有与齿轮箱2连接的连接孔41，所述齿轮箱2箱体固定在安装支座1上，安装支座1上设有安装孔11和输入轴连接孔12，所述安装支座1通过安装孔11与车轮5固定连接，所述齿轮箱2的输入轴21与车轮5配合连接，其输入轴21穿过输入轴连接孔12与车轮5的中心孔键连接，，输出轴22与配重盘4上的连接孔41键连接，齿轮箱2内设置齿轮使其输入轴21与输出轴22的转速等大反向，且所述配重盘4的转速与车轮5的转速等大反向；所述第一质量块M1的重心到车轮5的中心孔的距离和第二质量块M2的重心到配重盘4的连接孔41的距离相等，这样使其质量块的形状大小不同时，半径仍然相等。本发明中，两质量块的质量m相等，转动半径r相等，转速v 的大小相等，根据离心力计算公式F＝mv2/r得出，两质量块产生的离心力大小相等，由于同轴转动，在转动过程中离心力对车轮5所产生的作用会出现相互抵消的情况。当需要施加竖直方向的激励时，两质量块的初始位置相同且必须位于竖直方向上，此种情况下，两质量块同轴等速反向旋转，除会在竖直方向重合外，其他位置均沿竖直方向对称，其离心力在水平方向的分力Fx1和Fx2等大反向，相互抵消，竖直方向的分力方向始终相同，及激励装置给车轮5的竖直方向的激励为Fy1+Fy2。当需要施加水平方向的激励时，两质量块初始位置相同且必须位于水平方向上，此种情况下，两质量块同轴等速反向旋转，除会在竖直方向重合外，其他位置均沿竖直方向对称，其离心力在水平方向的分力Fy1和Fy2等大反向，相互抵消，竖直方向的分力方向始终相同，及激励装置给车轮5的竖直方向的激励为Fx1+Fx2。
进一步地，所述齿轮箱2内设有输入锥齿轮211、输出锥齿轮221和传动锥齿轮231，所述输入锥齿轮211和输出锥齿轮221分别与传动锥齿轮231231啮合，且所述输入锥齿轮211的转速与输出锥齿轮221的转速等大反向；所述输入锥齿轮211外接输入轴21与车轮 5传动动连接，所述输出锥齿轮221外接输出轴22与配重盘4连接；所述传动锥齿轮231231 通过传动轴23设置在齿轮箱2内部。所述输入轴21、输出轴22和传动轴23与输入锥齿轮 211连输出锥齿轮221和传动锥齿轮231的连接均为键连接。
进一步地，所述齿轮箱2包括前盖板27、后盖板、上盖板24、下盖板、左盖板25和右盖板26组成，所述左盖板25和右盖板26内部设置有第一轴承安装孔251和第二轴承安装孔261，所述输入轴21穿过第一轴承安装孔251与传动锥齿轮231连接，所述输出轴22 穿过第二轴承安装孔261与传动锥齿轮231。所述齿轮箱2通过六块盖板螺栓连接而成，所述的输入轴21、输出轴22，通过与轴承过盈配合分别安装到第一轴承安装孔251和第二轴承安装孔261上。
进一步地，所述传动锥齿轮231为两个，其传动轴23也为两根，各自对应连接，所述前盖板27和后盖板内均设置有第三轴承安装孔271，两所述传动轴23分别与安装在对应的第三轴承安装孔271内的轴承连接。设置两个传动锥齿轮231，这样使得对输入锥齿轮211和输出锥齿轮221的传动作用叠加，当车轮5在高速运转时候，传动锥齿轮231能稳定的工作。
进一步地，所述齿轮箱2的上盖板24上设有一个转动约束杆3，所述转动约束杆3一端固定在上盖板24上，另一端与车身连接。所述约束杆使其齿轮箱2，不会随着输入轴21、输出轴22和传动轴23产生转动。所述上盖板24向外凸出，且其凸出部分设有与转动约束杆3连接的上盖板连接孔241，上盖板连接孔241为螺纹孔，约束杆与上盖板24连接的一端设置有与上盖板连接孔241内的螺纹相配合的螺纹。所述约束杆的另一端通过关节轴承与车身连接，这样使得当车轮5跳动时候，齿轮箱2能随车轮5跳动，不会对齿轮箱2产生作用。
进一步地，所述配重盘4的两端各设有两个用于放置第二质量块M2的安装槽42。对称设置使其进行基准测试时，装置不会对车轮施加不平衡载，所述第二质量M2块可以粘贴在安装槽42内，当两个质量块施加的激励力不够时，可以在车轮5和配重盘4上的对应处增加相同质量块，来增加同一方向的激励。

Claims (6)

1.一种轮胎定向非平衡激励加载装置，包括安装支座(1)、连接在安装支座(1)上的齿轮箱(2)、与齿轮箱(2)的输出轴(22)配合连接的配重盘(4)，还包括设置在车轮(5)上的第一质量块(M1)，其特征在于，包括设在所述配重盘(4)上的第二质量块(M2)，所述第二质量块(M2)与第一质量块(M1)的质量相等；
所述配重盘(4)为均匀的长条形且其中心处设置有与齿轮箱(2)连接的连接孔(41)，所述齿轮箱(2)箱体固定在安装支座(1)上，所述安装支座(1)与车轮(5)固定连接，所述齿轮箱(2)的输入轴(21)与车轮(5)配合连接，且所述配重盘(4)的转速与车轮(5)的转速等大反向；所述第一质量块(M1)到车轮(5)的中心孔的距离和第二质量块(M2)到配重盘(4)的连接孔(41)的距离相等。
2.根据权利要求1所述轮胎定向非平衡激励加载装置，其特征在于，所述齿轮箱(2)内设有输入锥齿轮(211)、输出锥齿轮(221)和传动锥齿轮(231)，所述输入锥齿轮(211)和输出锥齿轮(221)分别与传动锥齿轮(231)啮合，且所述输入锥齿轮(211)的转速与输出锥齿轮(221)的转速等大反向；所述输入锥齿轮(211)外接输入轴(21)与车轮(5)传动动连接，所述输出锥齿轮(221)外接输出轴(22)与配重盘(4)连接；所述传动锥齿轮(231)通过传动轴(23)设置在齿轮箱(2)内。
3.根据权利要求2所述轮胎定向非平衡激励加载装置，其特征在于，所述齿轮箱(2)包括前盖板(27)、后盖板、上盖板(24)、下盖板、左盖板(25)和右盖板(26)组成，所述左盖板(25)和右盖板(26)内部设置有第一轴承安装孔(251)和第二轴承安装孔(261)，所述输入轴(21)穿过第一轴承安装孔(251)与传动锥齿轮(231)连接，所述输出轴(211)穿过第二轴承安装孔(261)与传动锥齿轮(231)。
4.根据权利要求3所述轮胎定向非平衡激励加载装置，其特征在于，所述传动锥齿轮(231)为两个，所述前盖板(27)和后盖板内均设置有第三轴承安装孔(271)，所述传动轴(23)与安装在第三轴承安装孔(271)内的轴承连接。
5.根据权利要求3所述轮胎定向非平衡激励加载装置，其特征在于，所述齿轮箱(2)的上盖板(24)上设有一个转动约束杆(3)，所述转动约束杆(3)一端固定在上盖板(24)上，另一端与车身连接。
6.根据权利要求1所述轮胎定向非平衡激励加载装置，其特征在于，所述配重盘(4)的两端各设有两个用于放置第二质量块(M2)的安装槽(42)。
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