专利名称：汽车球头销试验台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种试验台，尤其涉及一种应用于测试汽车球头销的试 验台。
背景技术：
球头销是汽车上的重要部件，球头销的球面磨损将产生间隙使其自由行 程增大，导致汽车操控失稳， 一旦球头销断裂将导致操纵失灵。为了保证汽 车行驶整体的安全性和舒适性，有必要对球头销的耐磨性和疲劳强度进行检 测。球头销在车上的受力情况如图1所示，受力p为转向器转向时推拉转向 轮产生的力，球头销回转运动V为转向时转向梯形角变化产生的回转运动， 摆动角S为车轮上下跳动产生的运动，相关的国标要求对转向拉杆及球头销 进行相应上述受力和运动进行摆动、旋转、载荷试验。目前的汽车球头销试验台包括台架和固定在台架上的测试机构，负荷测 试机构和固定球头销的球头销夹具，其中摆动、旋转测试机构和负荷测试机 构分别与控制单元电连接；所述摆动、旋转测试机构包括摆动驱动装置、与 摆动驱动装置连接的减速器、与该减速器输出端连接的飞轮、与飞轮连接的 连杆，通过与连杆连接的摆动轴带动球头销运动，固定在该摆动轴上的旋转 驱动装置、该旋转驱动装置连接另一端固定球头销的旋转连杆；所述负荷测 试机构包括与球头销连接的负荷加载装置，该负荷加载装置上设有传感器； 此方案中采用液压系统作为球头销运动的驱动，所带附件繁多，存在漏油的 可能性，对试验环境造成污染；还有些汽车球头销试验台将球头销的各个检 测性能分开测试，未能很好的模拟实车环境。实用新型内容本实用新型解决的技术问题是提供一种汽车球头销试验台，这种汽车球 头销试验台可模拟实车环境、并能防止污染试验环境。为解决上述技术问题，本实用新型一种汽车球头销试验台，包括台架和 固定在台架上的摆动、旋转测试机构，负荷测试机构和固定球头销的球头销 夹具，其中摆动、旋转测试机构和负荷测试机构分别与控制单元电连接；所 述摆动、旋转测试机构包括摆动驱动装置、与摆动驱动装置连接的减速器、 与该减速器输出端连接的飞轮、与飞轮连接的连杆、两端分别连接该连杆另 一端和球头销的摆动轴，固定在该摆动轴上的旋转驱动装置、该旋转驱动装 置连接另一端固定球头销的旋转连杆；所述负荷测试机构包括与球头销连接 的负荷加载装置，该负荷加载装置上设有传感器，尤其是所述旋转驱动装 置是气缸，所述负荷加载装置是双活塞杆气缸。上述方案的第一种改进所述摆动、旋转测试机构包括分别与所述气缸 连接的流量控制阀、行程开关和第一方向控制阀，所述负荷测试机构包括分 别与所述双活塞气缸连接的压力控制阀和第二方向控制阀。采用流量控制 阀、行程开关和第一方向控制阀来控制气缸的速度、行程和换向；采用压力 控制阀和第二方向控制阀分别控制双活塞气缸的压力和换向。上述方案的第二种改进所述摆动驱动装置是变频电机。采用变频调速 电机带动飞轮，调速均匀，可使摆动频率达到试验所需的最高频率3Hz，加 快试验的速度，提高试验的测试效率。前述方案可进一步改进为所述负荷测试机构包括与变频电机电连接的 变频器。变频器的反应速度快，控制精确，同时也可降低成本。前述方案可进一步改进为所述变频电机与所述飞轮通过窄V带连接。 因为窄V带与普通的传送带相比传递功率的能力大、允许的速度和挠曲次数 高，足以消除摆动机构振动对电机的影响。上述方案的第三种改进所述控制单元与上述的流量控制阀、行程开 关、第一方向控制阀、压力控制阀、第二方向控制阀、变频器电连接。采用 控制单元通过对上述的控制阀和变频器的控制达到控制球头销的各个试验参 数，控制方便且灵活。前述方案可进一步改进为所述控制单元是单片机。单片机的价格低廉 作为控制单元利于降低成本。上述方案的第四种改进所述连杆的两端与飞轮、摆动轴分别通过关节 轴承连接。通过关节轴承将连杆的两端与飞轮和摆动轴连接，可消除由球头 销安装位置的偏差带来的径向力，确保连杆和摆动轴在运转过程中只起二力 杆的作用，避免产生干涉现象，延长连杆和摆动轴及整个机构的使用寿命。
上述方案的第五种改进所述球头销夹具包括下端固定在台架上的支 架，该支架的上端开有阶梯孔，该阶梯孔内安装双列轴承，该双列轴承的内 圈中安装与球头销相适应的过渡套，球头销穿出所述阶梯孔的部分与所述旋 转连杆连接，通过与球头销末端螺纹配合的锁紧螺母压紧该旋转连杆；在所 述锁紧螺母的离开圆心处设置螺纹孔，该螺纹孔内设置紧定螺钉。试验过程 中，锁紧螺母因球头销做回转运动会受到相应的转矩，设置紧定螺钉可防止 在锁紧螺母运转过程中松动。上述方案的第六种改进所述台架是钢的台架。采用一定厚度的钢板为 台架面板，将重量集中于台架上，整个汽车球头销试验台的重心低，运行时 系统稳定，振动小，有利于提高试验的精度。本实用新型采用气缸作为球头销运动的驱动，消除了油缸漏油污染试验 环境的可能，双活塞杆气缸左、右腔活塞面积相等，活塞在两个运动方向上 的速度和行程都相等，这样正反负荷加载力的大小相等；气缸的质量轻，利 于降低系统的重心，减小系统产生的振动；该设备能使被试件同时实现对球 头销的摆动、旋转和横向加载三个性能的试验，很好的模拟了汽车行使过程 中的状态，加快试验的速度，提高试验的工作效率。
下面结合具体实施方式
和附图对本实用发明作进一步详细的描述。 图1是汽车球头销实车时的受力示意图。图2是本实用新型汽车球头销试验台中的球头销夹具的剖视图。 图3是本实用新型汽车球头销试验台的运转示意图。 图4是本实用新型汽车球头销试验台的主视图。 图5是本实用新型汽车球头销试验台的俯视图。
具体实施方式
请参阅图2至图5， 一种汽车球头销l试验台，包括台架2和固定在台 架2上的摆动、旋转测试机构，负荷测试机构和固定球头销的球头销夹具 3 ，摆动、旋转测试机构和负荷测试机构分别与控制单元电连接；所述摆 动、旋转测试机构包括摆动驱动装置、与摆动驱动装置连接的减速器5 、与 该减速器5输出端连接的飞轮7、与飞轮7连接的连杆8、两端分别连接该 连杆8另一端和球头销1的摆动轴9 ，连杆8和摆动轴9通过摆臂ll连接； 固定在该摆动轴9上的旋转驱动装置、该旋转驱动装置连接另一端固定球头销1的旋转连杆17;所述负荷测试机构包括与球头销1连接的负荷加载装置，该负荷加载装置上设有传感器，其中所述旋转驱动装置是气缸IO，所述 负荷加载装置是双活塞杆气缸12。所述摆动、旋转测试机构包括分别与所述气缸10连接的流量控制阀、行 程开关和第一方向控制阀，所述负荷测试机构包括分别与所述双活塞气缸12 连接的压力控制阀和第二方向控制阀；本实施方式中，前述的流量控制阀、 行程开关、第一方向控制阀、压力控制阀、第二方向控制阀分别采用节流 阀、两个磁性开关、第一电磁换向阀、溢流阀、第二电磁换向阀；所述摆动 驱动装置是变频电机4 ;负荷测试机构包括与变频电机4电连接的变频器。 该所述变频电机4通过窄V带6与所述飞轮7连接。所述控制单元与上述的 流量控制阀、行程开关、第一方向控制阀、压力控制阀、第二方向控制阀、 变频器电连接；本实施方式中的控制单元采用单片机。所述连杆8的两端与 飞轮7、摆动轴9分别通过关节轴承13连接；两个关节轴承13分别装在连杆 8与摆臂11的连接处、在连杆8和飞轮7的连接处。所述旋转连杆17的两端 连接关节轴承13。所述球头销夹具3，包括下端固定在台架1上的支架14，该支架14的上 端开有阶梯孔，该阶梯孔内安装双列轴承15，因球头销1在试验过程中既受 径向力又受轴向力，所以使用双列轴承15;该双列轴承15的内圈中安装与球 头销1相适应的过渡套16，过渡套16用来调整不同的球头销1 ，更换不同的 过渡套16即可作不同的球头销1试验；球头销1穿出所述阶梯孔的部分穿过 旋转连杆17和锁紧螺母18，通过该锁紧螺母18与球头销1末端螺纹配合来压 紧旋转连杆17，通过该与气缸10连接的连杆17的带动实现球头销1的回转运 动；在所述锁紧螺母17的离开圆心处设置螺纹孔，该螺纹孔内设置紧定螺钉 19。试验时，变频电机启动后通过窄V带传6动带动飞轮7旋转，飞轮7、 连杆8、摆臂ll形成曲臂摇杆机构试验时，连杆8的一端绕飞轮7圆心做 旋转运动，另一端带动摆臂ll按照相应的频率以竖直面为基准开始做左右往 复的运动，摆臂11带动摆动轴9实现球头销l摆动运动；可通过调整连杆8 在飞轮7上连接的位置来调整球头销1摆动角度，连杆8的连接位置越靠近
飞轮7的圆心位置，球头销l的摆动角度越小，摆动角度调整范围广，调整 灵活，可满足球头销的不同摆动角度试验要求；通过调整气缸节流阀的开 度，即可调整气缸的运动速度，调整方便；试验需要的最高摆动频率为 3Hz ，变频电机4作为驱动单元完全可以满足此条件。旋转驱动装置采用气缸IO，该气缸10随摆动轴9一起摆动，气缸杆运动 带动旋转连杆17以球头销1为中心进行旋转；通过两个磁性开关控制气缸IO 的行程来调整球头销1的旋转角度；按试验要求球头销1最高的旋转频率为 1Hz ，气缸10的运动速度及电磁阀换向频率均可以满足试验条件。负荷测试机构中的负荷加载部分采用双活塞杆气缸12，可通过调整双活 塞杆气缸12的输出气压值实现调定试验加载负荷的大小；试验前需要先通过 压力传感器测量双活塞杆气缸12的输出气压；在试验过程中因为负荷加载方 向的位移很小，理论上没有位移，因要考虑机构变形、安装误差以及结构间 隙的影响，所以双活塞杆气缸的行程为50mm即可；负荷加载频率最高为 1Hz ，双活塞杆气缸12的运动速度及电磁阀换向频率均可以满足试验条件。整个试验台体积小，重心低，振动小，各组成部分采用市场上的成熟产 品，性能稳定，大大降低了试验台的生产成本及维护成本；整个系统稳定可 靠，并且通用性较强，更换不同产品时只需适当调整安装夹具位置即可。
权利要求1 . 一种汽车球头销试验台，包括台架和固定在台架上的摆动、旋转测 试机构，负荷测试机构和固定球头销的球头销夹具，其中摆动、旋转测试机 构和负荷测试机构分别与控制单元电连接；所述摆动、旋转测试机构包括摆 动驱动装置、与摆动驱动装置连接的减速器、与该减速器输出端连接的t 轮、与飞轮连接的连杆、两端分别连接该连杆另一端和球头销的摆动轴，固 定在该摆动轴上的旋转驱动装置、该旋转驱动装置连接另一端固定球头销的 旋转连杆；所述负荷测试机构包括与球头销连接的负荷加载装置，该负荷加 载装置上设有传感器，其特征是所述旋转驱动装置是气缸，所述负荷加载 装置是双活塞杆气缸。
2. 根据权利要求1所述汽车球头销试验台，其特征是所述摆动、旋 转测试机构包括分别与所述气缸连接的流量控制阀、行程开关和第一方向控 制阀，所述负荷测试机构包括分别与所述双活塞气缸连接的压力控制阀和第 二方向控制阀。
3. 根据权利要求1所述汽车球头销试验台，其特征是所述摆动驱动 装置是变频电机。
4. 根据权利要求3所述汽车球头销试验台，其特征是所述负荷测试 机构包括与变频电机电连接的变频器。
5. 根据权利要求4所述汽车球头销试验台，其特征是所述变频电机 与所述飞轮通过窄V带连接。
6. 根据权利要求1所述汽车球头销试验台，其特征是所述控制单元 与上述的流量控制阀、行程开关、第一方向控制阀、压力控制阀、第二方向 控制阀、变频器电连接。
7. 根据权利要求6所述汽车球头销试验台，其特征是所述控制单元 是单片机。
8. 根据权利要求l所述汽车球头销试验台，其特征是所述连杆的两 端与飞轮、摆动轴分别通过关节轴承连接。
9. 根据权利要求l所述汽车球头销试验台，其特征是所述球头销夹 具包括下端固定在台架上的支架，该支架的上端开有阶梯孔，该阶梯孔内安 装双列轴承，该双列轴承的内圈中安装与球头销相适应的过渡套，球头销穿 出所述阶梯孔的部分与所述旋转连杆连接，通过与球头销末端螺纹配合的锁紧螺母压紧该旋转连杆；在所述锁紧螺母的离开圆心处设置螺纹孔，该螺纹 孔内设置紧定螺钉。
10.根据权利要求1所述汽车球头销试验台，其特征是所述台架是钢 的台架。
专利摘要本实用新型公开了一种汽车球头销试验台，包括台架和固定在台架上的摆动、旋转测试机构，负荷测试机构和固定球头销的球头销夹具，其中摆动、旋转测试机构和负荷测试机构分别与控制单元电连接；所述摆动、旋转测试机构包括摆动驱动装置、与摆动驱动装置连接的减速器、与该减速器输出端连接的飞轮、与飞轮连接的连杆、两端分别连接该连杆另一端和球头销的摆动轴，固定在该摆动轴上的旋转驱动装置、该旋转驱动装置连接另一端固定球头销的旋转连杆；所述负荷测试机构包括与球头销连接的负荷加载装置，该负荷加载装置上设有传感器，尤其是所述旋转驱动装置是气缸，所述负荷加载装置是双活塞杆气缸。可模拟实车环境并消除漏油污染试验环境。
文档编号G01M13/00GK201037804SQ20072011998
公开日2008年3月19日 申请日期2007年5月9日 优先权日2007年5月9日
发明者刘勇强, 赵永飞 申请人:比亚迪股份有限公司