汽車四分之一模擬懸架系統及減振器特性綜合試驗臺的製作方法
2023-12-02 16:36:41 1
專利名稱：汽車四分之一模擬懸架系統及減振器特性綜合試驗臺的製作方法
技術領域：
本發明涉及汽車四分之一模擬懸架系統及減振器特性綜合試驗臺。
背景技術：
汽車懸架系統擔負著支撐車體，保證行駛平順性和行駛安全性的重要任務。人們為提高懸架系統的性能往往採用優化各種懸架參數的方法，但這種優化有一定限度。近年來嘗試採用半主動懸架來進一步提高減振性能，最易行的方法是使減振器阻尼可調節，可調節阻尼的減振器有磁流變式、電流變式、液壓阻尼可調式等多種。半主動懸架因其優良的特性，是近期最有可能走向市場推廣應用的新興技術，其實現的關鍵是可調減振器和控制器的開發。
無論是普通被動懸架還是半主動懸架，都需要對減振器的特性進行試驗以評價其性能優劣，對於半主動懸架，還需對其可調減振器的特性進行試驗研究，以求解出控制模型，進而，通過試驗評價懸架的優劣，或者開發半主動懸架的控制器。現有的減振器特性試驗臺測試條件簡單，功能單一，尤其無法滿足對其進行試驗建模的需要，而目前針對懸架的試驗臺大多是利用實車測試，僅能評價懸架裝車後的性能。汽車四分之一車輛模型是評價懸架性能、進行懸架設計和控制器開發最常用的模型，近幾年，已見以四分之一車輛模型而製作的四分之一懸架試驗臺在個別試驗室中使用，但其設計主要存在以下問題1.結構複雜；2.整個臺架振動時穩定性不好；3.簧上質量和簧下質量在振動過程中，機械摩擦力大，影響了試驗數據的準確測量；4.懸架參數不易調整，尤其是輪胎的剛度不易測量，在縮小比例的懸架試驗中，不容易獲得需要剛度的輪胎。
發明內容
本發明的目的在於針對現有懸架和減振器試驗裝置存在的上述缺陷，提供一種汽車四分之一模擬懸架系統及減振器特性綜合試驗臺。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是它包括基於一個整體框架的兩個試驗臺，分別是汽車四分之一模擬懸架試驗臺，減振器特性試驗臺。汽車四分之一模擬懸架試驗臺包括底板、立柱、電動振動臺、託盤、下彈簧、垂直直線滾珠導軌、滑塊、兩加速度傳感器、上彈簧、減振器、配重塊、頂板、兩吊環、手扳葫蘆、緊固螺栓、上支架、連接叉頭、差動變壓式位移傳感器、下支架、彈簧壓板，兩個立柱及頂板組成框形結構，電動振動臺置於底板正中，立柱內側分別設有垂直直線滾珠導軌和滑塊組件，電動振動臺上依次設有託盤、下彈簧、彈簧壓板、下支架，下支架兩側設有連接叉頭、滑塊，下支架上依次設有減振器、上彈簧、差動變壓式位移傳感器、上支架，上支架左右設有連接叉頭、滑塊，上支架上設有配重塊、吊環，立柱上設有頂板，頂板下設有吊環及手扳葫蘆。
減振器特性試驗臺包括底板、立柱、電動振動臺、託盤、減振器、連接頭、頂板、橫梁、雙頭螺栓、力傳感器、差動變壓式位移傳感器，電動振動臺上依次設有託盤、減振器、連接頭、力傳感器、雙頭螺栓、差動變壓式位移傳感器、橫梁。
本發明具有的有益效果是可進行多種用途的試驗。可進行各種減振器的特性試驗；普通被動四分之一懸架的性能試驗；半主動四分之一懸架的性能試驗；半主動懸架控制器的開發試驗。本發明採用框形結構和垂直直線滾珠導軌，整個臺架結構簡單、穩定，機械摩擦小；各種懸架參數易於調整，尤其是輪胎採用等剛度的彈簧替代，在試驗中可直接採用計算機仿真計算中的各種懸架參數，使得數值仿真和試驗驗證能很好地對接，提高了懸架性能試驗和半主動懸架控制器開發試驗的效果，在縮小比例的懸架試驗中更為方便。
圖1是汽車四分之一模擬懸架試驗臺正視圖；圖2是減振器特性試驗臺裝配示意圖；
圖3是託盤俯視圖；圖4是下支架俯視圖；圖5是連接叉頭俯視圖；圖6是上支架仰視圖；圖7是立柱側視圖；圖8是橫梁俯視圖。
圖中底板1、立柱2、電動振動臺3、託盤4、下彈簧5、垂直直線滾珠導軌6、滑塊7、加速度傳感器8、上彈簧9、減振器10、配重塊11、加速度傳感器12、頂板13、吊環14、手扳葫蘆15、吊環16、緊固螺栓17、上支架18、連接叉頭19、差動變壓式位移傳感器20、下支架21、彈簧壓板22、連接頭23、橫梁24、雙頭螺栓25、力傳感器26。
具體實施例方式圖1的汽車四分之一模擬懸架試驗臺包括底板1、立柱2、電動振動臺3、託盤4、下彈簧5、垂直直線滾珠導軌6、滑塊7、加速度傳感器8、上彈簧9、減振器10、配重塊11、加速度傳感器12、頂板13、吊環14、手扳葫蘆15、吊環16、緊固螺栓17、上支架18、連接叉頭19、差動變壓式位移傳感器20、下支架21、彈簧壓板22，底板1、左右兩個立柱2及頂板13組成框形結構，電動振動臺3置於底板正中，兩個立柱2內側設有垂直直線滾珠導軌6，上部左右各平行設有兩段，下部左右各平行設有一段，電動振動臺3上固定有託盤4，託盤4上設有下彈簧5，下彈簧5等效於等剛度的輪胎，下彈簧5上設有下支架21，下支架21左右通過兩個連接叉頭19和兩個滑塊7連接，彈簧壓板22固定下彈簧5，下支架21上設有上彈簧9、減振器10，減振器10置於上彈簧9內，減振器10上設有上支架18，上支架18左右設有連接叉頭19，左右四個連接叉頭19分別和四個滑塊7連接，上支架18上設有配重塊11、吊環16，立柱上設有頂板13，頂板13下設有吊環14和手板葫蘆15。
所述的下支架21、左右兩個連接叉頭19、兩個滑塊7、下彈簧5及彈簧壓板22構成簧下質量，兩個滑塊7分別設置在左右兩段垂直直線滾珠導軌6上，同時下支架21的前後面各有兩個螺栓孔，用於增加配重之用。
所述的上支架18、左右四個連接叉頭19、四個滑塊7、配重塊11、緊固螺栓17及吊環16構成簧上質量，四個滑塊7分別設置在左右各兩段垂直直線滾珠導軌6上。
配重塊11上設有加速度傳感器12，下支架21的連接叉頭10上設有加速度傳感器8，配重塊11和下支架21之間設有差動變壓式位移傳感器20。
圖2的減振器特性試驗臺基於圖1的汽車四分之一模擬懸架試驗臺的框架結構，其包括底板1、立柱2、電動振動臺3、託盤4、減振器9、連接頭23、頂板13、橫梁24、雙頭螺栓25、力傳感器26、差動變壓式位移傳感器20，電動振動臺3上依次設有託盤4、減振器9、連接頭23、力傳感器26、雙頭螺栓25、橫梁24，橫梁24固定於左右立柱2之間，在橫梁24和託盤20之間設有差動變壓式位移傳感器20。
當進行懸架性能試驗時，如圖1所示，電動振動臺3在計算機系統的控制下輸出模擬實際路面狀況的激振信號，託盤4隨振動臺的激振頭一起振動，下彈簧5沿著託盤4的導向環上下振動，模擬輪胎和地面的振動，下彈簧5帶動簧下質量沿下部的垂直直線滾珠導軌6振動，將振動通過上彈簧9和減振器10傳遞到簧上質量，使簧上質量沿著上部的垂直直線滾珠導軌6振動，減振器隨振動產生拉伸與壓縮，產生阻尼力，起到減小振動的作用，加速度傳感器8測量簧下質量的加速度，加速度傳感器12測量簧上質量的加速度，差動變壓式位移傳感器20測量簧上質量和簧下質量的相對位移。
當進行減振器特性試驗時，提升簧上質量，拆下簧下質量各零件，並拆下減振器10、上彈簧9、差動變壓式位移傳感器20，按照圖2所示進行裝配，電動振動臺3在計算機系統的控制下，按照減振器特性試驗的要求輸出信號(通常為正弦信號)，託盤4帶動減振器9拉伸與壓縮，力傳感器26測出減振器9的阻尼力，差動變壓式位移傳感器20測出減振器9上下振動的位移。
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。在半主動懸架控制器開發試驗時，可根據需要採集一個或全部傳感器信號，由設定的控制算法輸出控制信號，改變減振器電流或帶動控制電機，從而調節可調減振器的阻尼值。
簧上質量的配重塊11分成質量不等的若干塊，可根據需要準確配置簧上質量，簧下質量在下支架的前後預留了螺栓孔，可在最小質量的基礎上增加質量，項板13上裝有手扳葫蘆，可以方便地提升簧上質量。
在立柱內側對應設置六段垂直直線滾珠導軌位置的上下預留有若干固定導軌的螺栓孔(如圖7所示)，以便於選取不同規格的彈簧和減振器時調整導軌位置。
權利要求
1.汽車四分之一模擬懸架系統及減振器特性綜合試驗臺，其特徵在於在進行懸架系統相關試驗時，它包括底板(1)、立柱(2)、電動振動臺(3)、託盤(4)、下彈簧(5)、垂直直線滾珠導軌(6)、滑塊(7)、兩加速度傳感器(8、12)、上彈簧(9)、減振器(10)、配重塊(11)、頂板(13)、兩吊環(14、16)、手扳葫蘆(15)、緊固螺栓(17)、上支架(18)、連接叉頭(19)、差動變壓式位移傳感器(20)、下支架(21)、彈簧壓板(22)，兩個立柱(2)及頂板(13)組成框形結構，電動振動臺(3)置於底板(1)正中，立柱內側分別設有垂直直線滾珠導軌(6)和滑塊(7)組件，電動振動臺上依次設有託盤(4)、下彈簧(5)、彈簧壓板(22)、下支架(21)，下支架兩側設有連接叉頭(19)、滑塊(7)，下支架上依次設有減振器(10)、上彈簧(9)、差動變壓式位移傳感器(20)、上支架(18)，上支架左右設有連接叉頭(19)、滑塊(7)，上支架上設有配重塊(11)、吊環(10)，立柱(2)上設有頂板(13)，頂板下設有吊環(14)及手扳葫蘆(15)。在進行減振器特性試驗時，它包括底板(1)、立柱(2)、電動振動臺(3)、託盤(4)、減振器(10)、連接頭(23)、頂板(13)、橫梁(24)、雙頭螺栓(25)、力傳感器(26)、差動變壓式位移傳感器(20)，電動振動臺上依次設有託盤(4)、減振器(10)、連接頭(23)、力傳感器(26)、雙頭螺栓(25)、差動變壓式位移傳感器(20)、橫梁(24)。
2.根據權利要求1所述的汽車四分之一模擬懸架系統及減振器特性綜合試驗臺，在進行懸架系統相關試驗時，其特徵在於所述的下支架(21)、左右兩個連接叉頭(19)、兩個滑塊(7)、下彈簧(5)及彈簧壓板(22)構成簧下質量，兩個滑塊(7)分別設置在左右兩段垂直直線滾珠導軌(6)上，同時下支架(21)的前後面各設有兩個螺栓孔，用於增加配重之用。
3.根據權利要求1所述的汽車四分之一模擬懸架系統及減振器特性綜合試驗臺，在進行懸架系統相關試驗時，其特徵在於所述的上支架(18)、左右四個連接叉頭(19)、四個滑塊(7)、配重塊(11)、緊固螺栓(17)及吊環(16)構成簧上質量，四個滑塊(7)分別設置在左右各兩段垂直直線滾珠導軌(6)上。
4.根據權利要求1所述的汽車四分之一模擬懸架系統及減振器特性綜合試驗臺，在進行懸架系統相關試驗時，其特徵在於在託盤(4)上設有下彈簧(5)，彈簧壓板(22)將下彈簧(5)和下支架(21)固定成一體，下彈簧(5)等效於等剛度的輪胎。
全文摘要
本發明公開一種汽車四分之一模擬懸架系統及減振器特性綜合試驗臺。它是由基於一個整體框架的懸架系統試驗臺及減振器特性試驗臺兩部分組成，各自分別有機械臺架部分、電動激振部分及計算機控制部分。本發明可進行各種減振器的特性試驗、普通被動和半主動四分之一懸架的性能試驗，以及半主動懸架控制器的開發試驗。採用框形結構和垂直直線滾珠導軌，整個臺架結構簡單、穩定，機械摩擦力小；各種懸架參數易於調整，在試驗中可直接採用計算機仿真計算中的各種懸架參數，使得數值仿真和試驗驗證能很好地對接，提高了懸架性能試驗和半主動懸架控制器開發試驗的效果。
文檔編號G01M17/04GK101055233SQ200710021439
公開日2007年10月17日 申請日期2007年4月12日 優先權日2007年4月12日
發明者姚嘉凌 申請人:南京林業大學