CN204575352U - 一种手摇式简易轮胎静态刚度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种手摇式简易轮胎静态刚度测量装置，该装置包括试验台支撑机构、手摇垂向力施加机构、垂向力传感器、可水平转动地设置在试验台支撑机构上的手摇横向力施加机构、位移传感器及横向力传感器、轮胎卡固机构、数据采集器及数据处理器，轮胎卡固机构与手摇垂向力施加机构固定连接，数据采集器通过电路分别与位移传感器、横向力传感器及垂向力传感器连接，并将采集到的位移信号与力信号传输至数据处理器，再由数据处理器进行分析处理。与现有技术相比，本实用新型结构简单，操作方便，搬运快捷，制造工艺简单，加工容易，进而为轮胎静态刚度测量提供了简易、快捷的试验平台，适用于多种规格轮胎静态纵向刚度和横向刚度的测量。

Description

一种手摇式简易轮胎静态刚度测量装置

技术领域

本实用新型属于汽车试验技术领域，涉及一种轮胎静态刚度测量装置，尤其是涉及一种手摇式简易轮胎静态刚度测量装置。

背景技术

轮胎作为汽车与地面直接接触的唯一媒介，是保证汽车启动加速、转弯与制动行驶安全性的重要零部件。轮胎刚度是轮胎力学特性的重要组成部分，轮胎的结构参数和力学特性决定着汽车的主要行驶性能。因此，轮胎的动态刚度对于分析汽车行驶安全性尤为重要，但是动态刚度不易测得，所以利用测量轮胎的静态纵向刚度和横向刚度是定性分析汽车动态性能的重要方法。

申请号为201110246104.7的中国发明专利公布了一种轮胎耦合刚度试验机，包括竖直躯干，垂直加载机构，纵向加载机构，侧向加载机构，扭转加载机构，轮胎侧倾定位机构，六分力传感器，基座，所述的竖直躯干和基座构成机体，竖直加载机构通过竖直导轨连接在竖直躯干上，纵向加载机构，侧向加载机构和扭转加载机构共同构成的三向加载台设置在基座上，六分力传感器通过固定于竖直加载机构上，轮胎侧倾定位机构与六分力传感器相连。上述专利公布的技术方案，不仅可以测试轮胎的垂直刚度，纵向刚度，侧向刚度和扭转刚度，也可以测试出耦合受力下轮胎的刚度，但上述试验机主要采用伺服电机进行试验驱动，而且装置的结构设计业较为复杂，制作成本较高，有待进一步改进。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单，试验方便，适用于多种规格轮胎的手摇式简易轮胎静态刚度测量装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种手摇式简易轮胎静态刚度测量装置，该装置包括试验台支撑机构、垂直设置在试验台支撑机构上的手摇垂向力施加机构、设置在手摇垂向力施加机构中的垂向力传感器、可水平转动地设置在试验台支撑机构上的手摇横向力施加机构、设置在手摇横向力施加机构中的位移传感器及横向力传感器、轮胎卡固机构、数据采集器及数据处理器，所述的轮胎卡固机构与手摇垂向力施加机构固定连接，所述的数据采集器通过电路分别与位移传感器、横向力传感器及垂向力传感器连接，并将采集到的位移信号与力信号传输至数据处理器，再由数据处理器进行分析处理。

所述的数据处理器为计算机，通过数据采集器将位移信号与力信号采集，传输保存至计算机中，以便进行数据的后处理。

所述的试验台支撑机构包括试验支撑板、与试验支撑板螺纹连接的防滑支撑杆及与试验支撑板底部固定连接的滑轮。

所述的试验支撑板上设有螺纹孔，所述的防滑支撑杆上设有与螺纹孔相适配的螺纹，并通过螺纹孔与试验支撑板螺纹连接。

所述的手摇垂向力施加机构包括升降丝杠、设置在升降丝杠顶部的第一施力盘、第一导向杆、第二导向杆以及与升降丝杠、第一导向杆及第二导向杆滑动连接的垂向力施加块，该垂向力施加块一端与升降丝杠螺纹连接，另一端分别与第一导向杆、第二导向杆间隙连接。

所述的第一导向杆、第二导向杆及升降丝杠均垂直设置在试验支撑板上，所述的第一导向杆、第二导向杆仅用于控制垂向力施加块运动的方向。

当顺时针转动第一施力盘时，垂向力施加块受力向下运动，进而将力施加在与其固定连接的轮胎卡固机构上，实现轮胎垂向力的施加。

所述的手摇横向力施加机构包括位移丝杠、与位移丝杠固定连接的第二施力盘、与位移丝杠螺纹连接的导轨固定板以及设置在导轨固定板上的滑板，该滑板的中心处设有位移传感器，所述的位移丝杠推动滑板沿导轨固定板水平移动。

所述的位移传感器设置在与轮胎表面接触的滑板的中心处，可以测得滑板的位移量，即轮胎横向或纵向位移量。

所述的导轨固定板可水平转动地设置在试验支撑板上，并且所述的导轨固定板上设有卡槽，该卡槽内设有滑轨，所述的滑板通过滑轨与导轨固定板滑动连接，所述的位移丝杠一端与第二施力盘连接，另一端固定在滑板上，并且所述的位移丝杠与滑板的接触处设有横向力传感器。

由于车轮受垂向力而压紧滑板，当顺时针转动第二施力盘时，位移丝杠推动滑板移动，进而使车轮受到模拟路面受到的载荷力。

所述的轮胎卡固机构包括固定卡盘及设置在固定卡盘上的试验轮毂。

所述的试验轮毂的直径根据轮胎直径的不同而改变，可适用于多种规格轮胎的静态刚度测量，使该实验系统通用性较强。

所述的固定卡盘一端设有连接轴，并通过连接轴与垂向力施加块过盈配合，所述的固定卡盘另一端通过螺栓与的试验轮毂固定连接，所述的连接轴与垂向力施加块的配合处设有垂向力传感器。

为了保证试验可靠度和准确度，测量装置的刚度要足够大，因此，本实用新型装置采用铸铁加工制造，这样即可满足刚度要求，在加载时台架不会发生变形。

与现有技术相比，本实用新型适用于各种规格的轮胎，具有很强的通用性；可以实现轮胎无需重新安装即可同时测量横向刚度和纵向刚度；施加载荷轻松简单，通过转动施力盘即可向车轮施加垂向载荷和载荷力；为了保证该装置的刚度，所有零件全用铸铁制造，加工简单，装配简单，为实验室提供了更简单、便捷的轮胎静态刚度测量平台。

附图说明

图1为本实用新型测量轮胎纵向刚度示意图；

图2为本实用新型测量轮胎横向刚度示意图；

图中标记说明：

1—第一施力盘、2—升降丝杠、3—垂向力施加块、4—第一导向杆、5—第二导向杆、6—滑板、7—位移丝杠、8—第二施力盘、9—滑轮、10—试验支撑板、11—防滑支撑杆、12—导轨固定板、13—固定卡盘、14—试验轮毂。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例：

如图1～2所示，一种手摇式简易轮胎静态刚度测量装置，该装置包括试验台支撑机构、垂直设置在试验台支撑机构上的手摇垂向力施加机构、设置在手摇垂向力施加机构中的垂向力传感器、可水平转动地设置在试验台支撑机构上的手摇横向力施加机构、设置在手摇横向力施加机构中的位移传感器及横向力传感器、轮胎卡固机构、数据采集器及数据处理器，轮胎卡固机构与手摇垂向力施加机构固定连接，数据采集器通过电路分别与位移传感器、横向力传感器及垂向力传感器连接，并将采集到的位移信号与力信号传输至数据处理器，再由数据处理器进行分析处理。

数据处理器为计算机，通过数据采集器将位移信号与力信号采集，传输保存至计算机中，以便进行数据的后处理。

试验台支撑机构包括试验支撑板10、与试验支撑板10螺纹连接的防滑支撑杆11及与试验支撑板10底部固定连接的滑轮9。试验支撑板10上设有螺纹孔，防滑支撑杆11上设有与螺纹孔相适配的螺纹，并通过螺纹孔与试验支撑板10螺纹连接。

手摇垂向力施加机构包括升降丝杠2、设置在升降丝杠2顶部的第一施力盘1、第一导向杆4、第二导向杆5以及与升降丝杠2、第一导向杆4及第二导向杆5滑动连接的垂向力施加块3，该垂向力施加块3一端与升降丝杠2螺纹连接，另一端分别与第一导向杆4、第二导向杆5间隙连接。第一导向杆4、第二导向杆5及升降丝杠2均垂直设置在试验支撑板10上，第一导向杆4、第二导向杆5仅用于控制垂向力施加块3运动的方向。当顺时针转动第一施力盘1时，垂向力施加块3受力向下运动，进而将力施加在与其固定连接的轮胎卡固机构上，实现轮胎垂向力的施加。

手摇横向力施加机构包括位移丝杠7、与位移丝杠7固定连接的第二施力盘8、与位移丝杠7螺纹连接的导轨固定板12以及设置在导轨固定板12上的滑板6，该滑板6的中心处设有位移传感器，位移丝杠7推动滑板6沿导轨固定板12水平移动。位移传感器设置在与轮胎表面接触的滑板6的中心处，可以测得滑板6的位移量，即轮胎横向或纵向位移量。导轨固定板12可水平转动地设置在试验支撑板10上，并且导轨固定板12上设有卡槽，该卡槽内设有滑轨，滑板6通过滑轨与导轨固定板12滑动连接，位移丝杠7一端与第二施力盘8过盈配合，另一端与滑板6固定连接，并且位移丝杠7与滑板6的连接处设有横向力传感器。由于车轮受垂向力而压紧滑板6，当顺时针转动第二施力盘8时，位移丝杠7推动滑板6移动，进而使车轮受到模拟路面受到的载荷力。

轮胎卡固机构包括固定卡盘13及设置在固定卡盘13上的试验轮毂14。试验轮毂14的直径根据轮胎直径的不同而改变，可适用于多种规格轮胎的静态刚度测量，使该实验系统通用性较强。固定卡盘13一端设有连接轴，并通过连接轴与垂向力施加块3过盈配合，固定卡盘13另一端通过螺栓与试验轮毂14固定连接，连接轴与垂向力施加块3的配合处设有垂向力传感器。

为了保证试验可靠度和准确度，测量装置的刚度要足够大，因此，装置采用铸铁加工制造，这样即可满足刚度要求，在加载时台架不会发生变形。

本实施例中，试验台支撑机构包括四个滑轮9、四个防滑支撑杆11及试验支撑板10。四个滑轮9固定在试验支撑板10底部，便于试验台的移动，当试验台位置确定后，放置好防滑垫，转动螺栓杆，直到防滑支撑杆11与地面完全接触，达到防止试验过程中试验台滑动的目的。

工作过程：

纵向刚度测量过程：

按照模型示意图(如图1所示)安装好车辆轮胎，顺时针转动第一施力盘1，垂向力施加块3向下移动并作用在固定卡盘13上，进而使安装在固定卡盘13上的轮胎受到垂向力F。当垂向力传感器采集到的信号到达设计所需垂向载荷值后，顺时针缓慢转动第二施力盘8，位移丝杠7推动滑板6沿轮胎纵向运动，轮胎发生纵向位移变化，经位移传感器测得该位移变化信号。最后，根据获得垂向载荷信号，横向载荷信号和位移信号，由ΔF＝K_y·Δx，其中ΔF为载荷力，Δx为纵向位移量，即可计算纵向刚度K_y。

横向刚度测量过程：

逆时针转动第一施力盘1卸载垂向载荷，将手摇横向力施加机构顺时针转动90°，搭建成横向刚度测量试验台模型(如图2所示)。顺时针转动第一施力盘1，加载垂向载荷到一定值，再顺时针缓慢转动第二施力盘8，位移丝杠7推动滑板6向轮胎横向方向运动，轮胎发生横向位移变化，经位移传感器测得该位移变化信号，最后，根据获得垂向载荷信号、横向载荷信号和位移变化信号，由ΔF＝K_x·Δx，其中ΔF为载荷力，Δx为横向位移量，即可计算横向刚度K_x。

Claims (9)

1.一种手摇式简易轮胎静态刚度测量装置，其特征在于，该装置包括试验台支撑机构、垂直设置在试验台支撑机构上的手摇垂向力施加机构、设置在手摇垂向力施加机构中的垂向力传感器、可水平转动地设置在试验台支撑机构上的手摇横向力施加机构、设置在手摇横向力施加机构中的位移传感器及横向力传感器、轮胎卡固机构、数据采集器及数据处理器，所述的轮胎卡固机构与手摇垂向力施加机构固定连接，所述的数据采集器通过电路分别与位移传感器、横向力传感器及垂向力传感器连接，并将采集到的位移信号与力信号传输至数据处理器，再由数据处理器进行分析处理。

2.根据权利要求1所述的一种手摇式简易轮胎静态刚度测量装置，其特征在于，所述的试验台支撑机构包括试验支撑板(10)、与试验支撑板(10)螺纹连接的防滑支撑杆(11)及与试验支撑板(10)底部固定连接的滑轮(9)。

3.根据权利要求2所述的一种手摇式简易轮胎静态刚度测量装置，其特征在于，所述的试验支撑板(10)上设有螺纹孔，所述的防滑支撑杆(11)上设有与螺纹孔相适配的螺纹，并通过螺纹及螺纹孔与所述的试验支撑板(10)螺纹连接。

4.根据权利要求2所述的一种手摇式简易轮胎静态刚度测量装置，其特征在于，所述的手摇垂向力施加机构包括升降丝杠(2)、设置在升降丝杠(2)顶部的第一施力盘(1)、第一导向杆(4)、第二导向杆(5)以及与升降丝杠(2)、第一导向杆(4)及第二导向杆(5)滑动连接的垂向力施加块(3)，该垂向力施加块(3)一端与升降丝杠(2)螺纹连接，另一端分别与第一导向杆(4)、第二导向杆(5)间隙连接。

5.根据权利要求4所述的一种手摇式简易轮胎静态刚度测量装置，其特征在于，所述的第一导向杆(4)、第二导向杆(5)及升降丝杠(2)均垂直设置在试验支撑板(10)上。

6.根据权利要求1所述的一种手摇式简易轮胎静态刚度测量装置，其特征在于，所述的手摇横向力施加机构包括位移丝杠(7)、与位移丝杠(7)固定连接的第二施力盘(8)、与位移丝杠(7)螺纹连接的导轨固定板(12)以及设置在导轨固定板(12)上的滑板(6)，该滑板(6)的中心处设有位移传感器，所述的位移 丝杠(7)推动滑板(6)沿导轨固定板(12)水平移动。

7.根据权利要求6所述的一种手摇式简易轮胎静态刚度测量装置，其特征在于，所述的导轨固定板(12)可水平转动地设置在试验支撑板(10)上，并且所述的导轨固定板(12)上设有卡槽，该卡槽内设有滑轨，所述的滑板(6)通过滑轨与导轨固定板(12)滑动连接，所述的位移丝杠(7)一端与第二施力盘(8)连接，另一端固定在滑板(6)上，并且所述的位移丝杠(7)与滑板(6)的接触处设有横向力传感器。

8.根据权利要求4所述的一种手摇式简易轮胎静态刚度测量装置，其特征在于，所述的轮胎卡固机构包括固定卡盘(13)及设置在固定卡盘(13)上的试验轮毂(14)。

9.根据权利要求8所述的一种手摇式简易轮胎静态刚度测量装置，其特征在于，所述的固定卡盘(13)一端设有连接轴，并通过连接轴与垂向力施加块(3)过盈配合，所述的固定卡盘(13)另一端通过螺栓与试验轮毂(14)固定连接，所述的连接轴与垂向力施加块(3)的配合处设有垂向力传感器。