CN113358376A - 一种轮胎的综合力学性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了轮胎测试技术领域的一种轮胎的综合力学性能测试系统，包括测试台，测试臂通过调节件连接有安装板，调节件用于驱动安装板上下移动和转动，安装板后壁固定安装有驱动电机，驱动电机的输出端固定连接有驱动轴且穿过安装板端部固定连接有连接盘，连接盘用于安装测试轮胎，驱动轴外壁转动连接有模拟架，模拟架用于安装模拟块，安装板侧壁固定安装有模拟驱动件用于驱动模拟架转动，测试轮胎通过传感器测量获得数据，测试台顶部滑动连接有回转台，回转台位于测试轮胎下方，用于提供模拟地形；本发明在固定场地能够获得真实行驶的各种数据，为研究轮胎在高速时的力学特性提供较为全面的试验支持，无需耗费大量人力物力。

Description

一种轮胎的综合力学性能测试系统

技术领域

本发明涉及轮胎测试技术领域，具体为一种轮胎的综合力学性能测试系统。

背景技术

轮胎力学特性是汽车性能分析与设计的基础，并且对汽车的安全性、操纵稳定性、平顺性及NVH等性能有着重要的影响。轮胎力学特性试验机是轮胎特性建模以及整车性能集成、调校与开发的关键测试设备之一，它可实现轮胎的各种运行工况，并测定六个自由度的运动参数及其与地面六分力的关系，它是汽车动力学仿真设计关键数据的来源。

我们知道，当刚性车轮滚过一个障碍物时会突然产生很大的垂直加速度，对于充气轮胎的试验研究则发现这种冲击要小得多。很明显轮胎具有某种能力使它滚过障碍物时能够部分地“包络”障碍物。轮胎对障碍物的这种缓冲能力被称为包络特性。车辆行驶过程中路面条件对轮胎及车辆性能有很大影响。轮胎分析通常假定路面为平面，实际上轮胎经过的路面有很多种，尤其当轮胎与路面上各种障碍发生碰撞时，这些障碍使滚动轮胎产生碰撞力，动态碰撞力通过轮胎传送给车辆，轻则影响车辆的振动、行驶平顺性，以及公路的磨损，重则导致打滑、侧翻、爆胎等严重行车事故。轮胎包络特性的提高能够有效减少碰撞力以及汽车震动，减轻噪声污染，减少爆胎几率，提高驾驶的平顺性和舒适性。

到目前为止，路面障碍对轮胎影响的研究仅停留在有限元分析和物理模型的建立等理论分析层面。对于轮胎使用性能的测试目前是通过道路试验来实现。道路试验比较危险、采集数据相对比较困难，试验消耗的人力、物力和财力十分大；现有试验台大多结构复杂，大多只能模拟轮胎在中、低速转动时的工况，而不能模拟轮胎在各种路况下的状态，不能为研究轮胎在高速时的力学特性提供较为全面的试验支持。

基于此，本发明设计了一种轮胎的综合力学性能测试系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轮胎的综合力学性能测试系统，以解决上述背景技术中提出的轮胎使用性能的测试通过道路试验比较危险、采集数据相对比较困难，试验消耗的人力、物力和财力十分大；现有试验台大多结构复杂，不能模拟轮胎在各种路况下的状态，不能为研究轮胎在高速时的力学特性提供较为全面的试验支持的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种轮胎的综合力学性能测试系统，包括测试台，所述测试台顶部固定连接有测试臂，所述测试臂通过调节件连接有安装板，所述调节件用于驱动安装板上下移动和转动，所述安装板后壁固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端固定连接有驱动轴且穿过安装板端部固定连接有连接盘，所述连接盘用于安装测试轮胎，所述驱动轴外壁转动连接有模拟架，所述模拟架用于安装模拟块，所述安装板侧壁固定安装有模拟驱动件用于驱动模拟架转动，所述测试轮胎通过传感器测量获得数据，所述测试台顶部滑动连接有回转台，所述回转台位于测试轮胎下方，用于提供模拟地形。

优选的，所述调节件包括测试臂底部固定安装的压力缸，所述压力缸活动端固定连接有吊装板，所述吊装板顶部固定安装有换向电机，所述换向电机的输出端穿过吊装板连接有安装板。

优选的，所述换向电机的输出端固定连接有受力盘，所述受力盘顶部与吊装板转动连接，底部固定连接有顶部转盘，所述顶部转盘与安装板固定连接。

优选的，所述模拟架包括轴套，所述轴套外壁固定连接有分散盘，所述分散盘侧壁固定连接有多组插套，所述插套内均滑动连接有安装爪，所述安装爪与插套之间固定连接有适应弹簧，所述安装爪内壁固定安装有模拟块。

优选的，所述安装爪中间开设固定槽，所述固定槽侧壁均开设有固定孔，模拟块通过其顶部的山字板套在安装爪外，所述山字板的中间一板位于固定槽内且两侧均弹性连接有固定插板，所述固定插板通过其侧壁的定位柱与固定孔配合，所述模拟块表面不平整。

优选的，所述模拟驱动件包括固定安装在安装板侧壁的模拟电机和固定连接在轴套外壁的模拟齿盘，所述模拟电机的输出端穿过安装板固定连接有小齿轮，所述小齿轮与模拟齿盘啮合。

优选的，所述安装板侧壁活动连接有调节臂，所述调节臂内壁固定安装有传感器，所述传感器前端转动连接有测试安装杆，所述测试安装杆与测试轮胎连接，所述传感器为六分力传感器。

优选的，所述调节臂包括固定段和活动段，所述固定段前端内部固定安装有阻尼伸缩杆，所述阻尼伸缩杆的活动端固定连接有阻尼转盘，所述阻尼转盘的转动端与活动端固定连接。

优选的，所述回转台包括回转架及内部安装的测试带，所述回转架中间滑动连接有测试底板，所述测试底板一侧顶部开设有塌陷坑，所述测试底板位于测试带中间且与顶部带体相贴合，所述测试底板通过回转架侧壁安装的换位丝杠驱动，所述回转架底部开设有安装槽，所述测试台顶部固定连接有滑移块，所述滑移块位于安装槽内且之间固定连接有滑移缸。

优选的，所述回转架顶部固定连接有一组架设板，所述架设板之间安装有倾斜回转带和承托板，所述承托板位于倾斜回转带内侧且与其带体贴合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过将所需测试的测试轮胎安装上，通过驱动电机驱动测试轮胎在回转台上方转动，通过回转台的调整和状态切换提供测试轮胎不同模拟路况，通过模拟架的转动将模拟块跟随测试轮胎的转动放入测试轮胎底部，模拟越过障碍的路况；通过多种路况配合可以在固定的测试台上完成多种测试，从而全面获得测试轮胎的动力状态和使用数据；通过调节件使得安装板上下移动或转动，从而作用于测试轮胎，对其进行加压承重测试和轮胎转向测试，配合上述的路况进行更为多样的轮胎模拟测试，在固定场地能够获得真实行驶的各种数据，使其数据更接近真实路况路况数据，从而提高轮胎测试的精确度，为研究轮胎在高速时的力学特性提供较为全面的试验支持，无需耗费大量人力物力，且容易测试和获得数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明前侧视角结构示意图；

图2为本发明后侧视角结构示意图；

图3为本发明俯视角阶梯剖结构示意图；

图4为本发明侧视角局部剖结构示意图；

图5为本发明A部放大结构示意图；

图6为本发明俯视角半剖结构示意图；

图7为本发明B部放大结构示意图；

图8为本发明侧俯视角结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-测试台，2-测试臂，3-安装板，4-驱动电机，5-连接盘，6-测试轮胎，7-模拟架，8-模拟块，9-传感器，10-回转台，11-压力缸，12-吊装板，13-换向电机，14-受力盘，15-顶部转盘，16-轴套，17-分散盘，18-插套，19-安装爪，20-适应弹簧，21-固定槽，22-山字板，23-固定插板，24-固定孔，25-模拟电机，26-模拟齿盘，27-小齿轮，28-调节臂，29-测试安装杆，30-阻尼伸缩杆，31-阻尼转盘，32-活动端，33-回转架，34-测试带，35-测试底板，36-塌陷坑，37-换位丝杠，38-安装槽，39-滑移块，40-滑移缸，41-架设板，42-倾斜回转带，43-承托板。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：

一种轮胎的综合力学性能测试系统，包括测试台1，测试台1顶部固定连接有测试臂2，测试臂2通过调节件连接有安装板3，调节件用于驱动安装板3上下移动和转动，安装板3后壁固定安装有驱动电机4，驱动电机4的输出端固定连接有驱动轴且穿过安装板3端部固定连接有连接盘5，连接盘5用于安装测试轮胎6，驱动轴外壁转动连接有模拟架7，模拟架7用于安装模拟块8，安装板3侧壁固定安装有模拟驱动件用于驱动模拟架7转动，测试轮胎6通过传感器9测量获得数据，测试台1顶部滑动连接有回转台10，回转台10位于测试轮胎6下方，用于提供模拟地形。

本发明为了更全面的测试轮胎使用状态和获得更为全面的数据，通过安装板3的连接盘5将所需测试的测试轮胎6安装上，通过驱动电机4驱动测试轮胎6在回转台10上方转动，通过回转台10的调整和状态切换提供测试轮胎不同模拟路况，通过模拟架7的转动将模拟块8跟随测试轮胎6的转动放入测试轮胎6底部，模拟越过障碍的路况；通过多种路况配合可以在固定的测试台1上完成多种测试，从而全面获得测试轮胎的动力状态和使用数据；通过调节件使得安装板3上下移动或转动，从而作用于测试轮胎6，对其进行加压承重测试和轮胎转向测试，配合上述的路况进行更为多样的轮胎模拟测试，在固定场地能够获得真实行驶的各种数据，使其数据更接近真实路况路况数据，从而提高轮胎测试的精确度，有利于对轮胎各方面性能的全面掌握。

其中，测试轮胎6的加压承重和转向测试，分别通过压力缸11和换向电机13驱动实现，通过压力缸11活动端的伸缩或收回，从而作用于底部测试轮胎6，使其进一步压在回转台10上或抬起一定距离减轻压力，其中压力缸11的下压程度的调节可以模拟不同轮胎负重，从而测试不用负重压力下的轮胎性能；通过换向电机13转动，带动安装板3转动，从而作用于测试轮胎6使其在回转台10上变为倾斜态，从而模拟转向；其中，换向电机13的输出端固定连接有受力盘14，受力盘14顶部与吊装板12转动连接，使得吊装板12承接安装板3和轮胎重力，而不是作用于换向电机13的输出轴，从而保护换向电机13。

其中，为了模拟测试轮胎6越障的真实性同时提高多样性，在测试轮胎6转动时，启动模拟电机25，通过小齿轮27带动模拟齿盘26转动，从而带动模拟架7绕测试轮胎6外围转动，当转动至于回转台10接触时，安装爪19缩回至插套18内，从而在回转时在回转台10顶部平齐经过，在与回转台10回转速度相同状态下经过测试轮胎6和回转台10之间，从而模拟测试轮胎6行走时遇到障碍，而不是突兀的突出来模拟越障，从而增强其模拟真实性；越障后，安装爪19在适应弹簧20的作用下向外弹出，从而离开轮胎表面，而不影响其正常运转，此时模拟电机25也停止，从而可以在需要时随时模拟，若模拟电机25连续运转，则可按上述原理进行连续越障模拟；

其中，模拟块8与安装爪19为可拆卸连接，因此可以更换不同形状的模拟块8进行越障模拟，从而提高越障模拟真实性多样性，从而获得更为全面的数据；通过手动将固定插板23向中间捏合，从而使得定位柱脱离固定槽21的固定孔24，此时模拟块8可以从安装爪19中抽出更换；通过山字板22的两侧板套在安装爪19外部，从而增强连接稳定性，避免模拟块8晃动或脱落，模拟块8和安装爪19为耐压材质。

其中，为了不干扰安装测试轮胎6的安装，通过将活动段32向外拉开一定距离，作用于调节臂28的输出端伸长，而后再转动活动段32离开安装板3的中心位置，由于二者之间通过阻尼转盘31连接，因此活动段32可悬停在转开的位置，从而避开轮胎安装所需空间，避免互相干扰，方便其安装；

通过活动段32连接传感器9，方便传感器9的安装使用，通过测试安装杆29与轮胎连接，从而可实时跟随轮胎状态进行测试，且不影响测试轮胎6的转动，传感器9为六分力传感器应用范围较广，测试全面。

其中，在测试轮胎6被驱动转动时，通过摩擦力带动测试带34绕其辊轴回转，从而模拟轮胎行驶状态，其底部通过测试底板35承托，不会讲测试带34压下，且能进行负重压力测试；在平常测试中，使用测试底板35平面进行承托，进行凹坑路面测试模拟的时候，通过换位丝杠37带动测试底板35移动，塌陷坑36移动，至测试轮胎6下方，从而模拟突然行驶在凹陷路面的路况；

通过滑移缸40的伸长或缩短带动回转架33整体作用移动，从而可以产生横向摩擦，模拟漂移等行驶状态；同时当回转架32移动至使得倾斜回转带42与测试轮胎6侧边接触甚至受压时，通过带动倾斜回转带42的回转，在承托板43的承托下，可模拟行驶在倾斜路面，轮胎的侧面性能；回转架33底部开设有安装槽38，测试台1顶部固定连接有滑移块39，滑移块39位于安装槽38内且之间固定连接有滑移缸40，安装槽38位于回转架33底部，可避免进入杂物灰尘等，使得测试台1顶部较为平整。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种轮胎的综合力学性能测试系统，其特征在于：包括测试台（1），所述测试台（1）顶部固定连接有测试臂（2），所述测试臂（2）通过调节件连接有安装板（3），所述调节件用于驱动安装板（3）上下移动和转动，所述安装板（3）后壁固定安装有驱动电机（4），所述驱动电机（4）的输出端固定连接有驱动轴且穿过安装板（3）端部固定连接有连接盘（5），所述连接盘（5）用于安装测试轮胎（6），所述驱动轴外壁转动连接有模拟架（7），所述模拟架（7）用于安装模拟块（8），所述安装板（3）侧壁固定安装有模拟驱动件用于驱动模拟架（7）转动，所述测试轮胎（6）通过传感器（9）测量获得数据，所述测试台（1）顶部滑动连接有回转台（10），所述回转台（10）位于测试轮胎（6）下方，用于提供模拟地形。

2.根据权利要求1所述的一种轮胎的综合力学性能测试系统，其特征在于：所述调节件包括测试臂（2）底部固定安装的压力缸（11），所述压力缸（11）活动端（32）固定连接有吊装板（12），所述吊装板（12）顶部固定安装有换向电机（13），所述换向电机（13）的输出端穿过吊装板（12）连接有安装板（3）。

3.根据权利要求2所述的一种轮胎的综合力学性能测试系统，其特征在于：所述换向电机（13）的输出端固定连接有受力盘（14），所述受力盘（14）顶部与吊装板（12）转动连接，底部固定连接有顶部转盘（15），所述顶部转盘（15）与安装板（3）固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种轮胎的综合力学性能测试系统，其特征在于：所述模拟架（7）包括轴套（16），所述轴套（16）外壁固定连接有分散盘（17），所述分散盘（17）侧壁固定连接有多组插套（18），所述插套（18）内均滑动连接有安装爪（19），所述安装爪（19）与插套（18）之间固定连接有适应弹簧（20），所述安装爪（19）内壁固定安装有模拟块（8）。

5.根据权利要求4所述的一种轮胎的综合力学性能测试系统，其特征在于：所述安装爪（19）中间开设固定槽（21），所述固定槽（21）侧壁均开设有固定孔（24），模拟块（8）通过其顶部的山字板（22）套在安装爪（19）外，所述山字板（22）的中间一板位于固定槽（21）内且两侧均弹性连接有固定插板（23），所述固定插板（23）通过其侧壁的定位柱与固定孔（24）配合，所述模拟块（8）表面不平整。

6.根据权利要求1所述的一种轮胎的综合力学性能测试系统，其特征在于：所述模拟驱动件包括固定安装在安装板（3）侧壁的模拟电机（25）和固定连接在轴套（16）外壁的模拟齿盘（26），所述模拟电机（25）的输出端穿过安装板（3）固定连接有小齿轮（27），所述小齿轮（27）与模拟齿盘（26）啮合。

7.根据权利要求1所述的一种轮胎的综合力学性能测试系统，其特征在于：所述安装板（3）侧壁活动连接有调节臂（28），所述调节臂（28）内壁固定安装有传感器（9），所述传感器（9）前端转动连接有测试安装杆（29），所述测试安装杆（29）与测试轮胎（6）连接，所述传感器（9）为六分力传感器。

8.根据权利要求7所述的一种轮胎的综合力学性能测试系统，其特征在于：所述调节臂（28）包括固定段和活动段，所述固定段前端内部固定安装有阻尼伸缩杆（30），所述阻尼伸缩杆（30）的活动端（32）固定连接有阻尼转盘（31），所述阻尼转盘（31）的转动端与活动端（32）固定连接。

9.根据权利要求1所述的一种轮胎的综合力学性能测试系统，其特征在于：所述回转台（10）包括回转架（33）及内部安装的测试带（34），所述回转架（33）中间滑动连接有测试底板（35），所述测试底板（35）一侧顶部开设有塌陷坑（36），所述测试底板（35）位于测试带（34）中间且与顶部带体相贴合，所述测试底板（35）通过回转架（33）侧壁安装的换位丝杠（37）驱动，所述回转架（33）底部开设有安装槽（38），所述测试台（1）顶部固定连接有滑移块（39），所述滑移块（39）位于安装槽（38）内且之间固定连接有滑移缸（40）。

10.根据权利要求9所述的一种轮胎的综合力学性能测试系统，其特征在于：所述回转架（33）顶部固定连接有一组架设板（41），所述架设板（41）之间安装有倾斜回转带（42）和承托板（43），所述承托板（43）位于倾斜回转带（42）内侧且与其带体贴合。

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