多自由度悬架运动学与弹性运动学特性试验台制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多自由度悬架运动学与弹性运动学特性试验台，主要包括支撑系统，加载系统，测量系统，运动平台系统和控制系统，所述的支撑系统支撑待测车辆和加载系统，加载系统中的六个电动缸驱动运动平台系统，实现运动平台系统的六自由度运动；加载系统中的左右墩滑动连接在运动平台系统的上方，左右墩各自内部的圆盘电机驱动墩台转动；测量系统测量待测车辆车轮的位移和受力；控制系统采集测量系统测得的信号并驱动加载系统对待测车辆进行加载。本实用新型专利技术采用了独特的多自由度加载形式，可以实现测试过程完全模拟真实路面的侧倾角和纵倾角；经过少量改装即可进行整车或零部件的转动惯量测量；本实用新型专利技术结构简单，测量范围广，具有较好的应用前景。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于汽车悬架性能测试
，具体涉及一种用于测量汽车悬架运动学与弹性运动学特性的多自由度悬架运动学与弹性运动学特性试验台。
技术介绍
悬架系统是车辆底盘的核心,其悬架运动学与弹性运动学特性(Kinematics &Compliance，下文简称为K & C特性)与底盘性能直接相关，在底盘开发阶段具有重要的作用。悬架运动学特性(Kinematics，下文简称为K特性)描述的是车轮在弹簧变形和转向时的运动，是指当汽车车轮上下移动时，车轮定位参数、悬架刚度、侧倾刚度等参数相应的变化关系。而悬架弹性运动学特性(Compliance，下文简称为C特性)则是在考虑橡胶衬套等弹性连接件对悬架性能影响的情况下，轮胎和路面之间的力和力矩引起的车轮定位参数、车身姿态、悬架刚度 等参数的变化关系。K&C特性是联系悬架结构设计与整车性能匹配的桥梁，对于整车性能有至关重要的影响。汽车悬架K&C特性试验台是专门用来测量悬架K&C特性的试验设备，采用准静态加载方式，在实验室台架上模拟车辆在路面行驶时受力和位移运动，测量出车轮定位参数的变化，从而指导车辆的设计和开发。汽车悬架K&C特性试验台包括以下测试项目:同向轮跳试验、反向轮跳试验、侧向柔度Fy试验、纵向柔度Fx试验、回正力矩Tz试验和转向运动试验。现有技术中的悬架K & C特性试验台包括有测量系统、加载系统、车身夹持系统、操作台以及相应的电气和软件系统等。其中的加载系统包括有垂向加载机构、纵向加载机构、侧向加载机构和回正力矩加载机构组成，每个方向的加载机构是由机械加载主体、液压缸或电动缸、力传感器和位移传感器构成。当对不同轮距的车辆进行装夹时，需要调整两侧轮距调整滑板的距离。现有的悬架K&C试验台均采用具有三个移动自由度和一个旋转自由度的左右墩实现对车轮的加载，其结构复杂，造价较高，并且需要手动调整左右墩的距离以适应不同轮距的车辆，且可调范围较小。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种多自由度悬架K & C特性试验台，使其能够更好地反映真实的路面侧倾角和纵倾角，实现轮距与轴距的调节与加载结合，并且可调范围较大。本技术通过以下技术方案实现:一种多自由度悬架K & C特性试验台，主要包括支撑系统2，加载系统3，测量系统4，运动平台系统5和控制系统6，所述的支撑系统2用于支撑待测车辆I和加载系统3，加载系统3中的六个电动缸驱动运动平台系统5，实现运动平台系统5的六自由度运动；加载系统3中的左右墩滑动连接在运动平台系统5的上方，左右墩各自内部的圆盘电机驱动墩台转动；测量系统4测量待测车辆I车轮的位移和受力；控制系统6采集测量系统4测得的信号并驱动加载系统3对待测车辆I进行加载。具体地，所述的支撑系统2包括有底座21、两个纵向电动缸支座22、横向电动缸支座23、车身夹具部分24和辅助支撑平面25 ;其中，底座21水平固定在坚实地基上，三个电动缸支座固定在底座21上相应位置,分别对加载系统3中的两个纵向电动缸32和一个横向电动缸33进行支撑；车身夹具部分24用于夹持待测车辆I的车身；辅助支撑平面25用于支撑待测车辆I的非测量车轮。所述的加载系统3包括有三个垂向电动缸31、两个纵向电动缸32、一个横向电动缸33、左墩34和右墩35 ；其中，每个电动缸两端均安装有万向节或球轴承；三个垂向电动缸31垂直安装在底座21和运动平台系统5之间；两个纵向电动缸32纵向安装，其后端分别与纵向电动缸支座22的上部通过万向节或球轴承进行球铰连接，前端的推杆通过万向节或球轴承与运动平台系统5进行球铰连接；横向电动缸33横向安装，其后端与横向电动缸支座23的上部通过万向节或球轴承进行球铰连接，前端的推杆通过万向节或球轴承与运动平台系统5进行球铰连接。所述的左墩34和右墩35对称布置，其结构基本相同，以左墩34为例，其包括有滑块341、墩座342、圆盘电机343、墩台344、滑轨345、驱动电机346和直线导轨副347 ;其中固定在墩座342底部的滑块341通过滑轨345与运动平台系统5横向滑动连接，圆盘电机343固定安装在墩座342上方，驱动墩台344旋转；墩座342底部的驱动电机346通过直线导轨副347驱动墩座342横向滑动，进而实现轮距调节和横向加载。所述的测量系统4包括有测量臂41和六分力传感器42，其中，测量臂41固定在左右墩的墩座上，用于测量待测车辆I车轮的位移；六分力传感器42固定在左右墩的内部，用于测量待测车辆I车轮的受力；可选地，测量装置4的测量臂41通过过渡支架411固定安装在支撑系统2上，测量臂41则不再随同左右墩横向移动，这样可以消除由于运动平台系统5、滑轨和滑块等中间环节的变形导致的测量误差。所述的控制系统6包括驱动控制模块和信号采集模块，其中，驱动控制模块用于控制各电动缸、圆盘电机、左右墩的驱动电机等的运动，实现悬架测试的加载要求；信号采集模块采集测量臂41中各个编码器输出的角度信息、六分力传感器42输出的六分力信息以及各电机的反馈信号。可选地，所述的加载系统3中的六个电动缸可以全部或部分地更换为液压缸。可选地，在运动平台系统5底部垂直安装两支或多于两支油气弹簧36，用于分担垂向电动缸所受的载荷，这样就加大了整个试验台的测试载荷范围。可选地，将两台或多台上述的试验台平行放置，并根据待测车辆的轴距调整各个试验台的距离，进而用于同时测量双轴车辆或多轴车辆的悬架K & C特性。可选地，将上述试验台的测量臂拆除，并在左右墩上分别安装车身固定卡具26，将待测车辆I固定在车身固定卡具26上，驱动加载系统3在三个方向的摆动，进而可以根据各个电动缸的长度信息解算出整车的转动惯量和质心位置等信息，即本实验台也可当作转动惯量试验台，进行整车或零部件的转动惯量测量。本技术的工作过程如下:(1)进行单轴悬架测 试时，首先调整左右墩距离，使之适应于待测车辆I的轮距；其次，将待测车辆I吊装或开到试验台上方，使待测车轮与左右墩的墩台相接触，非测量车轮与辅助支撑平面25接触，车身夹具部分24夹持待测车辆I的车身；再次，控制系统6控制加载系统3的动作，实现对待测车轮的各向加载，测量系统4测量待测车轮的位移信号和受力信号；最后，控制系统6采集响应信号并进行处理，即可得到待测车辆I被测悬架的K& C特性。(2)进行双轴或多轴悬架测试时，首先调整各试验台的距离，使之适应于待测车辆I的轴距；其次，调整各试验台左右墩的距离，使之适应于待测车辆I各个待测轴的轮距；再次，车身夹具部分24夹持待测车辆I的车身；接下来的工作与单轴悬架测试时相同，最后可以得到待测车辆I各个被测悬架的K & C特性。本技术的有益效果在于:(I)采用了独特的多自由度加载形式，可以实现测试过程完全模拟真实路面侧倾角和纵倾角，进而得到更准确的悬架特性；(2)左右墩采用驱动电机和直线导轨副驱动，使得测试时的轮距与轴距调节与加载相结合，并且可调范围大；(3)加装油气弹簧或多台试验台共用时，能够用于乘用车、商用车、多轴车与越野车等的单轴测量或多轴同时测量，测量载荷范围广；(4)经过少量改装即可进行整车或零部件的转动惯量测量。可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多自由度悬架运动学与弹性运动学特性试验台，包括支撑系统（2）、加载系统（3）、测量系统（4）、运动平台系统（5）和控制系统（6），所述的支撑系统（2）用于支撑待测车辆（1）和加载系统（3），其特征在于：?所述的加载系统（3）中的运动平台系统（5）由六个电动缸驱动实现六自由度运动；加载系统（3）中的左右墩滑动连接在运动平台系统（5）的上方，左右墩各自内部的圆盘电机驱动墩台转动；测量系统（4）测量待测车辆（1）车轮的位移和受力；控制系统（6）采集测量系统（4）测得的信号并驱动加载系统（3）对待测车辆（1）进行加载。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭孔辉，张玉新，郭川，郭耀华，吴建飞，杨一洋，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：实用新型
国别省市：