机械臂式轮胎综合性能仿真试验平台制造技术

本发明专利技术涉及一种机械臂式轮胎综合性能仿真试验平台，包括机座滑轨装置、机械臂动作执行机构、动力传动集成装置、制动驱动装置、路面模拟装置、液压加载装置、力和力矩传感器、声音采集装置、测速和变形装置、数据处理系统等。该机械臂式轮胎综合性能仿真试验平台可以1∶1模拟多自由度下车辆的各个动作来执行轮胎运动，模拟轮胎在各种工况下的使用情况；模拟轮胎与整车、悬架系统的运动匹配和轮胎各向受力、力矩的耦合。本发明专利技术结构紧凑、科学合理、精度高，不仅能实现车辆多自由度下轮胎的各种运行工况，而且能精确地测量轮胎的力和力矩、变形、磨损等综合性能，提供一种全面、精确的轮胎综合性能仿真试验平台。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种车辆多体系动力学的轮胎综合性能仿真试验平台，具体来说是一种在多自由度下模拟轮胎、车辆综合性能的仿真试验平台，它可以模拟轮胎在各种工况下运动参数及其与车辆配合的力学特性，并实现轮胎综合性能的测试。
技术介绍
轮胎的力学特性是进行车辆动力学分析与设计的基础，精确地模拟、分析、测量轮胎与车辆的力学匹配特性是进行轮胎设计和整车开发的关键。现有的试验平台都将焦点放在轮胎单一的各向受力或车辆动力学的测试上，大都是通过假设和设定与环境相关的固定参数，来进行试验模拟。有的试验台能实现轮胎多向自由度运动的同时模拟，也有的能实现轮胎运动路面可变模拟和可变载荷模拟，但都是在基于某一设定工况条件下，通过控制轮胎和路面姿态进行各种运动方式的合成，有关轮胎与整车综合性能的匹配尚未受到重视， 这主要受到诸多因素的限制，如路面环境、使用场合等，主要原因还是受限于试验台只能实现简单方向上的运动模拟，不能精确地实现车辆复杂的全自由度运动、动力的有效传递和匹配耦合，以及路面环境和载荷的不确定性变化。所以，现有的轮胎试验台很难准确地模拟轮胎复杂的运动工况。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术所存在的不足，设计一种结构紧凑、科学合理、高精度的轮胎综合性能仿真试验平台，能实现车辆多自由度下轮胎的各种运行工况，模拟轮胎与整车、悬架系统的运动匹配，以及轮胎的各向受力和力矩的耦合。本专利技术采用的技术方案是机械臂式轮胎综合性能仿真试验平台，主要包括机座、 机械臂动作执行机构、动力传动集成装置、制动驱动装置、路面模拟装置、液压加载装置、力和力矩传感器、声音采集装置、速度测量装置、变形测量装置、数据处理系统，所述的机座与机械臂动作执行机构共同构成试验台运动主体，机械臂动作执行机构能在机座上做往返水平运动，动力传动集成装置与机械臂动作执行机构的“腕关节”回转部连接，主要实现轮胎与整车在各个自由度下的运动和动力的传递，轮胎安装在动力传动集成装置上，制动驱动装置安装在机械臂动作执行机构和动力传动集成装置上，实现机械臂动作执行机构、动力传动集成装置、轮胎旋转运动的动作指令，路面模拟装置固定安装在地基上，并设有高度调节装置，可实现工作路面高度的调节，液压加载装置固定安装在地基上，并设置有距离调整机构，可实现与动力传动集成装置距离的调整，力和力矩传感器安装在轮胎的轮辋上，声音采集装置安装在动力传动集成装置上，速度测量装置安装在转向部件安装架上，变形测量装置和数据处理系统固定安装在地基上，用于控制轮胎运动，同时对采集的信号进行处理。本专利技术机械臂式轮胎综合性能仿真试验平台，所述的机座包括机座电机丝杠、机座滑轨、机械臂支承座，机座滑轨固定安装在地基上，机械臂支承座与机座滑轨连接，在机座电机作用下可沿轨道来回运动，可以模拟轮胎运动过程中，在制动和抱死工况下沿水平方向上的滑移情况。本专利技术机械臂式轮胎综合性能仿真试验平台，所述的机械臂动作执行机构包括机械臂“腰部”、下机械臂、上机械臂、“腕关节”回转部，机械臂“腰部”与机械臂支承座连接，可以绕竖直方向旋转，模拟轮胎在各种角度下的转向特性，下机械臂安装在机械臂“腰部”上， 由下机械臂驱动电机带动，可在竖直平面内上下运动，上机械臂安装在下机械臂的末端，可在水平平面内前后运动，通过上机械臂和下机械臂的联合运动可以模拟轮胎在竖直平面内和水平平面内的联合工况，“腕关节”回转部安装在上机械臂的末端，可以通过设定不同角度模拟轮胎在不同侧倾角和侧偏角下的运动。本专利技术机械臂式轮胎综合性能仿真试验平台，所述的动力传动集成装置包括“腕关节”电机丝杠、“腕关节”摆动滑块、转向部件安装架、水平横向滑块导轨、水平纵向滑块导轨、模拟转向架，“腕关节，，电机丝杠安装在“腕关节，，驱动电机上，传递“腕关节，，驱动电机的动力，“腕关节”摆动滑块安装在“腕关节”电机丝杠上，执行机械臂动作执行机构的动作， 转向部件安装架安装在“腕关节”摆动滑块上，可沿“腕关节”摆动滑块上下滑动，模拟轮胎在竖直平面内的振动，水平横向滑块导轨安装在转向部件安装架的下端，可以实现轮胎侧向受力，水平纵向滑块导轨安装在水平横向滑块导轨上，可以实现轮胎的纵向受力，模拟转向架安装在转向部件安装架上，可以模拟轮胎运动时的转向操作，通过水平横向滑块导轨、 水平纵向滑块导轨和模拟转向架的联合运动，可以模拟车辆对轮胎的操纵特性。本专利技术机械臂式轮胎综合性能仿真试验平台，所述的制动驱动装置包括机座电机丝杠、“腕关节”驱动电机、轮胎旋转驱动电机、电动推杆、下机械臂驱动电机、上机械臂驱动电机，机座电机丝杠安装在基座滑轨里面，“腕关节”驱动电机安装在“腕关节”回转部，轮胎旋转驱动电机和电动推杆安装在动力传动集成装置的末端，下机械臂驱动电机安装在机械臂动作执行机构的“腰部”位置上，上机械臂驱动电机安装在下机械臂的末端上。本专利技术机械臂式轮胎综合性能仿真试验平台，所述的液压加载装置固定安装在地基上，并设置有距离调整机构，可实现与路面模拟装置距离的调整，通过液压加载装置在动力传动集成装置上加载，可以模拟轮胎所受的径向载荷和纵向力。本专利技术机械臂式轮胎综合性能仿真试验平台，所述的路面模拟装置固定安装在地基上，并设有高度调节装置，可实现工作路面高度和崎岖度的调节，实现轮胎工作路面环境的真实模拟。本专利技术机械臂式轮胎综合性能仿真试验平台，所述的数据处理系统控制着机械臂动作执行机构完成车辆多自由度的运动模拟；数据处理系统控制着动力传动装置模拟悬架系统的动力传递和运动受力变化；数据处理系统控制着制动驱动装置完成动作命令的执行，数据处理系统控制着液压加载装置模拟车辆所受的静载荷和连续动态可变载荷；数据处理系统根据力和力矩传感器、声音采集装置、测速和变形装置采集的信息采集完成分析计算。本专利技术机械臂式轮胎综合性能仿真试验平台，上述所提到的力和力矩传感器是公知的，可以测量标准笛卡尔直角坐标系下的3个方向的受力和绕3个方向旋转地扭矩。本专利技术机械臂式轮胎综合性能仿真试验平台，上述所提到的声音采集装置也是公知的，可以将声信号转化成电信号，准确测量轮胎运动过程中的噪声。本专利技术机械臂式轮胎综合性能仿真试验平台，上述所提到的速度测量装置和变形测量装置也是公知的，可以测量轮胎运动时的速度大小和变形程度。本专利技术的有益效果是1、使用本专利技术机械臂式轮胎综合性能仿真试验平台，通过机械臂动作执行机构， 可以实现车辆对轮胎的操纵动作，模拟标准坐标系下轮胎的受力和运动，比传统试验台更能精确合理地描述轮胎运动特性；通过动力传动集成装置的多方向滑块运动机构将轮胎运动时各方向运动进行叠加，更能完整地表征轮胎的运动工况；并且本专利技术机械臂式轮胎综合性能仿真试验平台，具有操纵灵敏、后期易改进的特点，比传统试验台结构紧凑、占用空间小。2、使用本专利技术机械臂式轮胎综合性能仿真试验平台，通过机械臂动作执行机构、 动力传动集成装置、制动驱动装置，可以设置轮胎的运动参数来描述轮胎与整车、悬架系统的运动匹配关系，以及轮胎各向受力、力矩等各种工况的耦合，获得轮胎运动时与悬架、整车的耦合特性和运动刚度特性，实现轮胎在实际运动过程中的多自由度运动，比传统试验台更能全面、准确地模拟轮胎和车辆的关系。3、使用本专利技术能够将实际轮胎安装在测试平台上，可以1 1模拟轮胎在各种环境下的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卫民，秦柳，邵剑波，张金云，赵鹏，张阁，丁玉梅，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：