CN112444361A - 客车骨架接头固定工装及客车骨架接头刚度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种客车骨架接头固定工装及客车骨架接头刚度检测装置。客车骨架接头刚度检测装置，包括固定工装和固定工装上的安装板，安装板上有沿安装板上的弧形引导结构活动的安装座，弧形引导结构位于同一个圆上，安装座通过锁紧机构锁定在安装板上，客车骨架接头刚度检测装置还包括直线加载机构、位移传感器、压力传感器。安装座能够沿着弧形引导结构活动，满足不同类型客车骨架接头的固定需求，弧形引导结构位于同一个圆上使得客车骨架接头各个固定点距焊接点的距离相等，直线加载机构对客车骨架接头施加加载力，通过位移传感器和压力传感器检测到的数值，得出客车骨架接头的刚度，解决了现有技术中检测装置不能检测骨架接头刚度的问题。

Description

客车骨架接头固定工装及客车骨架接头刚度检测装置

技术领域

本发明涉及车身测试领域，尤其涉及一种客车骨架接头固定工装及客车骨架接头刚度检测装置。

背景技术

客车的骨架用于支撑客车的各个零部件，并承受来自车内外的各种激励载荷，客车的骨架主要是由型材结构焊接形成，型材焊接处形成了骨架接头，而骨架接头处的刚度直接影响着整车的骨架刚度，刚度分为静刚度和动刚度，在客车的行驶过程中骨架接头处的动刚度影响着车辆的NVH性能以及整车的舒适性。因此对客车骨架接头的动刚度进行检测能够更加清楚的得出车辆的整体性能。

在申请公布号为CN107991196A的中国发明专利申请中提供了一种乘用车白车身接头刚度测量装置，该测量装置能够测量乘用车接头的弯曲刚度和扭转刚度，乘用车的车身接头为T形接头且均为冲压件，容易进行固定。但在客车领域，由于客车尺寸较大，客车的骨架结构相对乘用车的车身结构也更加复杂，因此对客车骨架接头的刚度要求也更高。

如图8、图9、、图10和图11所示，客车的骨架接头为多个型材焊接得到，类型众多，结构也不统一，每一个焊接点8向外发散出多个接头端部9，图8和图11中的接头样件的焊接点8处还设置有加强结构，使客车骨架接头的结构变得更加复杂，上述测量装置中的固定结构无法对客车骨架接头进行有效的固定，因此也就不能对客车骨架接头的刚度进行检测；此外，上述测量装置只能测量弯曲刚度和扭转刚度，无法测量接头的动刚度。

在授权公告号为CN103698208B的中国发明专利中提供了一种用于异型构件六自由度刚度测试的组合夹具，该夹具能够对异型接头进行检测，但是该组合夹具只能测量特定异型接头的扭转刚度和角刚度，也不能够对客车骨架接头进行夹持和固定，因此也就无法直接测量客车骨架接头的动刚度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种客车骨架接头固定工装，用于解决现有技术中不能有效固定客车骨架接头的问题；同时本发明还提供一种客车骨架接头刚度检测装置，以解决现有技术中检测装置不能检测骨架接头动刚度的问题。

为实现上述目的，本发明客车骨架接头固定工装的技术方案是：客车骨架接头固定工装，包括工装架，所述工装架上设有安装板，安装板上安装有两个以上可沿相应的弧形引导结构活动的用于固定骨架接头的安装座，与各所述安装座对应的弧形引导结构位于同一个圆上，每个安装座均配置有相应的锁紧机构，用于将安装座锁定在所述安装板上。

本发明客车骨架接头固定工装的有益效果是：锁紧机构将安装座锁定在安装板上，锁紧机构能够沿着安装板上的弧形引导结构活动，因此安装座能够沿着弧形引导结构活动，根据不同类型的客车骨架接头形状调整安装座的位置，满足了不同类型客车骨架接头的固定需求，弧形引导结构位于同一个圆上使得客车骨架接头的各个固定点距焊接点的距离相等，也使安装座始终正对客车骨架接头的焊接点，方便对接头进行安装。

进一步的，所述弧形引导结构为贯穿安装板的弧形孔，安装座底部设有贯穿对应弧形孔的固定螺栓，所述固定螺栓与相应的安装座螺纹配合以形成所述锁紧机构，或者所述固定螺栓配置有相应的螺母以形成所述锁紧机构；在安装板上设置贯穿安装板的弧形孔，形成弧形引导结构，结构简单，固定螺栓作为锁紧机构，固定螺栓穿过弧形孔与安装座进行结合，从而将安装座锁定在安装板上，装配也比较方便。

进一步的，形成各所述弧形引导结构的弧形孔依次相连或间隔布置；弧形孔相连形成弧形引导结构，加工工艺简单，容易实现，弧形孔间隔布置能够提高安装板的强度，且能够在圆周的任意方向布置，使安装座的调整范围更广。

进一步的，所述安装座具有朝向所述圆的圆心的开口，安装座上还设有压紧骨架接头的压紧螺栓，压紧螺栓连接有压板；安装座的开口朝向圆的圆心，使开口始终朝向客车骨架接头固定端，方便对骨架接头进行固定，在安装座上设置压紧螺栓结构简单，压紧螺栓还连接有压板增大了与客车骨架接头的接触面积，使固定结构更加牢固。

本发明客车骨架接头刚度检测装置的技术方案是：客车骨架接头刚度检测装置，包括固定工装，所述固定工装包括工装架，所述工装架上设有安装板，安装板上安装有两个以上可沿相应的弧形引导结构活动的用于固定骨架接头的安装座，与各所述安装座对应的弧形引导结构位于同一个圆上，每个安装座均配置有相应的锁紧机构，用于将安装座锁定在所述安装板上；工装架上还装配有直线加载机构，所述直线加载机构的加载方向与所述圆垂直，直线加载机构配置有控制模块，所述控制模块包括检测骨架接头的变形量的位移传感器和检测加载机构施加给骨架接头的加载力的压力传感器。

本发明客车骨架接头刚度检测装置的有益效果是：锁紧机构将安装座锁定在安装板上，锁紧机构能够沿着安装板上的弧形引导结构活动，因此安装座能够沿着弧形引导结构活动，根据不同类型的客车骨架接头形状调整安装座的位置，满足了不同类型客车骨架接头的固定需求，弧形引导结构位于同一个圆上使得客车骨架接头的各个固定点距焊接点的距离相等，也使安装座始终正对客车骨架接头的焊接点，方便对接头进行安装，工装架上还安装直线加载机构对客车骨架接头施加动态加载力，通过位移传感器检测得到的变形量和压力传感器检测的动态加载力的数值，计算出客车骨架接头的动刚度，解决了现有技术中检测装置不能检测骨架接头动刚度的问题。

进一步的，所述弧形引导结构为贯穿安装板的弧形孔，安装座底部设有贯穿对应弧形孔的固定螺栓，所述固定螺栓与相应的安装座螺纹配合以形成所述锁紧机构，或者所述固定螺栓配置有相应的螺母以形成所述锁紧机构；在安装板上设置贯穿安装板的弧形孔，形成弧形引导结构，结构简单，固定螺栓作为锁紧机构，固定螺栓穿过弧形孔与安装座进行结合，从而将安装座锁定在安装板上，装配也比较方便。

进一步的，形成各所述弧形引导结构的弧形孔依次相连或间隔布置；弧形孔相连形成弧形引导结构，加工工艺简单，容易实现，弧形孔间隔布置能够提高安装板的强度，且能够在圆周的任意方向布置，使安装座的调整范围更广。

进一步的，所述安装座具有朝向所述圆的圆心的开口，安装座上还设有压紧骨架接头的压紧螺栓，压紧螺栓连接有压板；安装座的开口朝向圆的圆心，使开口始终朝向客车骨架接头固定端，方便对骨架接头进行固定，在安装座上设置压紧螺栓结构简单，压紧螺栓还连接有压板增大了与客车骨架接头的接触面积，使固定结构更加牢固。

进一步的，所述直线加载机构包括向客车骨架接头施加加载力的液压缸，所述液压缸装配在与安装板垂直的工装架侧面上；液压缸能够对客车骨架接头施加稳定的加载力，检测结果更加准确，将液压缸设置在工装架与安装板垂直的侧面上，使加载力的方向垂直于圆，充分利用了客车骨架接头刚度检测装置空间。

进一步的，控制系统和压力传感器以及位移传感器对直线加载机构形成闭环控制；控制系统输出信号控制直线加载机构对客车骨架接头施加加载力，压力传感器检测压力信号并将压力信号传输到控制系统中，位移传感器检测位移信号并将位移信号传输到控制系统中，形成闭环，得到不同频率下客车骨架接头的动刚度。

附图说明

图1为本发明客车骨架接头刚度检测装置的整体示意图；

图2为安装板的结构示意图；

图3为另一种安装板的结构示意图；

图4为安装座的结构示意图；

图5为直线加载机构的结构示意图；

图6为接头静刚度测试结果图；

图7为接头动刚度测试结果图；

图8为客车骨架接头样件一的示意图；

图9为客车骨架接头样件二的示意图；

图10客车骨架接头样件三的示意图；

图11客车骨架接头样件四的示意图；

其中：1-安装板，11-固定螺栓孔，12-弧形孔；2-安装座，21-锁紧螺孔，22-侧板，23-压板，24-压紧螺栓；3-客车骨架接头；4-直线加载机构，41-压力传感器，42-限位压板，43-预紧螺栓，44-加载结构板，45-液压推杆，46-位移传感器，47-液压缸；5-固定工装；6-线束；7-控制模块；8-焊接点；9-接头端部。

具体实施方式

下面结合附图对本发明客车骨架接头刚度检测装置的实施例作进一步说明。

客车骨架接头刚度检测装置，如图1所示，包括用于固定客车骨架接头3的固定工装5、向客车骨架接头3施加加载力的直线加载机构4。

固定工装5包括工装架，工装架上固定有安装板1和用于固定客车骨架接头3的安装座2，安装板1的结构如图2所示，安装板1上设有四个固定螺栓孔11，安装板1通过固定螺栓孔11固定在工装架上，安装板1上还具有一个贯穿安装板1的弧形孔12，弧形孔12形成引导安装座2做弧线运动的弧形引导结构，安装座2与安装板1之间还具有将安装座2锁定在安装板1上的锁紧机构。本实施例中的工装架上设有侧板，安装板1通过螺栓固定在侧板上，侧板上设置有避让弧形孔12的避让孔；设置侧板能够增加工装架的结构强度，也便于安装板的固定。在其他实施例中，工装架也可以是框架结构，安装板直接固定在框架结构上。

安装座2能够沿弧形孔12做弧线运动，改变安装座2在安装板1上的位置，使安装座2能够适配不同形状的客车骨架接头3。在安装板1上只设置一个弧形孔12容易加工；在其他实施例中，弧形孔也可以是多个，如图3所示，多个弧形孔12沿同一个圆的周向间隔布置，设置多个弧形孔12能够加强安装板1的结构强度，还能够将安装座固定在圆周的任意方向上，调整范围更广。

安装座2的结构如图4所示，包括底板和顶板，底板和顶板之间还连接有两块侧板22，形成了供客车骨架接头3端部插入的框形结构，底板上有向外延伸的耳板，耳板上设有锁紧螺孔21，锁紧螺孔21与弧形孔12之间通过固定螺栓固定连接，固定螺栓与锁紧螺孔21形成锁紧机构，固定螺栓的头部尺寸大于弧形孔12在径向上的尺寸，将固定螺栓由工装架的内部穿入弧形孔12中，固定螺栓的头部与工装架上的侧板或者安装板的板面形成挡止配合，固定螺栓的头部不能穿过弧形孔12，通过固定螺栓与锁紧螺孔21的配合将安装座2锁定在安装板1上，当拧松固定螺栓时，安装座2又能够通过固定螺栓沿弧形孔12做弧线运动，通过固定螺栓既实现了安装座2的导向移动，又实现了安装座2的固定和锁紧；在其他实施例中也可以将导向移动的部件和锁紧部件分开设置，如在安装板上设置垫片或垫块，固定螺栓穿过垫片与锁紧螺孔形成螺纹连接。固定螺栓与安装座的锁紧螺孔形成配合能够将安装座锁定在安装板上，为了简化安装座的结构，可以将安装座耳板上的锁紧螺孔设置为通孔，通孔内不设置内螺纹，固定螺栓直接穿过弧形孔、耳板上的通孔与螺母配合，从而将安装座锁定在安装板上。

本实施中的安装座2设置三个，由于本实施例中的客车骨架接头3的具有四个端部，除去一个需要施加加载力的加载端，客车骨架接头3剩余三个端部为需要紧固的固定端，设置三个安装座2将客车骨架接头3的三个固定端紧固。客车骨架接头至少有三个端部（T型接头），当客车骨架接头的端部为三个时，除去一个加载端，剩余的两个固定端均需要固定，这时在安装板上只设置两个安装座即可；当客车骨架接头具有多个固定端时，需要在安装板上设置多个安装座，将客车骨架接头充分固定。

安装座2的顶板上设有螺孔，顶板还上具有与螺孔螺纹配合的压紧螺栓24，压紧螺栓24贯穿顶板并在压紧螺栓24的端部焊接压板23，通过旋拧压紧螺栓24使压板23发生位移从而顶压客车骨架接头3的固定端，以将客车骨架接头3牢固的固定在安装座2内，防止客车骨架接头3发生位移，设置压板23主要是为了增大与客车骨架接头3端部的接触面积，防止压紧螺栓24将客车骨架接头3的固定端顶压变形，使客车骨架接头3发生位移，影响测量结果；其他实施例中在保证压紧螺栓不会将客车骨架接头的固定端顶压变形的前提下也可以不设置压板，使用压紧螺栓直接顶压客车骨架接头的固定端，起到压紧固定端的作用。

当安装座2沿弧形孔12移动时，安装座2的框形结构始终具有朝向弧形孔12的圆心的开口，便于客车骨架接头3的固定端插入安装座2内，本实施例中的安装座2具有贯穿安装座2的通道，通道正对圆心的一端形成供固定端插入的开口。设置贯穿的通道主要是考虑到部分客车骨架接头长度较长，设置贯穿的开口能够使客车骨架接头的端部穿过通道，对于较短的客车骨架接头也可以在通道远离圆心一端设置封板，即使安装座具有五个面。

安装座2沿弧形孔12导向移动，距离圆心的距离相等，将焊接点放置在圆心处，各个接头固定端的固定处距接头焊接点的距离也相等，保证了客车骨架接头3各个固定端固定边界条件的一致性，从而保证了测试结构的精度。

直线加载机构4的结构如图5所示，直线加载机构4包括通过螺栓固定在工装架侧面上的液压缸47，液压缸47的固定侧面垂直于安装板1的固定侧面，且液压缸47的加载方向垂直于弧形孔12所在的圆，液压缸47设置在固定工装5的侧面上充分利用固定工装5的结构，使检测装置的结构更加紧凑；安装座2通过固定螺栓锁紧在安装板1上，安装座2在垂直与安装板1板面的方向上不能发生位移，只能在弧形孔12所在圆的圆周方向发生位移，液压缸47的加载方向垂直与弧形孔12所在的圆，保证了客车骨架接头只能在垂直与弧形孔12所在的圆的方向升发生位移，避免了液压缸47顶推客车骨架接头3时使安装座2沿弧形孔12发生转动，保证骨架接头位移量与骨架接头的变形量相等，使检测结果更加准确。在其他实施例中，直线加载机构也可以采用气缸或电推杆对客车骨架接头的加载端施加加载力。同样的液压缸也可以设置在固定工装上安装有的安装板的侧面上，这时需要在加载端与固定工装的侧面之间预留较大安装空间，这样设置适用于变形量较小的客车骨架接头的刚度测量。

液压缸47的液压推杆45的端部连接有截面为U形的加载结构板44，加载结构板44内侧面上设置有压力传感器41，加载结构板44上还设有调整客车骨架接头3加载端位置的限位压板42和预紧螺栓43，预紧螺栓43的作用与安装座2上的压紧螺栓24的作用不同，通过扳拧预紧螺栓43带动限位压板42发生位移，使加载结构板44内的客车骨架接头3的加载端移动到压力传感器41处，准确的得出客车骨架接头3受到的加载力。

当液压缸47的液压推杆45伸长顶推客车骨架接头3的加载端时，压力传感器41能够检测加载力的大小，液压缸47上安装有位移传感器46，位移传感器46能够检测液压推杆45的伸长量，液压推杆45的伸长量等于客车骨架接头3的变形量。

液压缸47还连接有控制模块7，控制模块7能够输出线性信号，控制液压缸47对客车骨架接头3施加静态加载力；控制模块7能够输出正弦信号，从而控制液压缸47输出动态的激励力。控制模块7通过线束6与压力传感器41和位移传感器46相连，能够接收并记录压力传感器41和位移传感器46实时数据，同时还能生成客车骨架接头3的位移随加载力变化的线性图。

本发明客车骨架接头刚度检测装置在使用时首先调整安装座2的位置，使各安装座2与客车骨架接头3的各固定端固定连接，然后将各个安装座2通过螺栓锁紧在安装板1上，从而将客车骨架接头3固定在固定工装5上，控制模块7控制液压缸47，液压缸47对客车骨架接头3的加载端施加加载力，控制模块7通过压力传感器41和位移传感器46检测到的数值得出客车骨架接头3的刚度。

本发明客车骨架接头刚度检测装置既能测量客车骨架接头的静刚度，又能测量动刚度，在测量静刚度时，控制模块输出线性信号，使得液压缸对样件缓慢施加线性作用力，控制模块判定作用力大于5N时，开始记录记载力大小，同时位移传感器调零并开始记录推杆位移量，当液压缸作用力达到2000N时，停止记录并输出位移随加载力变化的曲线值，该曲线为线性结果，曲线的斜率即为测试样件的静刚度，得出的接头静刚度图如图6所示。

在测量动刚度时，控制模块控制液压缸施加在样件上5N大小的预紧力，之后控制模块输出正弦信号，正弦信号的频率从1Hz缓慢升至100Hz，正弦信号控制液压缸输出动态激励力，激励频率从1Hz至100Hz，正弦力的幅值为2N，小于预紧力的大小，防止出现接头不受力的情况发生，在液压缸输出并作用在测试样件上动态激励力时，位移传感器记录推杆位移变化量，并输出激励力和对应的位移数值，激励力除以位移即为动态刚度，该刚度为如图7所示的曲线。

本发明的客车骨架接头在测量动刚度时，通过采集连续变频率下的骨架接头变形量，得到接头的动刚度，测试周期短，能够快速的检测出骨架接头的动刚度。

本发明客车骨架接头刚度检测装置针对客车骨架接头进行设计，能够改变安装座的位置，适配多种类型的客车骨架接头，液压缸既能够施加线性加载力，又能够施加动态加载力，能够测量骨架接头的动刚度，为整车的骨架结构设计提供了技术支持。

本发明客车骨架接头固定工装的实施例，与上述客车骨架接头检测装置实施例中客车骨架接头固定工装的结构相同，在此不再赘述。

Claims (10)

1.客车骨架接头固定工装，其特征在于：包括工装架，所述工装架上设有安装板，安装板上安装有两个以上可沿相应的弧形引导结构活动的用于固定骨架接头的安装座，与各所述安装座对应的弧形引导结构位于同一个圆上，每个安装座均配置有相应的锁紧机构，用于将安装座锁定在所述安装板上。

2.根据权利要求1所述的客车骨架接头固定工装，其特征在于：所述弧形引导结构为贯穿安装板的弧形孔，安装座底部设有贯穿对应弧形孔的固定螺栓，所述固定螺栓与相应的安装座螺纹配合以形成所述锁紧机构，或者所述固定螺栓配置有相应的螺母以形成所述锁紧机构。

3.根据权利要求2所述的客车骨架接头固定工装，其特征在于：形成各所述弧形引导结构的弧形孔依次相连或间隔布置。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的客车骨架接头固定工装，其特征在于：所述安装座具有朝向所述圆的圆心的开口，安装座上还设有压紧骨架接头的压紧螺栓，压紧螺栓连接有压板。

5.客车骨架接头刚度检测装置，其特征在于：包括固定工装，所述固定工装包括工装架，所述工装架上设有安装板，安装板上安装有两个以上可沿相应的弧形引导结构活动的用于固定骨架接头的安装座，与各所述安装座对应的弧形引导结构位于同一个圆上，每个安装座均配置有相应的锁紧机构，用于将安装座锁定在所述安装板上；工装架上还装配有直线加载机构，所述直线加载机构的加载方向与所述圆垂直，直线加载机构配置有控制模块，所述控制模块包括检测骨架接头的变形量的位移传感器和检测加载机构施加给骨架接头的加载力的压力传感器。

6.根据权利要求5所述的客车骨架接头刚度检测装置，其特征在于：所述弧形引导结构为贯穿安装板的弧形孔，安装座底部设有贯穿对应弧形孔的固定螺栓，所述固定螺栓与相应的安装座螺纹配合以形成所述锁紧机构，或者所述固定螺栓配置有相应的螺母以形成所述锁紧机构。

7.根据权利要求6所述的客车骨架接头刚度检测装置，其特征在于：形成各所述弧形引导结构的弧形孔依次相连或间隔布置。

8.根据权利要求5至7任意一项所述的客车骨架接头刚度检测装置，其特征在于：所述安装座具有朝向所述圆的圆心的开口，安装座上还设有压紧骨架接头的压紧螺栓，压紧螺栓连接有压板。

9.根据权利要求5所述的客车骨架接头刚度检测装置，其特征在于：所述直线加载机构包括向客车骨架接头施加加载力的液压缸，所述液压缸装配在与安装板垂直的工装架侧面上。

10.根据权利要求5或9所述的客车骨架接头刚度检测装置，其特征在于：控制系统、压力传感器以及位移传感器对直线加载机构形成闭环控制。

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