CN214844548U - 用于商用车车架扭转角度标定的试验结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于商用车车架扭转角度标定的试验结构，其特征在于：包括车架、试验平台、角度测量机构、扭转机构和支撑固定机构；所述角度测量机构设置在车架的纵梁之间，角度测量机构的测量中心设置在车架测量段两纵梁的对称中心。采用本实用新型所述的试验结构来对车架扭转角度进行标定，标定结果准确，能提高后续车架扭转载荷试验的试验精度，提高试验效率。

Description

用于商用车车架扭转角度标定的试验结构

技术领域

本实用新型涉及汽车制造技术领域，特别是一种用于商用车车架扭转角度标定的试验结构。

背景技术

商用车的车架在设计制造阶段通常需要对车架进行扭转载荷试验，车架扭转载荷试验指对车架施加一定的载荷使车架正反扭转以检验车架的抗扭刚度和疲劳强度。现有技术中，商用车车架的扭转试验通常采用单作动器在车架一侧施加载荷使车架产生扭角，实际是通过控制作动器的伸缩使车架达到对应扭角来间接实现的。实际试验过程中，存在扭转角度测量不准，而且，相对某一扭转角度，作动器的理论位移与实际位移存在差值，导致测试或实验结果出现偏差甚至失真的问题。

实用新型内容

针对背景技术的问题，本实用新型提供一种用于商用车车架扭转角度标定的试验结构，以解决现有技术中车架扭转角度测量不准确、车架扭转角度对应的作动器位移不准，导致车架扭转试验结果出现偏差甚至失真的问题。

为实现本实用新型的目的，本实用新型提供了一种用于商用车车架扭转角度标定的试验结构，其创新点在于：包括车架、试验平台、角度测量机构、扭转机构和支撑固定机构；所述支撑固定机构的底面与所述试验平台固定连接，所述支撑固定机构的上端与所述车架后端的下侧面固定连接；所述角度测量机构和扭转机构均设置在所述车架前部的测量段；

所述角度测量机构包括横梁和角度测量仪，所述横梁的两端均设置有连接板，所述横梁的两端通过所述连接板分别与车架的两个纵梁的腹板内侧面连接，所述横梁的上侧面与所述纵梁的轴向平行，所述横梁的上侧面与所述纵梁的腹板垂直；所述角度测量仪固定设置在所述横梁中部的上侧面上；

所述扭转机构包括支撑底座、加载臂和作动器；所述加载臂的上侧面上固定设置有2个支撑纵梁，2个支撑纵梁相互平行设置，所述支撑纵梁的轴向与所述加载臂的轴向垂直；所述加载臂的轴向与所述车架的纵梁的轴向垂直；2个支撑纵梁的上端分别与所述车架的2个纵梁的下部固定连接；所述支撑底座的底面与所述试验平台的顶面固定连接，所述支撑底座的上端与所述加载臂的中部铰接；所述作动器设置在所述车架的外侧，所述作动器的施力端与所述加载臂的上侧面固定连接，所述作动器的轴向沿竖直方向设置。

进一步地，所述连接板上设置有长条孔，所述连接板通过所述长条孔与所述车架的纵梁通过螺栓连接。

进一步地，所述角度测量仪的测量中心设置在所述横梁的几何中心的正上方，所述横梁的上侧面与所述车架的纵梁的腹板沿纵向的中分面重合。

进一步地，所述加载臂的中部设置有第一铰座，所述支撑底座的上部设置有第二铰座，所述第一铰座与第二铰座铰接。

本实用新型的原理如下：

发明人在做车架扭转载荷试验的过程中发现，现有技术中通常利用角度测量仪放置在车架纵梁的上翼面来检测车架的扭转角度，但是因制造工艺的影响，车架左、右纵梁的翼面折弯角度(翼面与大梁腹面标准折弯角度理论为90°)都与理论值存在差异，所以对于同一个扭转角度，在左、右两个翼面上测出来的扭角值并不一致，实际上，这种测量方式得到的扭角本身也与试验所需的扭角存在差异，理想状态，车架的扭转中心应该在车架两个纵梁幅面沿横向的对称面上，所以按上述方式测量的扭转角度值是存在较大误差的。另一方面，车架的扭转角度也可以通过作动器的伸缩位移值及转矩力臂长度值来间接计算得到车架的扭转角度值，但实际上，由于不同车型车架本身结构的差异性、悬架系统结构的多样性、车架与悬架系统和扭转台架夹具配合精度、以及扭转台架系统本身结构和惯性等诸多因素的综合影响，同一个作动器的伸缩位移值通过理论计算得到的车架扭转角度与实际的扭转角度之间也存在较大的差值。上述误差都是造成扭转载荷试验得到的数据出现偏差甚至失真的影响因素。

发明人通过研究，设计了本实用新型所述的试验结构，利用所述试验结构对车架的静态和动态扭转角度进行标定(具体标定方法可见具体实施方式中的介绍)，从而得到各个扭转角度对应的作动器位移值，也即建立了作动器位移值与车架扭转角度的对应关系，当实际进行车架的扭转试验时，无需再实测扭转角度，只需要控制作动器达到标定的伸缩位移即可得到对应的扭转角度值参数，既可最大限度消除上述影响因素，提高试验数据的精确度，还提高了试验效率。

由此可见，本实用新型具有如下的有益效果：采用本申请所述的试验结构，能提高车架扭转角度的数据精度，从而提高整个扭转试验的数据精度，同时由于不再单独测量扭转角度，简化了试验流程，提高了试验效率。

附图说明

本实用新型的附图说明如下。

附图1为本实用新型的结构示意图；

附图2为测量段的横断面结构示意图；

附图3为附图2的A-A剖视图。

图中：1、车架；2、试验平台；3、角度测量机构；4、扭转机构；5、支撑固定机构；31、横梁；32、角度测量仪；33、连接板；41、支撑底座；42、加载臂；43、作动器；44、支撑纵梁；411、第二铰座；421、第一铰座。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明。

如附图1所示的用于商用车车架扭转角度标定的试验结构，包括车架1、试验平台2、角度测量机构3、扭转机构4和支撑固定机构5；所述支撑固定机构5的底面与所述试验平台2固定连接，所述支撑固定机构5的上端与所述车架1后端的下侧面固定连接；本实用新型所述的支撑固定机构主要用于对车架的后端进行固定，便于扭转试验时，车架的测量段相对于车架的后端产生扭转，支撑固定机构可采用现有技术中的结构；所述角度测量机构3和扭转机构4均设置在所述车架1前部的测量段，用于对测量段施加扭矩及测量扭转角度。

如附图2所示，所述角度测量机构3包括横梁31和角度测量仪32，所述横梁31的两端均设置有连接板33，所述横梁31的两端通过所述连接板33分别与车架1的两个纵梁的腹板内侧面连接，所述横梁31的上侧面与所述纵梁的轴向平行，所述横梁31的上侧面与所述纵梁的腹板垂直；所述角度测量仪32固定设置在所述横梁31中部的上侧面上；为了能更准确地测量车架测量段的扭转角度，所述角度测量仪32的测量中心设置在所述横梁31的几何中心的正上方，所述横梁31的上侧面与所述车架1的纵梁的腹板沿纵向的中分面重合。为了便于安装时调整角度测量仪的位置，所述连接板33上设置有长条孔，所述连接板33通过所述长条孔与所述车架1的纵梁通过螺栓连接。角度测量仪在这个位置测量出来的扭转角度就与理想的扭角一致了，克服了在车架纵梁翼面上测量造成的较大误差，使扭转角度的标定更精确。

所述扭转机构4包括支撑底座41、加载臂42和作动器43；所述加载臂42的上侧面上固定设置有2个支撑纵梁44，2个支撑纵梁44相互平行设置，所述支撑纵梁44的轴向与所述加载臂42的轴向垂直；所述加载臂42的轴向与所述车架1的纵梁的轴向垂直；2个支撑纵梁44的上端分别与所述车架1的2个纵梁的下部固定连接；所述支撑底座41的底面与所述试验平台2的顶面固定连接，所述支撑底座41的上端与所述加载臂42的中部铰接，本实施例中，如附图3所示，所述加载臂42的中部设置有第一铰座421，所述支撑底座41的上部设置有第二铰座411，所述第一铰座421与第二铰座411铰接；所述作动器43设置在所述车架1的外侧，所述作动器43的施力端与所述加载臂42的上侧面固定连接，所述作动器43的轴向沿竖直方向设置。

现有技术中，在做车架的扭转试验时，包括静态扭转载荷和动态扭转载荷试验，前者主要是用于对车架进行刚度测试，后者主要是对车架进行疲劳强度测试。所以对于车架扭转角度的标定也分静态扭转角度的标定和动态扭转角度的标定。

所述标定方法包括：

设所述车架1的测量段处于水平状态，且角度测量仪32的读数为0°时，作动器43的伸缩位移为初始位移；设作动器43以所述初始位移处为起点沿轴向伸长的过程中，车架1的扭转方向为正向，角度测量仪32的读数为正值，所述作动器43的伸缩位移为正值；设作动器43以初始位移处为起点沿轴向收缩的过程中，车架1的扭转方向为负向，角度测量仪32的读数为负值，所述作动器43的伸缩位移为负值；

所述车架1扭转角度的标定包括静态扭转角度的标定和动态扭转角度的标定；按方法一进行所述车架1的静态扭转角度的标定；按方法二进行所述车架1的动态扭转角度的标定；

所述方法一包括：

设车架1静态扭转角度的范围为-a至+a；设单次的静态扭转角度递增量为b；设n×b＝a,其中n为静态扭转角度递增次数，所述n为整数，所述a、b和n均为设定值；静态扭转角度的范围通常根据静态扭转载荷试验的扭角范围设置，例如静态扭转载荷试验的扭角范围为±5°，则标定试验时的静态扭转角度的范围也为±5°；静态扭转角度递增量为b通常取静态扭转载荷试验扭角递增量的一半，例如静态扭转载荷试验的扭角递增量为1°，则标定试验时的静态扭转角度递增量b取0.5°；

1)按方法三进行系统动态回正；

2)控制作动器43匀速伸长，使车架1沿正向旋转，车架1的扭转角度每增加b即得到一个正静态扭转角度θ_i正和对应的作动器43的正伸缩位移S_i正，使正静态扭转角度θ_i正按所述静态扭转角度递增量b递增n次直到正静态扭转角度θ_i正达到+a，即得到从+b到+a共n个正静态扭转角度θ_i正和对应的n个所述正伸缩位移S_i正,其中i为1到n的整数；每次扭转角度增加所述b用时为t₁秒，每次扭转角度增加所述b后停顿t₂秒再继续下一次扭转，所述t₁和t₂为设定值，本实施例中，t₁设置为20秒，t₂设置为15秒；

3)按方法三进行系统动态回正；

4)控制作动器43匀速收缩，使车架1沿负向旋转，车架1的扭转角度每增加b即得到一个负静态扭转角度θ_i负和对应的作动器43的负伸缩位移S_i负，使负静态扭转角度θ_i负按所述静态扭转角度递增量b递增n次直到负静态扭转角度θ_i负达到-a，即得到从-b到-a共n个负静态扭转角度θ_i负和对应的n个所述负伸缩位移S_i负；每次扭转角度增加所述b用时为t₁秒，每次扭转角度增加所述b后停顿t₂秒再继续下一次扭转，所述t₁和t₂为设定值；

5)判断从步骤1)至步骤4)的执行次数是否达到3次，如果所述执行次数小于3次，则返回步骤1)；如果所述执行次数等于3次，则进入步骤6)；

6)从步骤1)至步骤4)每执行一次，即得到n个θ_i正和θ_i负，以及每个θ_i正各自对应的1个S_i正，以及每个θ_i负各自对应的1个S_i负；从步骤1)至步骤4)执行3次后，即得到每个θ_i正各自对应的3个S_i正，以及每个θ_i负各自对应的3个S_i负；

将每个θ_i正各自对应的3个S_i正取平均值即得到每个θ_i正标定的正静态扭角位移值；将每个θ_i负各自对应的3个S_i负取平均值即得到每个θ_i负标定的负静态扭角位移值；

实际上就是通过重复上述步骤进行三次标定，使每个扭转角度得到3个对应的作动器位移值，然后对3个位移值取平均值得到最终的标定结果，以最大程度减小测量误差，提高标定精度。

所述方法三包括：

控制作动器43伸缩，调整车架1的水平位置，使角度测量仪32的读数为0°；

然后控制作动器43以振幅为k、频率为p的正弦波使车架1扭转x次；所述k、p和x均为设定值，可根据扭转试验的需要或经验来进行设定，其中振幅k通常取扭转试验时车架的最大扭角对应作动器位移值的1/2来设定，例如：扭转试验时车架最大扭角到达+5°时，作动器的位移为+60mm，则k可取±30mm；频率p可取动态扭转载荷试验时的频率，如0.5Hz，扭转次数可取20-50次，车架沿正或负向扭转均按扭转1次计算；

然后将角度测量仪32的读数清零；

通过上述步骤使系统动态回正，可以消除试验结构在搭建和使用过程中的弹性变形等影响，以及系统本身结构和惯性，使整个标定试验系统达到平衡状态，再进行标定试验，也能最大程度消除结构误差，提高标定试验的精度。

所述方法二包括：

设车架1的最大动态扭转角度为±c；设单次的动态扭转角度递增量为±d；设m×d＝c,其中m为动态扭转角度递增次数，所述m为整数，所述c、d和m均为设定值；这里的取值方法与静态扭转角度标定的方法类似，例如动态扭转载荷试验的扭角范围为±5°，则标定试验时的动态扭转角度的范围也为±5°；动态扭转角度递增量为±d通常取动态扭转载荷试验扭角递增量的一半，例如动态扭转载荷试验的扭角递增量为±1°，则标定试验时的动态扭转角度递增量d取±0.5°，如动态扭转角度按±0.5°，±1°，±1.5°……递增；

A)控制并调节作动器43以频率f作往复运动，逐渐增加车架1的动态扭转角度，所述动态扭转角度每增加±d即得到一个待标定动态扭转角度±θ_j及对应的作动器43的2个动态幅值位移S_j正和S_j负，其中j为1到m的整数，S_j正为正值，S_j负为负值，由于车架和系统的结构误差，S_j正和S_j负不一定是正负对称的值；将单个所述±θ_j对应的2个动态幅值位移S_j正和S_j负记为一个动态幅值位移组；直到车架1的动态扭转角度增加到±c时，即得到m个所述±θ_j和对应的m个动态幅值位移组；其中频率f为设定值，通常采用不同的频率f得到的标定结果是不同的，标定试验中的频率f的取值应与动态扭转载荷试验中采用的频率一致；

B)重复步骤A)，直到步骤A)执行次数达到3次，使每个所述待标定动态扭转角度±θ_j得到对应的3个动态幅值位移组；

C)将每个所述待标定动态扭转角度±θ_j对应的的3个动态幅值位移组按以下方式处理，即得到每个待标定动态扭转角度±θ_j对应的标定动态幅值位移组：

将单个所述±θ_j对应的3个S_j正取平均值得到S_j正标，将单个所述±θ_j对应的3个S_j负取平均值得到S_j负标，单个所述±θ_j对应的所述S_j正标和S_j正标即组成对应的标定动态幅值位移组。

和静态扭转角度的标定一样，通过三次重复的标定试验，使每个待标定动态扭转角度得到3个对应的作动器动态幅值位移组，对这3个动态幅值位移组取平均值，得到最终的标定结果，以最大程度减小测量误差，提高标定精度。

Claims (4)

1.一种用于商用车车架扭转角度标定的试验结构，其特征在于：包括车架(1)、试验平台(2)、角度测量机构(3)、扭转机构(4)和支撑固定机构(5)；所述支撑固定机构(5)的底面与所述试验平台(2)固定连接，所述支撑固定机构(5)的上端与所述车架(1)后端的下侧面固定连接；所述角度测量机构(3)和扭转机构(4)均设置在所述车架(1)前部的测量段；

所述角度测量机构(3)包括横梁(31)和角度测量仪(32)，所述横梁(31)的两端均设置有连接板(33)，所述横梁(31)的两端通过所述连接板(33)分别与车架(1)的两个纵梁的腹板内侧面连接，所述横梁(31)的上侧面与所述纵梁的轴向平行，所述横梁(31)的上侧面与所述纵梁的腹板垂直；所述角度测量仪(32)固定设置在所述横梁(31)中部的上侧面上；

所述扭转机构(4)包括支撑底座(41)、加载臂(42)和作动器(43)；所述加载臂(42)的上侧面上固定设置有2个支撑纵梁(44)，2个支撑纵梁(44)相互平行设置，所述支撑纵梁(44)的轴向与所述加载臂(42)的轴向垂直；所述加载臂(42)的轴向与所述车架(1)的纵梁的轴向垂直；2个支撑纵梁(44)的上端分别与所述车架(1)的2个纵梁的下部固定连接；所述支撑底座(41)的底面与所述试验平台(2)的顶面固定连接，所述支撑底座(41)的上端与所述加载臂(42)的中部铰接；所述作动器(43)设置在所述车架(1)的外侧，所述作动器(43)的施力端与所述加载臂(42)的上侧面固定连接，所述作动器(43)的轴向沿竖直方向设置。

2.如权利要求1所述的用于商用车车架扭转角度标定的试验结构，其特征在于：所述连接板(33)上设置有长条孔，所述连接板(33)通过所述长条孔与所述车架(1)的纵梁通过螺栓连接。

3.如权利要求1或2所述的用于商用车车架扭转角度标定的试验结构，其特征在于：所述角度测量仪(32)的测量中心设置在所述横梁(31)的几何中心的正上方，所述横梁(31)的上侧面与所述车架(1)的纵梁的腹板沿纵向的中分面重合。

4.如权利要求1所述的用于商用车车架扭转角度标定的试验结构，其特征在于：所述加载臂(42)的中部设置有第一铰座(421)，所述支撑底座(41)的上部设置有第二铰座(411)，所述第一铰座(421)与第二铰座(411)铰接。

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