專利名稱：汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)測量試驗臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，尤其是一種汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)測量試驗臺，可作為綜合試驗教學平臺，為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計和改進提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
背景技術(shù)：
在汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特性參數(shù)測量是最關(guān)鍵而重要的環(huán)節(jié)，它直接影響到汽車操縱穩(wěn)定性、安全性及駕駛員的舒適性。在汽車轉(zhuǎn)向過程中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度大小、干摩擦特性以及系統(tǒng)的傳動比都是影響轉(zhuǎn)向效果的重要因素。然而，如在汽車上直接進行該系列的參數(shù)測量又會受到場地、發(fā)動機震動、地面摩擦等因素影響。因此，急需開發(fā)一種對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行臺架試驗的平臺，以方便獲得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各項特性參數(shù)。中國專利“一種汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)剛度實驗臺”(專利號200720034562.
公開日2008年2月6日)介紹了一種測量汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)剛度的實驗臺，但是它僅能獲得剛度參數(shù)，不能 全面反映轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特性?！捌囖D(zhuǎn)向系統(tǒng)實訓臺”(專利號201030019755. 9
公開日2010年9月22日)外觀設(shè)計專利公開了一種汽車轉(zhuǎn)向?qū)嵱柶脚_，卻沒有詳細說明該平臺的具體組成和如何使用以獲得轉(zhuǎn)向參數(shù)。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種可全面獲得汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各項特性參數(shù)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)測量試驗臺，方便地應用在汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的科學研究和實驗教學。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)測量試驗臺，主要由實際部件、剛度實驗固定裝置、支撐臺架與加載系統(tǒng)、參數(shù)測量與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成；實際部件為商用貨車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總成，包括方向盤、轉(zhuǎn)向柱、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向前橋和輪胎；剛度實驗固定裝置包括搖臂固定裝置與輪轂固定裝置；支撐臺架與加載系統(tǒng)包括主體支撐臺架、輪胎承載平臺和輪胎加載系統(tǒng)，主體支撐臺架與輪胎承載平臺在底部橫梁與立柱處采用螺栓固定連接；參數(shù)測量與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括方向盤轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩測量系統(tǒng)、輪胎載荷測量系統(tǒng)、車輪轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。主體支撐臺架包括轉(zhuǎn)向柱安裝板、轉(zhuǎn)向器支撐平臺和前橋固定托板；輪胎承載平臺包括左右兩側(cè)中心孔處安裝的輪胎參數(shù)測量裝置固定平臺，其上表面固定轉(zhuǎn)角儀、下表面固定輪輻式稱重傳感器；輪胎加載系統(tǒng)包括位于左右輪胎下方的兩個液壓千斤頂，液壓千斤頂頂桿插入輪輻式稱重傳感器中心孔內(nèi)與輪胎底部中心位置對齊。搖臂固定裝置位于轉(zhuǎn)向器支撐平臺處，搖臂固定裝置的下端與主體支撐臺架焊接在一起，其上端是一個可拆卸的活動結(jié)構(gòu)；輪轂固定裝置由四根螺桿構(gòu)成，螺桿始端與主體支撐臺架采用螺母固定，工作時螺桿末端頂住左右輪轂內(nèi)側(cè)，使其不得移動。方向盤轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩測量系統(tǒng)包括安裝固定于方向盤處的轉(zhuǎn)向參數(shù)測試儀；輪胎載荷測量系統(tǒng)包括兩套輪輻式稱重傳感器與數(shù)顯儀表，輪輻式稱重傳感器位于千斤頂上方且其中心孔與千斤頂頂桿對齊，數(shù)顯儀表與輪輻式稱重傳感器連接；車輪轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)包括兩個轉(zhuǎn)角儀，分別位于左右輪胎下方；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括信號采集板卡和計算機。針對現(xiàn)有的汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)和實驗設(shè)備存在的問題，發(fā)明人設(shè)計制作了本實用新型的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)測量試驗臺，主要由實際部件、剛度實驗固定裝置、支撐臺架與加載系統(tǒng)、參數(shù)測量與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。該試驗臺將轉(zhuǎn)向系統(tǒng)試驗由道路試驗轉(zhuǎn)變?yōu)榕_架試驗，為全面研究轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能與特性參數(shù)提供了試驗條件，通過對汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實際工況進行模擬，可實時獲取車輪轉(zhuǎn)角、輪胎載荷、轉(zhuǎn)向盤力矩和轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，處理后可獲得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各部件的傳動比、干摩擦、阻尼、剛度、傳動間隙等各項特性參數(shù)。本實用新型既可用于科學試驗研究對現(xiàn)實汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實際情況進行模擬，為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計和改進提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，也可以作為一種綜合試驗教學平臺開展轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相關(guān)綜合性、設(shè)計研究性教學研究。該汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)測量試驗臺具有以下突出特點<1>試驗臺的實驗對象為商用貨車上的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總成，測量的各種力及力矩都來自實際結(jié)構(gòu)，不存在人為模擬或替代裝置，消除了由此帶來的實驗誤差；〈2>試驗臺可準確測量轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各部件的傳動比、間隙、阻尼、剛度和干摩擦特性 等參數(shù)，并且能夠模擬實現(xiàn)汽車無載、空載和滿載三種工況下的參數(shù)測量；<3>試驗臺采用高精度的轉(zhuǎn)向參數(shù)測試儀，可精確測量方向盤的力矩和轉(zhuǎn)角大小，并在計算機中實時顯示方向盤轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角的時域圖和示功圖，能夠做到實時觀測試驗結(jié)果，及時改正試驗中的錯誤操作并發(fā)現(xiàn)誤差來源；數(shù)顯儀表能直觀顯示輪胎載荷數(shù)據(jù)，方便模擬實現(xiàn)各種載荷情況；〈4>試驗臺采用鋼結(jié)構(gòu)，方便拆卸、易于存放、壽命長、不易損壞。

圖I是本實用新型汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)測量試驗臺的組成示意圖。圖2是本實用新型汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)測量試驗臺的主視圖。圖3是本實用新型汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)測量試驗臺的左視圖。圖4是本實用新型汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)測量試驗臺的立體圖一。圖5是本實用新型汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)測量試驗臺的立體圖二。圖6是本實用新型汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)測量試驗臺中主體支撐臺架的主視圖。圖7是本實用新型汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)測量試驗臺中主體支撐臺架的俯視圖。圖中I方向盤，2轉(zhuǎn)向柱，3循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，4轉(zhuǎn)向前橋，5輪胎，6主體支撐臺架，7輪胎承載平臺，8輪胎加載系統(tǒng)，9轉(zhuǎn)向柱安裝板，10轉(zhuǎn)向器支撐平臺，11前橋固定托板，12中心孔，14轉(zhuǎn)角儀，15輪輻式稱重傳感器，16搖臂固定裝置，17輪轂固定裝置。
具體實施方式
如圖I至圖7所示，本實用新型的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)測量試驗臺，主要由實際部件、剛度實驗固定裝置、支撐臺架與加載系統(tǒng)、參數(shù)測量與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。實際部件為商用貨車上裝備的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總成，包括方向盤I、轉(zhuǎn)向柱2、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器3、轉(zhuǎn)向前橋4和輪胎5等。支撐臺架與加載系統(tǒng)包括主體支撐臺架6、輪胎承載平臺7和輪胎加載系統(tǒng)8，主體支撐臺架6與輪胎承載平臺7在底部橫梁與立柱處采用八顆螺栓固定連接。主體支撐臺架6包括轉(zhuǎn)向柱安裝板9、轉(zhuǎn)向器支撐平臺10和前橋固定托板11，它們將轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總成按照在實車上的布置方式固定于臺架上；輪胎承載平臺7包括左右兩側(cè)中心孔12處安裝的輪胎參數(shù)測量裝置固定平臺(未畫出)，其上表面固定轉(zhuǎn)角儀14用于測量輪胎轉(zhuǎn)角、下表面固定輪輻式稱重傳感器15用于測量輪胎載荷；輪胎加載系統(tǒng)8包括位于左右輪胎5下方的兩個液壓千斤頂，液壓千斤頂頂桿插入輪輻式稱重傳感器15中心孔內(nèi)與輪胎5底部中心位置對齊，加載時千斤頂向上頂起輪輻式稱重傳感器15、輪胎參數(shù)測量裝置固定平臺、轉(zhuǎn)角儀14進而給輪胎5加載。剛度實驗固定裝置包括搖臂固定裝置16與輪轂固定裝置17。搖臂固定裝置16位于轉(zhuǎn)向器支撐平臺10處，搖臂固定裝置16的下端與主體支撐臺架6焊接在一起，其上端是一個可拆卸的活動結(jié)構(gòu)，測定搖臂剛度實驗時可將上、下端采用螺栓固定連接實現(xiàn)對搖臂的夾緊固定，不用時可拆卸使搖臂自由運動；輪轂固定裝置17由四根螺桿構(gòu)成，螺桿始端與主體支撐臺架6采用螺母固定，工作時螺桿末端頂住左右輪轂內(nèi)側(cè)，使其不得移動。參數(shù)測量與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括方向盤轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩測量系統(tǒng)、輪胎載荷測量系統(tǒng)、車輪轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。方向盤轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩測量系統(tǒng)包括安裝固定于方向盤I 處的轉(zhuǎn)向參數(shù)測試儀(未畫出);輪胎載荷測量系統(tǒng)包括兩套輪輻式稱重傳感器15與數(shù)顯儀表(未畫出)，輪輻式稱重傳感器15位于千斤頂上方且其中心孔與千斤頂頂桿對齊，數(shù)顯儀表與輪輻式稱重傳感器15連接以顯示載荷數(shù)值；車輪轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)包括兩個轉(zhuǎn)角儀14，分別位于左右輪胎5下方；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(未畫出)包括信號采集板卡和計算機(安裝有專門的數(shù)據(jù)采集程序)，主要功能是采集方向盤轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩信號，在計算機中實時顯示方向盤轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角的時域圖和示功圖。本實用新型汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)測量試驗臺的應用試驗前將轉(zhuǎn)向參數(shù)測試儀固定安裝在方向盤上，將轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角輸出線路通過信號采集板卡接入計算機中。按載荷工況要求給前輪加載至試驗所需載荷，將方向盤置于中間位置(即零位)。每次試驗前均需標定傳感器零點，并檢查轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、前輪定位及傳感器布置是否滿足技術(shù)要求，如果某參數(shù)不在技術(shù)要求范圍內(nèi)，調(diào)整使其滿足技術(shù)要求。由于本試驗臺可進行實驗較多，在此簡要介紹幾項有代表性的實驗。I.左、右轉(zhuǎn)向前輪的傳動比測量方法試驗開始時，操作員從零位開始以10度每秒的速度勻速向一側(cè)轉(zhuǎn)動方向盤至最大轉(zhuǎn)角，然后反向轉(zhuǎn)動方向盤返回零位；接著，向另一側(cè)轉(zhuǎn)至最大轉(zhuǎn)角，再返回零位，此為一次試驗過程。重復六次試驗，利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動記錄轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，每當方向盤轉(zhuǎn)動30度時人工從實驗臺轉(zhuǎn)角儀上讀取并記錄當前對應的左、右輪胎的轉(zhuǎn)角值，最后利用所得數(shù)據(jù)分析處理得出左、右轉(zhuǎn)向前輪的傳動比。2.轉(zhuǎn)向柱一扭力桿串聯(lián)剛度測量方法試驗前將轉(zhuǎn)向搖臂與直拉桿連接斷開，利用臺架上的轉(zhuǎn)向搖臂固定裝置將搖臂固定聯(lián)結(jié)于試驗臺上。試驗開始時，操作員將方向盤從即零位起以10度每秒的轉(zhuǎn)速勻速向一側(cè)轉(zhuǎn)動，力矩逐漸加載至50N. M停止，再反向向另一側(cè)加載至50N.m，最終返回零位，此為一次試驗過程，重復六次實驗。方向盤的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角信號已自動保存入計算機中，經(jīng)過處理可得到轉(zhuǎn)向柱一扭力桿串聯(lián)剛度。其他部位的剛度同樣可以利用本試驗臺得到，在此不一一贅述。[0033]3.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)整體干摩擦特性測量方法試驗開始時，操作員將方向盤從零位起以10度每秒的轉(zhuǎn)速向一側(cè)連續(xù)轉(zhuǎn)動至最 大轉(zhuǎn)角，然后反向向另一側(cè)轉(zhuǎn)動至最大轉(zhuǎn)角，最終返回零位，此為一次試驗過程，重復六次實驗。方向盤的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角信號已自動保存入計算機中，經(jīng)過處理可得到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)整體干摩擦特性。其他部位的干摩擦特性需要斷開搖臂或者轉(zhuǎn)向梯形的橫拉桿測出，試驗方法類似，在此不鰲述。
權(quán)利要求1.一種汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)測量試驗臺，其特征在于主要由實際部件、剛度實驗固定裝置、支撐臺架與加載系統(tǒng)、參數(shù)測量與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成；所述實際部件為商用貨車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總成，包括方向盤、轉(zhuǎn)向柱、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向前橋和輪胎；所述剛度實驗固定裝置包括搖臂固定裝置與輪轂固定裝置；所述支撐臺架與加載系統(tǒng)包括主體支撐臺架、輪胎承載平臺和輪胎加載系統(tǒng)，主體支撐臺架與輪胎承載平臺在底部橫梁與立柱處采用螺栓固定連接；所述參數(shù)測量與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括方向盤轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩測量系統(tǒng)、輪胎載荷測量系統(tǒng)、車輪轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)測量試驗臺，其特征在于所述主體支撐臺架包括轉(zhuǎn)向柱安裝板、轉(zhuǎn)向器支撐平臺和前橋固定托板；所述輪胎承載平臺包括左右兩側(cè)中心孔處安裝的輪胎參數(shù)測量裝置固定平臺，其上表面固定轉(zhuǎn)角儀、下表面固定輪輻式稱重傳感器；所述輪胎加載系統(tǒng)包括位于左右輪胎下方的兩個液壓千斤頂，液壓千斤頂頂桿插入輪輻式稱重傳感器中心孔內(nèi)與輪胎底部中心位置對齊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)測量試驗臺，其特征在于所述搖臂固定裝置位于所述轉(zhuǎn)向器支撐平臺處，搖臂固定裝置的下端與主體支撐臺架焊接在一起，其上端是一個可拆卸的活動結(jié)構(gòu)；所述輪轂固定裝置由四根螺桿構(gòu)成，螺桿始端與主體支撐臺 架采用螺母固定，工作時螺桿末端頂住左右輪轂內(nèi)側(cè)，使其不得移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)測量試驗臺，其特征在于所述方向盤轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩測量系統(tǒng)包括安裝固定于方向盤處的轉(zhuǎn)向參數(shù)測試儀；所述輪胎載荷測量系統(tǒng)包括兩套輪輻式稱重傳感器與數(shù)顯儀表，輪輻式稱重傳感器位于千斤頂上方且其中心孔與千斤頂頂桿對齊，數(shù)顯儀表與輪輻式稱重傳感器連接；所述車輪轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)包括兩個轉(zhuǎn)角儀，分別位于左右輪胎下方；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括信號采集板卡和計算機。
專利摘要本實用新型公開了一種汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)測量試驗臺，主要由實際部件、剛度實驗固定裝置、支撐臺架與加載系統(tǒng)、參數(shù)測量與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。該試驗臺能全面測量獲得汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各項特性參數(shù)，既可用于科學試驗研究對現(xiàn)實汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實際情況進行模擬，為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計和改進提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，也可以作為一種綜合試驗教學平臺開展轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相關(guān)綜合性、設(shè)計研究性教學研究。
文檔編號G01M17/06GK202582909SQ20122022460
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者莫以為, 周勇, 黃偉, 孫洋洋, 張學磊, 林朝安 申請人:廣西大學