車輛四分之一懸架模擬工況多功能試驗臺的製作方法

2023-05-21 06:01:41

專利名稱：車輛四分之一懸架模擬工況多功能試驗臺的製作方法
技術領域：
本發明涉及多功能試驗臺，尤其是涉及一種車輛四分之一懸架模擬工況多功能試
驗臺。
背景技術：
隨著我國汽車工業的發展，對車輛懸架系統及其關鍵零部件——減振器的性能要 求越來越高。評價這兩者性能優劣的方法就是通過試驗，獲得性能參數，根據一定的標準進 行評判。目前，分別針對減振器和懸架的試驗臺已經在行業中使用，但是減振器實驗臺往往 是指減振器示功機和減振器疲勞實驗臺，其測試項目單一，無法滿足模擬真實工況的要求。 而懸架試驗臺，有一些往往是忽略了懸架杆系的作用，僅僅考慮垂向的簡化模型，無法反應 懸架振動的真實情況，而大多懸架試驗是利用實車測試，很難得到不同減振器與懸架杆系 耦合產生的最佳應用效果，而懸架系統中起關鍵作用的部件就是減振器。
近年來，隨著磁流變液體技術的逐漸成熟，推動了磁流變減振器的發展，相應的磁 流變半主動懸架也成為了研究熱點。已有研究表明，磁流變半主動懸架比傳統的被動懸架 具有更好的減振性能，市場潛力巨大。國外在這方面的研究較早，但也還處在實驗室階段， 國內的研究剛剛起步，因此，亟需一種能夠對磁流變減振器以及磁流變半主動懸架進行測 試的試驗臺。

發明內容
由於現在的汽車，特別是轎車等輕型客車，多採用獨立懸架形式，這種懸架中，四 個車輪受力和運動狀況相互獨立並近似相同，因此，本發明的目的在於提供一種車輛四分 之一懸架模擬工況多功能試驗臺，以得出懸架整體的性能。
本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是 本發明包括T型槽底座、實驗臺支撐架和作動臺架組件，T型槽底座的一側安裝實 驗臺支撐架，T型槽底座的另一側安裝作動臺架組件；其中 1)實驗臺支撐架靠近作動臺架組件的側面上從內至外依次安裝垂直的直線導軌、 配重後擋板、多片疊合成的配重板、懸架前擋板，在懸架前擋板上部連接減震器上聯夾具， 在懸架前擋板下部左右兩側分別連接下擺臂後聯組焊件、下擺臂前聯組焊件，減震器上聯 夾具、下擺臂後聯組焊件和下擺臂前聯組焊件均能在懸架前擋板的上下、左右調節裝配位 置並固定； 2)作動臺架組件包括內套筒、外套筒和臺架；外套筒底部固定伺服電機，伺服電 機軸通過連接套與滾珠絲槓相連，在外套筒底面隔板上下分別安裝平面軸承，第一個平面 軸承上用連接套壓緊，第二個平面軸承下用螺母鎖緊，在外套筒底面隔板上，第一個平面軸 承外側設置緩衝塊；內套筒底部與滾珠絲槓的一端連接，滾珠絲槓的另一端與緩衝墊、限位 塊相連，託盤用固定銷與內套筒上部連接，並用緊固套鎖緊，託盤上安裝工作盤；外套筒中 部架在臺架端面上，內套筒安裝在外套筒內部，內套筒側面安裝滑動導軌，而外套筒側面安裝滑動導軌的滑塊； 3)懸架測量連接組件中的頂端連接頭穿過減震器上聯夾具的懸臂端，用上墊套、
下套筒夾住，並用總防松螺母鎖緊，頂端連接頭從上到下依次連接第一個力傳感器連接頭、
活塞杆轉換頭、第二個力傳感器連接頭，再與被測量懸架的減震器活塞杆連接；下套筒下壓
住被測量懸架的橡膠塊、彈簧組件和減振器；被測量懸架的轉向直拉杆與轉向直拉杆連接
頭相連，被測量懸架的下擺臂分別與下擺臂後聯組焊件、下擺臂前聯組焊件相連； 4)減振器上聯夾具上有第一個加速度傳感器，擬動力限位塊側面有第一個拉線式
位移傳感器，工作盤上有第二個拉線式位移傳感器，外套筒上有第三個拉線式位移傳感器，
剎車盤及配重上有第二個加速度傳感器，第一個力傳感器連接頭上安裝第一個力傳感器，
第二個力傳感器連接頭上安裝第二個力傳感器。 本發明具有的有益的效果是 本發明集多種功能於一體。從懸架形式分可以滿足汽車橫臂式懸掛系統、多連杆 式懸掛系統、麥弗遜式懸掛系統的模擬工況試驗；從懸架類型分可以滿足被動式、半主動 式、主動式懸掛系統的模擬工況試驗；從模擬方式分可以滿足實際工況試驗和擬動力試驗。 根據試驗結果，既可以分析單個減振器的性能，又可以分析懸架整體性能，並能驗證磁流變 半主動懸架在不同控制策略下的控制效果。相較現有的懸架試驗臺設備，從振動方式上由 於採用了電機驅動形式相較於一般的液壓驅動形式佔地面積小，並且容易控制，從檢測結 果上引入了懸架杆系對車身振動情況的影響，在裝配中考慮了主銷內傾，輪胎外傾的影響 因素，更加貼近車輛振動的實際情況。


圖1是車輛四分之一懸架模擬工況試驗臺結構正視圖。
圖2是車輛四分之一懸架模擬工況試驗臺A-A剖面圖。
圖3是本發明的作動臺架結構示意圖。
圖4是本發明的車輛四分之一懸架裝配示意圖。
圖5是作動臺架外套筒底部放大示意圖。 圖中1、 T型槽底座，2、實驗臺支撐架，3、支撐架前擋板，4、擬動力限位塊，5、直線 導軌，6、配重後擋板，7、配重板，8、懸架前擋板，9、加速度傳感器，10、減振器上聯夾具，11、 力傳感器，12、力傳感器，13、轉向直拉杆連接頭，14、加速度傳感器，15、下擺臂後聯組焊件， 16、下擺臂前聯組焊件，17、車輛懸架組件，18、拉線式位移傳感器，19、拉線式位移傳感器， 20、拉線式位移傳感器，21、作動臺架組件，22、伺服電機，23、圓螺母，24、圓螺母，25、平面軸 承，26、平面軸承，27、緩衝塊，28、連接套，29、滾珠絲槓，30、限位塊，31、內套筒，32、工作盤， 33、託盤，34、緊固套，35、固定銷，36、緩衝墊，37、滑動導軌，38、外套筒，39、臺架，40、頂端連 接頭，41、總防松螺母，42、上墊套，43、下套筒，44、力傳感器連接頭，45、橡膠塊，46、活塞杆 轉換頭，47、力傳感器連接頭，48、彈簧，49、減振器，50、輪胎，51、剎車盤及配重，52、轉向直 拉杆，53、下擺臂。
具體實施例方式
如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，本發明它包括T型槽底座1、實驗臺支撐架2、作動臺架組件21和車輛懸架組件17，T型槽底座1的一側安裝實驗臺支撐架2，T型槽底座1 的另一側安裝作動臺架組件21，作動臺架組件21上安裝車輛懸架組件17 ;其中
1)實驗臺支撐架2靠近作動臺架組件21的側面上從內至外依次安裝支撐架前擋 板3、垂直的直線導軌5、配重後擋板6、多片疊合成的配重板7、懸架前擋板8，在支撐架前擋 板3上下分別安裝4個擬動力限位塊4，在懸架前擋板8上部連接減震器上聯夾具10，在懸 架前擋板8下部左右兩側分別連接下擺臂後聯組焊件15、下擺臂前聯組焊件16，減震器上 聯夾具10、下擺臂後聯組焊件15和下擺臂前聯組焊件16均能在懸架前擋板8的上下、左右 調節裝配位置並固定； 2)作動臺架組件21包括內套筒31、外套筒38和臺架39 ;外套筒38底部固定伺 服電機22，伺服電機22軸通過連接套28與滾珠絲槓29相連，在外套筒38底面隔板上下分 別安裝平面軸承25、26，第一個平面軸承26上用連接套28壓緊，第二個平面軸承25下用 兩個圓螺母23， 24鎖緊，在外套筒38底面隔板上，第一個平面軸承26外側設置緩衝塊27 ; 內套筒31底部與滾珠絲槓29的一端連接，滾珠絲槓29的另一端與緩衝墊36、限位塊30相 連，託盤33用固定銷35與內套筒31上部連接，並用緊固套34鎖緊，託盤33上安裝工作盤 32 ;外套筒38中部架在臺架39端面上，內套筒31安裝在外套筒38內部，內套筒31側面安 裝滑動導軌37，而外套筒側面安裝滑動導軌37的滑塊； 3)懸架測量連接組件中的頂端連接頭40穿過減震器上聯夾具10的懸臂端，用上 墊套42、下套筒43夾住，並用總防松螺母41鎖緊，頂端連接頭40從上到下依次連接第一個 力傳感器連接頭44、活塞杆轉換頭46、第二個力傳感器連接頭47，再與被測量的車輛懸架 組件17中的減震器49活塞杆連接；下套筒43下壓住被測量懸架的橡膠塊45、彈簧組件48 和減振器49，被測量懸架的轉向直拉杆52與轉向直拉杆連接頭13相連，被測量的車輛懸架 組件17中的下擺臂53分別與下擺臂後聯組焊件15、下擺臂前聯組焊件16相連；被測量的 車輛懸架組件17中的輪胎50放置在工作盤32上，剎車盤及配重51安裝在輪胎50內；
4)減振器上聯夾具10上有第一個加速度傳感器9，擬動力限位塊4側面有第一個 拉線式位移傳感器19，工作盤32上有第二個拉線式位移傳感器18，外套筒38上有第三個 拉線式位移傳感器20，剎車盤及配重51上有第二個加速度傳感器14，第一個力傳感器連接 頭44上安裝第一個力傳感器ll，第二個力傳感器連接頭47上安裝第二個力傳感器12。
作實際工況試驗時，拆除擬動力限位塊4，如圖3所示，伺服電機22在計算機系統 的控制下發生旋轉，輸出設定的激振信號，模擬實際路面狀況，由連接套28傳遞給滾珠絲 槓29，又有滾動軸承25、26允許相對轉動，並被圓螺母23、24固定，因此滾珠絲槓螺母頂動 內套筒31上下運動，內套筒31上端連接緊固套34、託盤33、工作盤32，拉線式位移傳感器 20測量作動臺架輸出位移，模擬實際路面不平度。然後如圖l所示，振動傳遞給車輛懸架組 件，懸架的減振器49和彈簧組件48隨著振動產生拉伸和壓縮，力傳感器12測量減振器的 阻尼力，力傳感器ll測量減振器和彈簧整體的阻尼力，分別測量的原因是，考慮到懸架杆 系造成的影響及彈簧48可能存在的非線性；減振器上端通過上墊套42、下套筒43用總防 松螺母41與車身配重連接。配重後擋板6、配重板7、懸架前擋板8在減振器的帶動下，沿 滑動導軌5作垂直運動，模擬實際車體中懸架簧上部分的運動；運動過程中拉線式位移傳 感器18測量簧下質量的位移，拉線式位移傳感器19測量簧上質量的位移，加速度傳感器9 測量簧上質量的加速度，加速度傳感器15測量簧下質量的加速度。
進行擬動力試驗時，需要安裝擬動力限位塊4，共計4個，用於鎖死車身質量。而此 時的激振信號，需要由計算機系統對上一時刻的系統裝態進行迭代作為這一時刻的位移輸 出。 各傳感器的信號輸入計算機系統，計算機系統可對採集的數據進行實時的圖形顯 示，在測試磁流變半主動減振器時，還可根據設定的控制規則，實時根據採樣數據輸出電流 信號，控制磁流變減振器內部的線圈磁場，改變其性能。 計算機系統能夠控制作動臺架作正弦、方波、三角波、隨機振動等一系列振動方 式。
權利要求
一種車輛四分之一懸架模擬工況多功能試驗臺，其特徵在於它包括T型槽底座(1)、實驗臺支撐架(2)和作動臺架組件(21)，T型槽底座(1)的一側安裝實驗臺支撐架(2)，T型槽底座(1)的另一側安裝作動臺架組件(21)；其中1)實驗臺支撐架(2)靠近作動臺架組件(21)的側面上從內至外依次安裝支撐架前擋板(3)、垂直的直線導軌(5)、配重後擋板(6)、多片疊合成的配重板(7)、懸架前擋板(8)，在懸架前擋板(8)上部連接減震器上聯夾具(10)，在懸架前擋板(8)下部左右兩側分別連接下擺臂後聯組焊件(15)、下擺臂前聯組焊件(16)，減震器上聯夾具(10)、下擺臂後聯組焊件(15)和下擺臂前聯組焊件(16)均能在懸架前擋板(8)的上下、左右調節裝配位置並固定；2)作動臺架組件(21)包括內套筒(31)、外套筒(38)和臺架(39)；外套筒(38)底部固定伺服電機(22)，伺服電機(22)軸通過連接套(28)與滾珠絲槓(29)相連，在外套筒(38)底面隔板上下分別安裝平面軸承(25、26)，第一個平面軸承(26)上用連接套(28)壓緊，第二個平面軸承(25)下用螺母鎖緊，在外套筒(38)底面隔板上，第一個平面軸承(26)外側設置緩衝塊(27)；內套筒(31)底部與滾珠絲槓(29)的一端連接，滾珠絲槓(29)的另一端與緩衝墊(36)、限位塊(30)相連，託盤(33)用固定銷(35)與內套筒(31)上部連接，並用緊固套(34)鎖緊，託盤(33)上安裝工作盤(32)；外套筒(38)中部架在臺架(39)端面上，內套筒(31)安裝在外套筒(38)內部，內套筒(31)側面安裝滑動導軌(37)，而外套筒側面安裝滑動導軌(37)的滑塊；3)懸架測量連接組件中的頂端連接頭(40)穿過減震器上聯夾具(10)的懸臂端，用上墊套(42)、下套筒(43)夾住，並用總防松螺母(41)鎖緊，頂端連接頭(40)從上到下依次連接第一個力傳感器連接頭(44)、活塞杆轉換頭(46)、第二個力傳感器連接頭(47)，再與被測量懸架的減震器(49)活塞杆連接；下套筒(43)下壓住被測量懸架的橡膠塊(45)、彈簧組件(48)和減振器(49)；被測量懸架的轉向直拉杆(52)與轉向直拉杆連接頭(13)相連，被測量懸架的下擺臂(53)分別與下擺臂後聯組焊件(15)、下擺臂前聯組焊件(16)相連；4)減振器上聯夾具(10)上有第一個加速度傳感器(9)，擬動力限位塊(4)側面有第一個拉線式位移傳感器(19)，工作盤(32)上有第二個拉線式位移傳感器(18)，外套筒(38)上有第三個拉線式位移傳感器(20)，剎車盤及配重(51)上有第二個加速度傳感器(14)，第一個力傳感器連接頭(44)上安裝第一個力傳感器(11)，第二個力傳感器連接頭(47)上安裝第二個力傳感器(12)。
全文摘要
本發明公開了一種車輛四分之一懸架模擬工況多功能試驗臺。包括T型槽底座、實驗臺支撐架、作動臺架組件和車輛懸架組件，T型槽底座的一側安裝實驗臺支撐架，T型槽底座的另一側安裝作動臺架組件。將車輛懸架組件安裝在作動臺架組件的工作盤上，由作動臺架輸出模擬路面振動，可得到車輛車身及簧下質量的振動響應。本發明具備多種功能，從懸架形式分可滿足橫臂式、多連杆式、麥弗遜式懸掛系統的模擬工況試驗；從類型分可滿足被動式、半主動式、主動式懸掛系統的模擬工況試驗；從模擬方式分可滿足實際工況試驗和擬動力試驗。根據試驗結果，既可分析單個減振器的性能，又可分析懸架整體性能，並能驗證磁流變半主動懸架在不同控制策略下的控制效果。
文檔編號G01M17/04GK101718632SQ200910153880
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月16日 優先權日2009年11月16日
發明者吳參, 王維銳 申請人:浙江大學