CN205719581U - 一种摆臂多轴疲劳试验台架 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种摆臂多轴疲劳试验台架，包括X向作动机构、Y向作动机构、Z向作动机构以及摆臂固定支架，摆臂通过衬套可转动连接在所述摆臂固定支架上，所述X向作动机构包括加载杆，所述加载杆的前端与所述摆臂的球销铰接，所述Y向作动机构、Z向作动机构分别与所述加载杆靠近所述摆臂的球销一端的杆体铰接。采用本实用新型，能够形成一个可以三向协调加载的系统，可以高效快速的在三个方向上对摆臂进行试验，达到台架试验的疲劳失效模式与实际工况一致的目的。

Description

一种摆臂多轴疲劳试验台架

技术领域

本实用新型涉及汽车领域，尤其涉及一种摆臂多轴疲劳试验台架。

背景技术

在汽车底盘悬架中，尤其是麦弗逊式悬架和双横臂式悬架中，摆臂起着举足轻重的重用，其疲劳耐久度关涉行车安全。车辆在使用过程中，摆臂球销的位置受到多方向载荷的作用。

图1所示为现有的一种轿车的双横臂式悬架的示意图。在该双横臂式悬架10中，摆臂11右侧设有两个与车架连接的衬套12，且该两个衬套12同轴设置，使下摆臂11可绕该轴线转动。减震器13的下叉形臂14与摆臂11中部衬套15的内圈通过螺栓固联。摆臂11中部衬套15的内圈和外圈之间为橡胶，在载荷作用下内圈及减震器13可相对于下摆臂11转动。摆臂11左侧设有与转向节17连接的球销16，该球销16通过锥形孔连接到转向节17。

如图2所示，当车轮受到地面载荷时，引起转向节17运动，球销16的位置随之受载。球销16在某一时刻所受的载荷可以分解为Fx、Fy、Fz三个分力。球销16受到的Fx和Fy由摆臂11右侧的两个衬套12平衡，而Fz则由减震器13来平衡。在进行摆臂的疲劳耐久度试验时，需要从X、Y、Z三个方向对球销16施加载荷，然而，现有的试验台架一般仅沿某一方向进行单轴加载疲劳试验，未能模拟多轴工况，造成台架试验的疲劳失效模式与实际工况不一致。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种摆臂多轴疲劳试验台架，能够形成一个可以三向协调加载的系统，可以高效快速的在三个方向上对摆臂进行试验，达到台架试验的疲劳失效模式与实际工况一致的目的。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种摆臂多轴疲劳试验台架，其包括X向作动机构、Y向作动机构、Z向作动机构以及摆臂固定支架，所述摆臂设有与转向节连接的球销以及两个与车架连接的衬套，摆臂可转动连接在所述摆臂固定支架上，所述X向作动机构包括加载杆，所述加载杆的前端与所述摆臂的球销铰接，所述Y向作动机构、Z向作动机构分别与所述加载杆靠近所述摆臂的球销一端的杆体铰接。

作为优选的，所述X向作动机构包括第一反力架、第一作动器、导向杆、导向杆固定支架以及所述加载杆，所述第一反力架和导向杆固定支架均固定在地板上，所述导向杆可滑动连接在所述导向杆固定支架上，所述第一作动器的后端与所述第一反力架铰接，所述第一作动器的前端与所述导向杆的后端铰接，所述导向杆的前端与所述加载杆的后端铰接，所述加载杆的前端与所述摆臂的球销铰接。

作为优选的，所述Y向作动机构包括第二反力架以及第二作动器，所述第二反力架固定在地板上，所述第二作动器的后端与所述第二反力架铰接，所述第二作动器的前端与所述加载杆靠近所述摆臂的球销一端的杆体铰接。

作为优选的，所述Z向作动机构包括龙门架以及第三作动器，所述龙门架固定在地板上，所述第三作动器的上端与所述龙门架铰接，所述第三作动器的下端与所述加载杆靠近所述摆臂的球销一端的杆体铰接。

作为优选的，所述第二作动器前端的铰接中心、第三作动器下端的铰接中心、所述摆臂的球销中心均与所述加载杆的本体轴线重合。

作为优选的，所述导向杆与所述第一作动器同轴设置。

作为优选的，所述第一反力架的正面设有竖直布置的T形槽以及与T形槽滑动连接的第一铰接座，所述第一作动器的后端设有与所述第一铰接座连接的第一球铰；所述导向杆的后端设有第二铰接座，所述第一作动器的前端设有与所述第二铰接座连接的第二球铰；所述导向杆的前端设有第一杆端轴承座，所述加载杆的后端设有与所述第一杆端轴承座的第一杆端轴承；所述加载杆的前端设有L形支架，所述L形支架上设有用于连接所述球销的安装孔。

作为优选的，所述第二反力架的正面设有竖直布置的T形槽以及与T形槽滑动连接的第三铰接座，所述第二作动器的后端设有与所述第三铰接座连接的第三球铰；所述加载杆靠近所述摆臂的球销一端的杆体上设有第二杆端轴承座，所述第二作动器的前端设有与所述第二杆端轴承座连接的第二杆端轴承，所述第二杆端轴承座由可供所述第二杆端轴承插入的长方形通孔和垂直于长方形通孔的中心位置且可供紧固件穿过并将第二杆端轴承连接在长方形通孔内的圆形通孔构成。

作为优选的，所述龙门架包括立柱及位于立柱之间的横梁，所述横梁上设有可沿横梁延伸方向调整位置的固定夹板，所述固定夹板上设有第四铰接座，所述第三作动器的上端设有与所述第四铰接座连接的第四球铰；所述加载杆靠近所述摆臂的球销一端的杆体上设有第三杆端轴承座，所述第三作动器的下端设有与所述第三杆端轴承座连接的第三杆端轴承，所述第三杆端轴承座由可供所述第二杆端轴承插入的长方形通孔和垂直于长方形通孔的中心位置且可供紧固件穿过并将第二杆端轴承连接在长方形通孔内的圆形通孔构成。

作为优选的，所述立柱上设有多组用于连接所述横梁的固定孔，所述立柱的设有固定孔的部分的长度大于所述横梁高度，且所述立柱在所述固定孔的下方设有限位块。

作为优选的，所述摆臂多轴疲劳试验台架还包括减震器以及减震器固定支架，所述减震器的下端与所述摆臂的本体铰接，所述减震器的上端与所述减震器固定支架铰接。

实施本实用新型的一种摆臂多轴疲劳试验台架，与现有技术相比较，具有如下有益效果：将三个不同方向的作动器及若干杆系组合到一起形成一个可以三向协调加载的系统，可以高效快速的在三个方向上对摆臂进行试验，达到台架试验的疲劳失效模式与实际工况一致的目的，而且三个方向的加载力均由加载杆传递至球销，无需另外制作球销的固定工装，结构简单，成本低，容易实现；对于麦弗逊式悬架下摆臂，本实用新型同样适用，不同之处在于摆臂上未安装有减振器，Z向作动器可使用位移控制，仅模拟摆臂摆动，无载荷要求，试验台架通用性高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是现有的一种双横臂式悬架的组装状态示意图；

图2是图1中的双横臂式悬架的部分元件及其球销的受力情况示意图；

图3是本实用新型的一种摆臂多轴疲劳试验台架的结构示意图；

图4是图3中A处的放大图；

图5是图4于另一视向的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

结合参见图3至图5所示，本实用新型的优选实施例，一种摆臂多轴疲劳试验台架，包括X向作动机构20、Y向作动机构30、Z向作动机构40以及摆臂固定支架50，摆臂11通过衬套12可转动连接在所述摆臂固定支架50上，所述X向作动机构20包括加载杆25，所述加载杆25的前端与所述摆臂11的球销16铰接，所述Y向作动机构30、Z向作动机构40分别与所述加载杆25靠近所述摆臂11的球销16一端的杆体铰接。

下面即以本实用新型用于测试如图1和图2所示的双横臂式悬架10为例对本实用新型的摆臂单轴疲劳试验台架进行详细说明。

所述X向作动机构20包括第一反力架21、第一作动器22、导向杆23、导向杆固定支架24以及所述加载杆25，所述第一反力架21和导向杆固定支架24均固定在地板(优选为铁地板)上，所述导向杆23可滑动连接在所述导向杆固定支架24上，所述第一作动器22的后端与所述第一反力架21铰接，所述第一作动器22的前端与所述导向杆23的后端铰接，所述导向杆23的前端与所述加载杆25的后端铰接，所述加载杆25的前端与所述摆臂11的球销铰接。优选地，所述第一反力架21的长*宽*高为450mm*380mm*1000mm，其正面设有竖直布置的T形槽以及与T形槽滑动连接的第一铰接座211，从而方便调节第一作动器22的高度。第一反力架21的背面焊接有加强板以提高反力架本体的强度。所述第一作动器22可以为但不限于液压作动器，其前后两端分别设有球铰，其中，位于其后端的第一球铰(图中未指示)与所述第一铰接座211连接。所述导向杆23可以为但不限于圆柱杆，所述导向杆固定支架24上设有与所述导向杆23配合套接的套筒241，所述导向杆23通过该套筒241可滑动连接在所述导向杆固定支架24上。所述导向杆23的后端设有第二铰接座231，位于所述第一作动器22前端的第二球铰222与所述第二铰接座231连接，所述导向杆23的前端设有第一杆端轴承座232。所述加载杆25可以为但不限于圆柱杆，其后端设有与所述第一杆端轴承座232连接的第一杆端轴承251，其前端设有L形支架252，所述L形支架252上设有用于连接所述球销16的安装孔253，该安装孔253优选为锥形孔。需要说明的是，由于第一作动器22的前后两端分别设有球铰，使得第一作动器成为二力杆，以避免第一作动器22产生弯矩及径向力，达到保护作动器密封圈的目的；又由于加载杆25的前后两端分别是第一杆端轴承251和球销16，使得加载杆25也成为二力杆，以避免加载杆25产生弯矩及径向力，达到适应摆臂11动作的目的；导向杆23衔接于第一作动器22和加载杆25之间，通过导向杆23的导向输出，以保证第一作动器22的轴向加载力更平稳地传递至加载杆25。

所述Y向作动机构30包括第二反力架31以及第二作动器32，所述第二反力架31固定在地板(优选为铁地板)上，所述第二作动器32的后端与所述第二反力架31铰接，所述第二作动器32的前端与所述加载杆25靠近所述摆臂11的球销一端的杆体铰接。优选地，所述第二反力架31的长*宽*高为450mm*380mm*1000mm，其正面设有竖直布置的T形槽312以及与T形槽312滑动连接的第三铰接座311，从而方便调节第二作动器32的高度。第二反力架31的背面焊接有加强板以提高反力架本体的强度。所述第二作动器32可以为但不限于液压作动器，其后端设有第三球铰321、前端设有第二杆端轴承322，其中，位于其后端的第三球铰321与所述第三铰接座311连接。所述加载杆25靠近所述摆臂11的球销16一端的杆体上设有第二杆端轴承座254，所述第二作动器32的前端设有与所述第二杆端轴承座254连接的第二杆端轴承322，在本实施例中，所述第二杆端轴承座254由可供所述第二杆端轴承322插入的长方形通孔和垂直于长方形通孔的中心位置且可供紧固件穿过并将第二杆端轴承322连接在长方形通孔内的圆形通孔构成。需要说明的是，由于第二作动器32的前后两端分别是第二杆端轴承322和第三球铰321，使得第二作动器32成为二力杆，以避免第二作动器32产生弯矩及径向力，达到保护作动器密封圈的目的。

所述Z向作动机构40包括龙门架41以及第三作动器42，所述龙门架41固定在地板(优选为铁地板)上，所述第三作动器42的上端与所述龙门架41铰接，所述第三作动器42的下端与所述加载杆25靠近所述摆臂11的球销一端的杆体铰接。具体的，所述龙门架41呈“H”形，由两立柱411及位于两立柱411之间的横梁412构成，本实施例中，其高度为2.7m，跨度为2.2m，所述横梁412上设有可沿横梁412延伸方向调整位置的固定夹板413，所述固定夹板413上设有第四铰接座(图中未指示)，所述第三作动器42的上端设有与所述第四铰接座连接的第四球铰421。由此，通过上述固定夹板413的设计，可方便调节第三作动器42的水平位置；所述立柱411上设有多组用于连接所述横梁412的固定孔415，所述立柱411的设有固定孔415的部分的长度大于所述横梁412高度，可调高度范围为1.2m～2.5m；为了防止横梁412安装过程中突然跌落而对人员造成伤害，所述立柱411在所述固定孔415的下方设有限位块416。此外，立柱411及横梁412由钢板焊接而成，横梁412为“工”字形，在保证强度、刚度的前提下，立柱411上开孔以减轻重量。所述加载杆25靠近所述摆臂11的球销16一端的杆体上设有第三杆端轴承座255，所述第三杆端轴承座255与所述第二杆端轴承座254相互垂直，且不重合。所述第三作动器42的下端设有与所述第三杆端轴承座255连接的第三杆端轴承422，在本实施例中，所述第三杆端轴承座255由可供所述第二杆端轴承322插入的长方形通孔和垂直于长方形通孔的中心位置且可供紧固件穿过并将第二杆端轴承322连接在长方形通孔内的圆形通孔构成。需要说明的是，由于第三作动器42的前后两端分别是第三杆端轴承422和第四球铰421，使得第三作动器42成为二力杆，以避免第三作动器42产生弯矩及径向力，达到保护作动器密封圈的目的。

还需要说明的是，所述第二作动器32前端的铰接中心、第三作动器42下端的铰接中心、所述摆臂11的球销16中心均与所述加载杆25的本体轴线重合。如此设计可以有效防止加载杆25受转矩。

更佳地，所述导向杆23与所述第一作动器22同轴设置，以保证第一作动器22的加载力全部作用在导向杆23上，并推动加载杆25对摆臂11进行加载，过程中，作动器不产生其它方向分力。

所述摆臂多轴疲劳试验台架还包括减震器13以及减震器固定支架60，所述减震器13的下端与所述摆臂11的本体铰接，所述减震器13的上端与所述减震器固定支架60铰接。如此设计能够更好地适用于双横臂悬架的多轴向疲劳试验。需要说明的是，对于麦弗逊式悬架下摆臂，本实用新型的试验台架同样适用，不同之处在于摆臂11上未安装有减振器13，第三作动器42可使用位移控制，仅模拟摆臂摆动，无载荷要求，试验台架通用性高。

上述各个铰接点，如第一铰接座211和第一球铰、第二铰接座231和第二球铰222、第三铰接座311和第三球铰321、第四铰接座和第四球铰421、第一杆端轴承座232和第一杆端轴承251、第二杆端轴承座254和第二杆端轴承322、第三杆端轴承座255和第三杆端轴承422、加载杆25前端的安装孔253和摆臂11的球销16等均通过螺栓或螺丝或螺母等紧固件连接在一起，实现各杆系绕各自铰接中心自由转动。

本实用新型的摆臂多轴疲劳试验台架的工作原理如下：

X向加载：第一作动器22的加载头向前运动，推动导向杆23，导向杆23推动加载杆25，加载杆25推动摆臂11的球销，球销受载。反之，第二作动器32的加载头向后运动，拉动导向杆23，导向杆23拉动加载杆25，加载杆25拉动摆臂11的球销，球销受载。

Y向加载：第二作动器32的加载头向前运动，推动加载杆25；此时加载杆25为以其上的第二杆端轴承322中心为中心的杠杆；加载杆25转动，推动摆臂11的球销，球销受载，其载荷大小＝(球销至加载杆25的第一杆端轴承251的距离/第二作动器32的第二杆端轴承322至加载杆25的第一杆端轴承251的距离)*第一作动器22载荷。

Z向加载：第三作动器42的加载头向前运动，推动加载杆25；此时加载杆25为以其上的第三杆端轴承422中心为中心的杠杆；加载杆25转动，推动摆臂11的球销，球销受载，其载荷大小＝(球销至加载杆25的第一杆端轴承251的距离/第三作动器42的第三杆端轴承422至加载杆25的第一杆端轴承251的距离)*第三作动器42载荷。

三向加载过程中，任意方向的运动都会引起另外两个方向的运动；但是，因为Y、Z向作动器及加载杆25较长，影响较小。

三个方向的作动器按照既定的波形和相位同时加载。

本试验台架中安装了减振器13作为Z向的负载，若仅有摆臂11，第三作动器42可仅进行位移运动，模拟摆臂摆动，对摆臂11的衬套12起到疲劳耐久性验证。

综上所述，本实用新型的摆臂多轴疲劳试验台架将三个不同方向的作动器及若干杆系组合到一起形成一个可以三向协调加载的系统，可以高效快速的在三个方向上对摆臂进行试验，达到台架试验的疲劳失效模式与实际工况一致的目的，而且三个方向的加载力均由加载杆传递至球销，无需另外制作球销的固定工装，结构简单，成本低，容易实现。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (11)

1.一种摆臂多轴疲劳试验台架，其特征在于，包括X向作动机构、Y向作动机构、Z向作动机构以及摆臂固定支架，摆臂可转动连接在所述摆臂固定支架上，所述X向作动机构包括加载杆，所述加载杆的前端与所述摆臂的球销铰接，所述Y向作动机构、Z向作动机构分别与所述加载杆靠近所述摆臂的球销一端的杆体铰接。

2.如权利要求1所述的摆臂多轴疲劳试验台架，其特征在于，所述X向作动机构包括第一反力架、第一作动器、导向杆、导向杆固定支架以及所述加载杆，所述第一反力架和导向杆固定支架均固定在地板上，所述导向杆可滑动连接在所述导向杆固定支架上，所述第一作动器的后端与所述第一反力架铰接，所述第一作动器的前端与所述导向杆的后端铰接，所述导向杆的前端与所述加载杆的后端铰接，所述加载杆的前端与所述摆臂的球销铰接。

3.如权利要求2所述的摆臂多轴疲劳试验台架，其特征在于，所述Y向作动机构包括第二反力架以及第二作动器，所述第二反力架固定在地板上，所述第二作动器的后端与所述第二反力架铰接，所述第二作动器的前端与所述加载杆靠近所述摆臂的球销一端的杆体铰接。

4.如权利要求3所述的摆臂多轴疲劳试验台架，其特征在于，所述Z向作动机构包括龙门架以及第三作动器，所述龙门架固定在地板上，所述第三作动器的上端与所述龙门架铰接，所述第三作动器的下端与所述加载杆靠近所述摆臂的球销一端的杆体铰接。

5.如权利要求4所述的摆臂多轴疲劳试验台架，其特征在于，所述第二作动器前端的铰接中心、第三作动器下端的铰接中心、所述摆臂的球销中心均与所述加载杆的本体轴线重合。

6.如权利要求2所述的摆臂多轴疲劳试验台架，其特征在于，所述导向杆与所述第一作动器同轴设置。

7.如权利要求2所述的摆臂多轴疲劳试验台架，其特征在于，所述第一反力架的正面设有竖直布置的T形槽以及与T形槽滑动连接的第一铰接座，所述第一作动器的后端设有与所述第一铰接座连接的第一球铰；所述导向杆的后端设有第二铰接座，所述第一作动器的前端设有与所述第二铰接座连接的第二球 铰；所述导向杆的前端设有第一杆端轴承座，所述加载杆的后端设有与所述第一杆端轴承座的第一杆端轴承；所述加载杆的前端设有L形支架，所述L形支架上设有用于连接所述球销的安装孔。

8.如权利要求4所述的摆臂多轴疲劳试验台架，其特征在于，所述第二反力架的正面设有竖直布置的T形槽以及与T形槽滑动连接的第三铰接座，所述第二作动器的后端设有与所述第三铰接座连接的第三球铰；所述加载杆靠近所述摆臂的球销一端的杆体上设有第二杆端轴承座，所述第二作动器的前端设有与所述第二杆端轴承座连接的第二杆端轴承，所述第二杆端轴承座由可供所述第二杆端轴承插入的长方形通孔和垂直于长方形通孔的中心位置且可供紧固件穿过并将第二杆端轴承连接在长方形通孔内的圆形通孔构成。

9.如权利要求8所述的摆臂多轴疲劳试验台架，其特征在于，所述龙门架包括立柱及位于立柱之间的横梁，所述横梁上设有可沿横梁延伸方向调整位置的固定夹板，所述固定夹板上设有第四铰接座，所述第三作动器的上端设有与所述第四铰接座连接的第四球铰；所述加载杆靠近所述摆臂的球销一端的杆体上设有第三杆端轴承座，所述第三作动器的下端设有与所述第三杆端轴承座连接的第三杆端轴承，所述第三杆端轴承座由可供所述第二杆端轴承插入的长方形通孔和垂直于长方形通孔的中心位置且可供紧固件穿过并将第二杆端轴承连接在长方形通孔内的圆形通孔构成。

10.如权利要求9所述的摆臂多轴疲劳试验台架，其特征在于，所述立柱上设有多组用于连接所述横梁的固定孔，所述立柱的设有固定孔的部分的长度大于所述横梁高度，且所述立柱在所述固定孔的下方设有限位块。

11.如权利要求1至10任一项所述的摆臂多轴疲劳试验台架，其特征在于，所述摆臂多轴疲劳试验台架还包括减震器以及减震器固定支架，所述减震器的下端与所述摆臂的本体铰接，所述减震器的上端与所述减震器固定支架铰接。