一种电动非充气结构化轮胎力学特性测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电动非充气结构化轮胎力学特性测量装置及其测量方法，由支撑平台、非接触应变测量系统、直线加载调节机构、动力系统、轮胎侧倾调节机构、轮胎侧偏调节机构、轮胎支撑板、轮毂固定支架、压力传感器、控制台和电源组成；本发明专利技术通过非接触式应变测量系统对捕获的复合工况下的滚动非充气轮胎的接地印记区域内/外的全域变形数字图像进行图像处理与分析，进而解算复合工况下的非充气结构化轮胎侧向力、纵向力和垂向力。同传统轮胎力学特性测量相比，本发明专利技术具有全域测量、操作简便和易于实现的特点。于实现的特点。于实现的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种电动非充气结构化轮胎力学特性测量装置及测量方法


[0001]本装置属于非充气结构化轮胎力学特性测试领域，具体涉及一种基于数字图形相关方法的电动非充气结构化轮胎的纵向力、侧向力和垂向力的测量装置与测量方法的研究。
技术背景
[0002]轮胎作为唯一与车辆和路面直接接触的部件，承受着自身的自重和外加载荷。轮胎与车辆悬架共同抵抗着路面对车辆的震动，为驾驶和制动提供足够的附着力，并提供足够的转向控制和方向稳定性。垂直、纵向和侧向力以及复原力矩对实现乘坐舒适性、操纵稳定性和车辆安全性起着至关重要的作用。因此，研究轮胎的滚动力学特性是研究轮胎的基础。
[0003]目前，对滚动轮胎力学特性测量的方法主要有：基于胎内传感器和基于模型预测的两类方法，两类方法都存在如下不足之处：
[0004]基于胎内传感器滚动变形测量方法是应用最为普遍的轮胎滚动变形获取方法，通过内置于轮胎内腔的传感器捕获轮胎滚动过程中的位移、应变或加速度等信息，经数据处理与分析获取轮胎滚动变形。该类方法依据传感器测量原理，需将传感器直接固定于轮胎内腔胎体表面或内腔轮辋表面，导致该类测量方法在测量轮胎滚动变形过程中存在如下不足之处:
[0005]轮胎滚动变形信号易受轴向定位误差串扰；
[0006]获取的轮胎滚动变形信号存在多向耦合问题；
[0007]传感器固定安装难度大，易受试验工况影响；
[0008]轮胎滚动变形内传感测量装置结构复杂，稳定可靠性较差；
[0009]传感器变形信号采集过程中，易受湿度、温度和本身几何形状影响。
[0010]综上所述，为了摆脱基于胎内传感滚动轮胎力学特性测量方法的限制，亟需一种稳定、可靠、易于实现的滚动轮胎力学特性测量方法。
[0011]与传统方法相比，本装置采用基于数字图像相关的非接触式应变测量系统，光学传感器因其非接触全场测量的特点，被广泛应于非线性大变形材料力学性能的研究，数字图像相关方法已经成为实验材料力学中最有效的全场测量方法。本装置通过非接触式应变测量系统对捕获的复合工况下的滚动非充气轮胎的接地印记区域内/外的全域变形数字图像进行图像处理与分析，进而解算复合工况下的非充气结构化轮胎侧向力、纵向力和垂向力。同传统轮胎力学特性测量相比，本装置具有全域测量、操作简便和易于实现的特点。

技术实现思路

[0012]本装置的目的是为了克服传统轮胎力学特性测试方法占用空间大，操作复杂，测量内容不全面等缺陷，提出了一种新的电动非充气结构化轮胎力学特性测量装置以及测量方法，基于该测量装置，能够实现非充气结构化轮胎静态压缩测试，获得其压缩力和压缩
率，可以提供非充气结构化轮胎的硬度和变形特性信息；可实现动态力学测试，测量非充气结构化轮胎在不同载荷和速度下的纵向力、侧向力等力学特性；本装置通过非接触式应变测量装置可以通过对非充气轮胎接地印记变形情况进行数字图像分析处理，从而获得轮胎胎面接地应变状况，通过数学运算可计算出轮胎所受的侧向力与纵向力，本装置可测量出非充气结构化轮胎轮辐刚度情况，实现对非充气结构化轮胎力学特性进行全方位多角度的测量。
[0013]本装置一种电动非充气结构化轮胎力学特性测量装置，由支撑平台01、非接触应变测量系统03、直线加载调节机构02、动力系统06、轮胎侧倾调节机构04、轮胎侧偏调节机构05、轮胎支撑板10、轮毂固定支架16、压力传感器12、控制台4和电源3组成；
[0014]所述的直线加载调节机构02的下平板021通过第二螺栓024固连在支撑平台底部支撑板011对称中心处，直线加载调节机构推杆022顶部与上平板023进行固连，直线加载调节机构上平板023通过第三螺栓025与非接触应变测量系统03框架进行固连；
[0015]所述的非接触应变测量系统03由应变测量系统框架038、第一相机摄像机034、第二相机037、LED光源036组成，所述的非接触应变测量系统框架038由铝型材以及上平板032、下平板031通过第四螺栓039固连，所述的非接触应变测量系统03框架下平板031通过螺钉与直线加载调节机构上平板023进行固连，所述的第一像机034与环形LED光源036位于非接触应变测量系统03中心线上，所述的第一像机034通过第一相机支架033固连在非接触应变测量系统03框架中，所述的LED光源036固定在第一相机034上方，侧方框架固连第二相机支架035与第二相机037；
[0016]所述的轮毂支撑架16与轮胎侧倾调节机构04、侧偏调节机构05通过关节轴承17进行固接；所述的轮胎侧倾调节结构04、侧偏调节机构05由两组带锁直线滑轨042组成，直线滑轨底座通041过第五螺栓13与支撑平台框架014进行连接，轴承固定座14与关节轴承17外圈通过限位孔固连，关节轴承内17圈与轮毂固定支架16阶梯轴进行限位固连，轴承固定座14与带锁滑块043进行固连；
[0017]所述的动力系统06由轮毂电机18与轮胎15组成，轮毂电机18固连在轮毂支撑架16上；所述的轮胎支撑板10通过螺钉与非接触应变测量系统03框架进行固连；
[0018]本装置一种电动非充气结构化轮胎力学特性测量装置可用于测量非充气结构化轮胎在侧偏、滑移、侧倾、侧倾侧偏复合等工况下的力学特性试验，得到非充气结构化轮胎在各个工况下力学特性。
[0019]本装置可观察轮胎15在玻璃板10上的转动。当轮胎15滚动时，照相机034捕获玻璃板10表面和轮胎15之间的移动接触区域的全域图像。放置在玻璃板10下的高速摄像机034记录了不同条件下的接地印记变化，如启动、刹车、转弯、加速和自由滚动。通过以准静态速度向轮毂18施加转弯角度和驱动或制动扭矩，可以模拟不同的车辆行驶条件，如加速、制动和转弯以及垂直轮胎负载。
[0020]本装置一种电动非充气结构化轮胎力学特性测量装置能从非充气结构化轮胎侧15面观察轮胎径向辐条变形情况，当轮胎滚动时，高速照相机037可以清晰的捕获到接地处胎侧辐条的变形情况，并通过数字图像模板匹配技术，对所获取的图像进行全域应变分析得到所需要的实验数据。
[0021]本装置提出了一种电动非充气结构化轮胎力学特性测量装置及其测试方法。其中
包括以下步骤：
[0022]非充气结构化轮胎力学特性测量方法如下：
[0023]1.将所要测试的非充气结构化轮胎15安装在轮毂电机18上，并将轮毂电机18固连于轮毂电机支撑架16上定位锁紧；调整非接触应变测量03系统的第一相机034和LED光源036的光轴线和轮胎底部对称中心线，使三条线重合；
[0024]2.将直线加载调结构02的推杆上升，升至轮胎支撑板10与轮胎15接触；调节侧倾调节机构04、侧偏调节机构05，将侧倾调节机构04、侧偏调节结构05锁紧在框架中央；
[0025]3.依次调整非接触应变测量03系统第一相机034与LED光源036的距离，使得计算机上能够清晰地捕获到轮胎表15面图像；
[0026]4.启动轮毂电机18，调节至所需测量的时速，待本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动非充气结构化轮胎力学特性测量装置，其特征在于：包括支撑平台(01)、直线加载调节机构(02)、非接触应变测量系统(03)、轮胎支撑板(10)、动力系统(06)、压力传感器(12)、轮胎侧倾调节机构(05)、侧偏调节机构(04)、控制台(4)和电源(3)；所述的支撑平台(01)是由两种不同长度的铝型材(014)通过角码(012)和第一螺栓(013)固定连接，支撑平台底板(011)通过第一螺栓(013)固连在框架底层平台平面上；所述的直线加载调节机构(02)的下平板(021)通过第二螺栓(024)固连在支撑平台底部支撑板(011)对称中心处，直线加载调节机构推杆(022)顶部与上平板(023)进行固连，直线加载调节机构上平板(023)通过第三螺栓(025)与非接触应变测量系统(03)框架进行固连；所述的非接触应变测量系统(03)由应变测量系统框架(038)、第一相机摄像机(034)、第二相机(037)、LED光源(036)组成；所述的非接触应变测量系统框架(038)由铝型材以及上平板(032)、下平板(031)通过第四螺栓(039)固连，所述的非接触应变测量系统(03)框架下平板(031)通过螺钉与直线加载调节机构上平板(023)进行固连，所述的第一像机(034)与环形LED光源(036)位于非接触应变测量系统(03)中心线上，所述的第一像机(034)通过第一相机支架(033)固连在非接触应变测量系统(03)框架中，所述的LED光源(036)固定在第一相机(034)上方，侧方框架固连第二相机支架(035)与第二相机(037)；所述的轮胎支撑板(10)选用透明玻璃板作为接触基底替代路面，在支撑板(10)下方布置LDE光源(036)和第一相机(034)，所述的轮胎支撑板(10)通过第四螺栓(039)与非接触应变测量系统框架上平板(032)进行固连；所述的轮毂支撑架(16)与侧倾(05)侧偏(06)调节机构通过关节轴承(17)进行固连，所述的轮胎侧倾(05)侧偏(06)调节机构由两组带锁直线滑轨(042)组成，直线滑轨底座(041)通过第五螺栓(13)与支撑平台框架(014)进行固连，轴承固定座(14)与关节轴承(17)外圈通过限位孔固定，关节轴承内(17)圈与轮毂固定支架(16)阶梯轴进行限位固定，轴承固定座(14)与带锁滑块(043)进行固连；所述的动力系统(06)由轮毂电机(18)与非充气结构化轮胎(15)组成，轮毂电机(18)固连在轮毂支撑架(16)上；所述的压力传感器(12)位于轮胎支撑板(10)双层玻璃板中间；基于所述的一种电动非充气轮胎力学特性测试装置的测试方法，包括以下步骤：步骤一、将所要测试的非充气结构化轮胎(15)安装在轮毂电机(18)上，并将轮毂电机(18)固定在轮毂电机支撑架(16)上定位锁紧；调整非接触应变测量(03)系统的第一相机(034)和LED光源(036)的光轴线和轮胎底部对称中心线，使三条线重合；步骤二、驱动直线加载调结构(02)的有刷电机使推杆上升至轮胎支撑板(10)与轮胎(15)接触；调节侧倾调节机(04)、侧偏调节机构(05)，将侧倾调节机构(04)、侧偏调节结构(05)锁紧在框架中央；步骤三、依次调整非接触应变测量(03)系统第一相机(034)与LED光源(036)的距离，使得计算机上能够清晰地捕获到轮胎(15)表面图像，采用帧率为5000，即0.002秒采集一幅变形图样的高速摄像机；调整胎侧方向第二摄像机(037)，使第二相机(037)能清晰地捕获到轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：高学亮，吴思潭，王英铭，张志超，田筱玉，刘泽萌，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：