本发明专利技术公开一种电动汽车测试领域中具有转向功能的电动轮实验装置及方法，具有转向模拟机构，可研究电动轮在转向工况时的受载情况和运动特性，采用伺服电机驱动滚珠丝杠带动多层滑块与电动轮压紧底盘测功机的滚筒表面产生垂向力，以此模拟电动轮组件受到的垂向载荷，并使用主销与电动推杆、多层滑块等部件模拟电动轮组件的轮定位参数，如主销后倾角，能研究该定位参数对电动轮各工况性能测试试验的影响，同时也保证了电动轮进行试验模拟时更加贴近其实际的运行状态，以便获得更准确可靠的试验结果，可完成电动轮受到的载荷的施加、转向模拟、轮胎定位参数的模拟与电动轮各工况的运行等功能，功能齐全且模拟效果符合实际情况。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术为一种测试试验装置，具体为电动汽车的电动轮专用多功能测试试验台，属于电动汽车测试领域。
技术介绍
电动汽车采用电动轮驱动，电动轮性能测试是电动汽车开发过程中的重要环节。当前对电动轮的相关测试试验设备多采用电动轮和转鼓试验台，试验台架以电动轮模块为研究对象，在转鼓试验台上模拟电动轮模块在路面的运动情况并进行数据采集和研究，因此能否准确模拟出电动轮实际的受载状况与运行工况是检验一个电动轮试验台可靠性的关键。目前，已有一些电动轮试验台的相关设计，如中国专利申请号为CN201420154405.6的文献提出的轮毂电机试验台加载装置，它通过气缸加载模拟电动轮受到的垂向载荷并使电动轮在转鼓上滚动运行试验来模拟电动轮的实际运转状况，但是该装置不具备转向与轮定位参数模拟等功能，无法满足对电动轮多种运行工况功能研究的需求。中国专利申请号为CN201610120534.7的文献中提出一种具有模拟电动轮的轮定位参数功能的装置，该装置采用伺服电机驱动滚珠丝杠带动滑块与电动轮压紧底盘测功机的滚筒表面，以此模拟垂向载荷的施加，并使用转动块与多层滑块、关节轴承等部件模拟电动轮组件的轮定位参数，如轮胎外倾角、前束等。但该装置也无法进行转向工况的模拟，且仅针对了轮胎的定位参数而忽视了主销的定位参数。中国专利申请号为CN201420154405.6和CN201420309408.2的两篇文献中提出两种具有转向功能的电动轮多功能实验台架，它们均为通过电机驱动滚珠丝杆带动电动轮压紧转鼓来模拟电动轮受到的垂向载荷，并通过电动推杆与主销结构完成电动轮的转向模拟功能，但其装置的主销轴线均垂直于地面，忽略了电动轮实际运行时主销的定位参数对试验各工况测试的影响，实际的电动汽车的轮胎主销的轴线在纵向平面内与地面的垂线之间呈现一个向后的夹角，即主销后倾角。主销后倾角的存在使车轮的转向轴线与路面的交点在轮胎接地点的前方，可利用路面对轮胎的阻力产生绕主销轴线的回正力矩，使轮胎具有稳定的直线行驶与自动回正的功能，在电动轮直线行驶与转向工况中均起着重要的作用。而这两种试验台均不具备对主销定位参数的模拟，从而使轮胎在运行时的受力情况与运动特性与实际差异较大，致使模拟分析的数据与车轮实际运行工况不符。
技术实现思路
本专利技术针对现有电动轮实验装置存在的问题，提供一种既具有垂向载荷施加模拟、转向功能模拟、又具有电动轮主销后倾角的定位参数模拟等多功能的电动轮实验装置,本专利技术同时还提供该电动轮实验装置的实验方法。本专利技术提供的一种具有转向功能的电动轮实验装置采用的技术方案为：电动轮组件压在底盘测功机表面，电动轮组件的中心轴同轴连接电机轴，电机轴与右侧的主销的中间过盈配合连接，主销上下两端各通过一个角接触轴承与主销转动座连接，主销转动座上端面处设有转角编码器；主销上部向右前方伸出一转向臂，转向臂另一端铰接横置电动推杆前端，横置电动推杆后端连接销接主销转动座；主销转动座位于垂向滑块和横向滑块的前方，主销转动座左右两侧面各固定连接一短轴，垂向滑块左右两端各经滚动轴承连接对应的短轴，短轴上同轴装有倾角编码器；横向滑块内设有两根纵向导杆，垂向滑块沿两根纵向导杆上下移动，垂向滑块上表面和横向滑块之间连接垂直的垂向力传感器；横向滑块上部通过销轴连接纵置电动推杆后端，纵置电动推杆前端铰接主销转动座；主滑块上设置两根横向导杆，横向滑块沿横向导杆方向左右运动；主滑块分别连接主导杆和电机丝杠组件的丝杠和主导杆且由电机丝杠组件驱动沿主导杆上下移动，在主滑块和横向滑块之间设置侧向力传感器。本专利技术提供的具有转向功能的电动轮实验装置的实验方法采用的技术方案是包含有以下步骤：1）横置电动推杆缩短，横置电动推杆左端拉动转向臂，使主销绕自身轴线向右转动，同时横置电动推杆自身也向后转动，电动轮组件绕主销的轴心线相对底盘测功机转过一个角度，实现电动轮组件的转向模拟，转角编码器实时检测主销的转动角度，该转动角度即为电动轮组件的转角；2） 转向模拟时，主销将向右的侧向力传递，带动垂向滑块向右压紧垂向导杆，横向滑块压紧侧向力传感器，检测电动轮组件转向时产生的侧向力的大小；3）纵置电动推杆缩短，拉动主销绕短轴的轴线向后转动，主销的轴心线相对于通过轮胎中心的垂线产生主销的后倾角，倾角编码器实时测得后倾角；4）转动电机丝杠组件，主滑块沿着主导杆向下移动，横向导杆和横向滑块共同向下移动，横向滑块通过垂向力传感器向下压紧垂向滑块，使垂向滑块向下移动，带动主销向下压紧电机轴，电动轮组件的轮胎向下压紧底盘测功机，模拟电动轮组件受到的垂向载荷，垂向力传感器实时垂向载荷大小。本专利技术采用上述技术方案后的有益效果是：1、本专利技术具有转向模拟机构，可研究电动轮在转向工况时的受载情况和运动特性。采用伺服电机驱动滚珠丝杠带动多层滑块与电动轮压紧底盘测功机的滚筒表面产生垂向力，以此模拟电动轮组件受到的垂向载荷。并使用主销与电动推杆、多层滑块等部件模拟电动轮组件的轮定位参数，如主销后倾角。能研究该定位参数对电动轮各工况性能测试试验的影响，同时也保证了电动轮进行试验模拟时更加贴近其实际的运行状态，以便获得更准确可靠的试验结果。可完成电动轮受到的载荷的施加、转向模拟、轮胎定位参数的模拟与电动轮各工况的运行等功能，功能更加全面。2、本专利技术在垂向载荷施加方案的基础上增加了转向与主销定位参数功能模块，可对电动轮的性能进行更全面的研究，装置各机构相互契合，使试验台整体结构结构紧凑、简便，功能齐全且模拟效果符合实际情况。附图说明图1为本专利技术一种具有转向功能的电动轮实验装置的轴测示意图；图2 为在图1中拆去电动轮组件1与底盘测功机2后的各部件结构的爆炸示意图；图3 为在图2的基础上主销3与主销转动座4的局部放大图；图4为图1的前视图；图5为图4拆去电动轮组件1与底盘测功机2后在主滑块13的阶梯柱13a处的右视剖视图；图6为图4中垂向滑块7、横向滑块9、主滑块13与传感器等部件的结构示意图；图7 为本专利技术电动轮实验装置模拟转向功能的俯视图；图8 为在图5的基础上，装置模拟后倾角功能的结构示意图；图9 为在图4的基础上，装置模拟转向功能的结构示意图。图中：1.电动轮组件；1a.电机轴；2.底盘测功机；3.主销；3a.转向臂；4.主销转动座；4a.销座；4b.短轴；4c.带销孔的方形块；5.转角编码器；6.横置电动推杆；7.垂向滑块；7a.轴承座；8.倾角编码器；9.横向滑块；9a.侧向力传感器；9b.垂向力传感器；9c.滑块销座；10.垂向导杆；11.纵置电动推杆；12.横向导杆；13.主滑块；13a.矩形阶梯柱；14.主导杆；15.电机丝杠组件。具体实施方式为了便于理解，现规定空间方位：参见图1，规定以电动轮组件1所在位置为“左”，相应地以倾角编码器8所在位置为“右”；以纵置电动推杆11所在位置为“上”，相应地以横置电动推杆6所在位置为“下”；以主销转动座4为“前”，相应地以主滑块13为“后”；且以“左”、“右”方向为横向，“上”、“下”方向为垂向，“前”、“后”方向为纵向。参见图1、图2，电动轮组件1压在安装于地坑中的底盘测功机2表面。电动轮组件1的中心轴同轴连接电机轴1a。电机轴1a的右侧方有主销3，电机轴1a与主销3的中间过盈配合连接在一起，在初始本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有转向功能的电动轮实验装置，电动轮组件（1）压在底盘测功机（2）表面，电动轮组件（1）的中心轴同轴连接电机轴（1a），电机轴（1a）与右侧的主销（3）的中间过盈配合连接，其特征是：主销（3）上下两端各通过一个角接触轴承与主销转动座（4）连接，主销转动座（4）上端面处设有转角编码器（5）；主销（3）上部向右前方伸出一转向臂（3a），转向臂（3a）另一端铰接横置电动推杆（6）前端，横置电动推杆（6）后端连接销接主销转动座（4）；主销转动座（4）位于垂向滑块（7）和横向滑块（9）的前方，主销转动座（4）左右两侧面各固定连接一短轴（4b），垂向滑块（7）左右两端各经滚动轴承连接对应的短轴（4b），短轴（4b）上同轴装有倾角编码器（8）；横向滑块（9）内设有两根纵向导杆（10），垂向滑块（7）沿两根纵向导杆（10）上下移动，垂向滑块（7）上表面和横向滑块（9）之间连接垂直的垂向力传感器（9b）；横向滑块（9）上部通过销轴连接纵置电动推杆（11）后端，纵置电动推杆（11）前端铰接主销转动座（4）；主滑块（13）上设置两根横向导杆（12），横向滑块（9）沿横向导杆（12）方向左右运动；主滑块（13）分别连接主导杆（14）和电机丝杠组件（15）的丝杠和主导杆（14）且由电机丝杠组件（15）驱动沿主导杆（14）上下移动，在主滑块（13）和横向滑块（9）之间设置侧向力传感器（9a）。...
【技术特征摘要】
1.一种具有转向功能的电动轮实验装置，电动轮组件（1）压在底盘测功机（2）表面，电动轮组件（1）的中心轴同轴连接电机轴（1a），电机轴（1a）与右侧的主销（3）的中间过盈配合连接，其特征是：主销（3）上下两端各通过一个角接触轴承与主销转动座（4）连接，主销转动座（4）上端面处设有转角编码器（5）；主销（3）上部向右前方伸出一转向臂（3a），转向臂（3a）另一端铰接横置电动推杆（6）前端，横置电动推杆（6）后端连接销接主销转动座（4）；主销转动座（4）位于垂向滑块（7）和横向滑块（9）的前方，主销转动座（4）左右两侧面各固定连接一短轴（4b），垂向滑块（7）左右两端各经滚动轴承连接对应的短轴（4b），短轴（4b）上同轴装有倾角编码器（8）；横向滑块（9）内设有两根纵向导杆（10），垂向滑块（7）沿两根纵向导杆（10）上下移动，垂向滑块（7）上表面和横向滑块（9）之间连接垂直的垂向力传感器（9b）；横向滑块（9）上部通过销轴连接纵置电动推杆（11）后端，纵置电动推杆（11）前端铰接主销转动座（4）；主滑块（13）上设置两根横向导杆（12），横向滑块（9）沿横向导杆（12）方向左右运动；主滑块（13）分别连接主导杆（14）和电机丝杠组件（15）的丝杠和主导杆（14）且由电机丝杠组件（15）驱动沿主导杆（14）上下移动，在主滑块（13）和横向滑块（9）之间设置侧向力传感器（9a）。2.根据权利要求1所述一种具有转向功能的电动轮实验装置，其特征是：在初始状态时，电机轴（1a）与主销（3）相互垂直，无周向转动与轴向移动；转向臂（3a）、横置电动推杆（6）均水平。3.根据权利要求1所述一种具有转向功能的电动轮实验装置，其特征是：主销转动座（4）是U型板结构，U型板开口朝向主销（3），主销（3）的上下两端分别经角接触轴承连接主销转动座（4）的上下板，主销转动座（4）的顶部向上凸出有带销孔的方形块（4c），带销孔的方形块（4c）铰接纵置电动推杆（11）前端，在主销转动座（4）的上板面下方连接销座（4a），销座（4a）销接横置电动推杆（6）的后端。4.根据权利要求1所述一种具有转向功能的电动轮实验装置，其特征是：横向滑块（...
【专利技术属性】
技术研发人员：江洪，王子豪，钟鸣镝，王玉杰，薛红涛，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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