专利名称：刚度可调节的台架实验装置及其刚度调节方法
技术领域：
本发明涉及汽车整车及零部件疲劳测试技术领域，具体地说，涉及一种刚度可调节的台架实验装置及其刚度调节方法。
背景技术：
疲劳测试是针对某种产品或者零部件在有限时间范围内不停重复工作所引起的性能不断退化、甚至破坏的理论研究，此项试验可搜集解析产品“变老”、“变坏”原因的关键性参数，为设计人员的创新性研究提供大量难得的实验数据，有效地保证产品设计质量，缩短研发考核周期。目前汽车整车或者零部件疲劳测试通常是采用台架实验装置，在台架实验装置上设置相应的夹具夹持需要测试的整车或者其他零部件，实现对汽车整车或者其他零部件的 疲劳测试。现有的台架实验装置中的夹具的刚度通常为任意值或者尽可能地设置为较大的刚度，上述的方式对于汽车整车或者零部件的疲劳测试效果是不好的，尤其对于总成部件和单件的疲劳测试，最佳的疲劳测试方式是台架实验装置上的夹具的刚度接近安装点的刚度，这样台架测试装置越吻合整车的状态，测试的效果越理想。目前，大部分汽车和零部件台架实验装置都不具备刚度调节功能，或无法考虑试验装置的刚度，更无法在不同的方向实现不同刚度大小的调节。这样，将很难让台架实验装置的测试状态更加符合车身或者其他零部件的状态，测试效果不是非常理想。
发明内容
本发明为了解决现有台架实验装置对汽车车身或者其他零部件进行疲劳测试时，台架实验装置上夹具的刚度无法方便地调节到更加接近汽车车身或者其他零部件刚度，使得对汽车整车或者其他零部件的疲劳测试效果不佳的问题，提供一种刚度可调节的台架实验装置及其刚度调节方法
本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现
本发明的第一方面，一种刚度可调节的台架实验装置，其特征在于，包括底座，底座上设有竖直的立柱，立柱顶端设有夹具，立柱圆周上设有至少两个沿竖直方向的加强筋，加强筋的底部固定在与底座平行的底托上，底托中部设有不与立柱接触的通孔，底托上每一加强筋与底托接触线旁设有与接触线平行的底托通槽，底座上设有与底托通槽一一对应的底座通槽，对应的多对底托通槽和底座通槽中，其中至少一对中设有可在底托通槽和底座通槽中移动的螺栓，所述螺栓通过紧固螺母分别与底托和底座固定。本发明中，所述设有螺栓的底托通槽和底座通槽中螺栓的数量为一个或多个，所述螺栓设置在底托通槽和底座通槽中的任意位置。所述螺栓在底座上下两侧均设有紧固螺母，所述螺栓在底托上下两侧中的至少一侧设有紧固螺母。
本发明中，所述立柱上端设有可在立柱上移动的支撑筒，所述夹具设置在支撑筒的上端。本发明中，所述加强筋为鳍形，加强筋与底托的接触线一直延伸至底托的外边缘。本发明中，所述立柱的下端采用“)(”形轴。本发明的第二方面，一种台架实验装置的刚度调节方法，其特征在于，所述台架实验装置包括底座，底座上设有竖直的立柱，立柱顶端设有夹具，立柱圆周上设有至少两个沿竖直方向的加强筋，加强筋的底部固定在与底座平行的底托上，底托中部设有不与立柱接触的通孔，底托上每一加强筋与底托接触线旁设有与接触线平行的底托通槽，底座上设有与底托通槽一一对应的底座通槽，通过如下一种或者一种以上方式的任意组合实现对台架实验装置进行刚度调节
方式一通过在台架实验装置某一侧对应的底托通槽和底座通槽中设置一个螺栓，螺 栓通过紧固螺母分别与底托和底座固定，实现对台架实验装置该侧刚度的增大调节，其中，台架实验装置该侧刚度随着螺栓与立柱距离的增大而逐步增大；
方式二 通过在台架实验装置某一侧对应的底托通槽和底座通槽中设置两个螺栓，两个螺栓通过紧固螺母分别与底托和底座固定，实现对台架实验装置该侧刚度的增大调节，其中，台架实验装置该侧的刚度随着两个螺栓距离的增大而逐步增大；
方式三通过在台架实验装置某一侧对应的底托通槽和底座通槽中设置两个以上螺栓，多个螺栓通过紧固螺母分别与底托和底座固定，实现对台架实验装置该侧刚度的增大调节，其中，台架实验装置该侧的刚度随着螺栓数量的增加而增大。本发明中，所述方式一、方式二和方式三中，螺栓在底座上下两侧均设有紧固螺母，螺栓在底托上下两侧中的至少一侧设有紧固螺母，台架实验装置该侧的刚度随着该侧底托上侧和/或下侧设有紧固螺母而增大，台架实验装置在立柱圆周正对侧的刚度随着该侧底托上侧设有紧固螺母而增大。本发明中，所述方式一、方式二和方式三中，台架实验装置该侧的刚度随着螺栓和/或紧固螺母的尺寸增大而增大。本发明中，对台架实验装置刚度调节的方式，进一步包含如下一种或两种方式的组合
1)在立柱上端设置可在立柱上移动的支撑筒，夹具设置在支撑筒的上端，通过支撑筒的上下位置对台架实验装置360度圆周进行刚度调节，其中，台架实验装置360度圆周的刚度随着支撑筒高度的降低而增大；
2)所述立柱的下端采用“)(”形轴，台架实验装置360度圆周的刚度随着“)(”形轴直径的增大而增大。本发明刚度可调节的台架实验装置及其刚度调节方法，通过对应底托通槽和底座通槽中螺栓和紧固螺母的设置、支撑筒高度的设置，不但可以方便地对台架实验装置的刚度进行调节，尤其可以实现刚对的异向调节，使得疲劳测试的状态更加符合汽车车身和其他零部件的实际工作状态，将大大提高汽车车身和其他零部件疲劳测试的精度和效果，为汽车及零部件设计提供了准确的试验验证指导。
以下结合附图
和具体实施方式
来进一步说明本发明。图I为本发明台架实验装置的立体结构示意图。图2为本发明台架实验装置的正视图。图3为本发明台架实验装置拆卸掉底托和加强筋的立体结构示意图。图4为本发明底座底部结构示意图。图5为本发明支撑筒处于立柱上端的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。本发明的主旨在于，通过对现有台架实验装置对汽车整车或者其他零部件进行疲劳测试，尤其对于总成部件和单件的疲劳测试需求的分析，发现现有台架实验装置在刚度调节，尤其是刚度的异向调节上存在的不足，使得疲劳测试时台架实验装置上夹具的刚度难以接近安装点的刚度，造成疲劳测试的效果不佳的问题，提供一种结构简单，不但可以方便地对台架实验装置刚度的大小进行调节，尤其可以方便地进行刚度异向调节的台架实验装置以及该台架实验装置的刚度调节方法。参见图I和图2，本发明的台架实验装置，包括底座1，底座I是整个台架实验装置的基础，其主要作用是支撑整个台架实验装置，是台架实验装置可放置在地面或者其他部件上。底座I上设有竖直的立柱2，立柱2的顶端设有用于夹持待进行疲劳测试的汽车车身或者其他零部件的夹具(未示意)，当立柱2朝向360度圆周任意一个方向发生形变时，将模拟汽车车身或者其他零件真实的工作状态以进行疲劳测试，可以理解的对于不同的汽车车身和零件，真实工作状态下所需的刚度大小以及方向均是不同的，那么只有当立柱2发生形变时刚度的大小以及方向均符合汽车车身或者其他零件真实工作状态的需求，才能使得疲劳测试获得较好的测试结果。本发明中，为了实现上述目的，首先在立柱2的圆周上设置了沿竖直方向的加强筋3，加强筋3的一端固定在立柱2上并沿着立柱2的外壁在竖直方向延伸，加强筋3的作用一方面是配合其他组件增强立柱2的刚度实现对立柱2刚度大小的调节，另一方面根据实际需要设置不同数量的加强筋3，可以实现对立柱2不同方向、不同刚度大小的调节(SP异向调节)，具体实现方式将在后文中详细描述。本实施例中仅仅是以设置4个90度角间隔的加强筋3进行示例性说明，并非对本发明的限制，加强筋3的数量可以根据实际需要进行选取，加强筋3既可以是等角度间隔设置，也可以是非等角度间隔设置。随着加强筋3数量的增多，立柱2刚度异向调节的角度将越多，相应地台架实验装置的制造和装配也将越麻烦。本实施例中采用了鳍形的加强筋3，多个加强筋3的底部固定在底托4上，并沿着底托4的上表面加强筋3与底托4的接触线从立柱2的一侧一直延伸至底托4的外边缘。底托4与底座I是平行设置的，底托4中部设有不与立柱2接触的通孔40，这样在实际进行装配时，底托4从立柱2的上端套入立柱2中，达到安装位后再通过焊接的方式将加强筋3的侧面和底部分别固定在立柱2的外壁和底托4的上表面。底座I和底托2可以采用任意的形状，本实施例中，底座I和底托2均采用圆形仅仅是进行示例性说明而并非对本发明的限制。当然可以理解的是，当底托4采用圆形时，多个加强筋3的底部到底托4外边缘的距离将是相等的，使得加强筋3可以采用相同的结构，便于制造和装配。底托4上每一个加强筋3与底托4接触线旁设有与接触线平行的底托通槽41，如图3所示，底座I上则设有与每个底托通槽41 一一对应的底座通槽11。对应的底托通槽41和底座通槽11中可设置螺栓5，螺栓5再通过紧固螺母6分别与底托4和底座I固定。这样，当某一对应的底托通槽41和底座通槽11中设置了紧固螺母6后，由于紧固螺母6和螺栓5的共同作用，使得底托4和底座I之间得到了相互的支撑，再通过固定在底托4上的加强筋3的作用，使得立柱2朝向这对底托通槽41和底座通槽11 一侧的刚度得到了增大。在将螺栓5固定在底座I和底托4上时，底座I和底托4在各自的上下两侧均可设置了紧固螺母6，图2以底座I和底托2各自上下两侧均设置紧固螺母6进行了示意(底座I下侧的紧固螺母6不可见，具体参考图4)。对于底座I上的紧固螺母6，最好是在底座6的上下两侧都进行设置，这样能保证螺栓5的稳定性；底托2上的紧固螺母6则可以根据 刚度调节的实际需要进行考虑，但至少应当在底托上下两侧中的至少一侧进行设置。每一对应的底托通槽41和底座通槽11中在可以放入的情况下，可以设置任意数量的螺栓5，不同数量的螺栓5以及螺栓在底托通槽41和底座通槽11中的位置将起到不同的刚度调节效果。以下将对不同的螺栓5设置对刚度调节的影响进行详细说明
参见图4，第一种方式，在台架实验装置其中一侧对应的底托通槽41和底座通槽11中设置一个螺栓5，由于螺栓5的数量只有一个，对台架实验装置(即立柱2)这一侧刚度的增强是不大的。由于底托通槽41和底座通槽11具有一定的长度，螺栓5可在底托通槽41和底座通槽11中进行移动，螺栓5处于底托通槽41和底座通槽11不同位置，对刚度调节的影响将是不同的。图4中，上方的底托通槽41和底座通槽11中仅设置一个螺栓5，当前螺栓5位于靠近底座I中心(即立柱2 —侧)的位置，当螺栓5朝向底座I中心移动时，台架实验装置该侧刚度将逐步减小，当螺栓5远离底座I中心时，台架实验装置该侧刚度将逐步增大。即当在底托通槽41和底座通槽11中只设置一个螺栓5时，台架实验装置该侧刚度通过螺栓5与底座I中心的距离(即与立柱2的距离)大小而进行调节，台架实验装置该侧刚度随着螺栓5与立柱2距离的增大而逐步增大。第二种方式，在台架实验装置其中一侧对应的底托通槽41和底座通槽11中设置两个螺栓5，此时由于螺栓5数量的增加，台架实验装置该侧的刚度会比设置一个螺栓5时大，两个螺栓5在底托通槽41和底座通槽11中的距离成为调节台架实验装置该侧刚度大小的主要因素。图4中，下方的底托通槽41和底座通槽11中设置了两个螺栓5，两个螺栓5位于底托通槽41和底座通槽11两端接近边缘的位置，当两个螺栓5的距离变小时，台架实验装置该侧的刚度将减小，当两个螺栓5的距离变大时，台架实验装置该侧的刚度将增大。即当在底托通槽41和底座通槽11中设置两个螺栓5时，台架实验装置该侧刚度通过两个螺栓5的距离大小而进行调节，台架实验装置该侧刚度随着两个螺栓5距离的增大而逐步增大。当然，可以理解的是，当两个螺栓5的距离一定时，两个螺栓5与立柱2的距离越大，台架实验装置该侧的刚度越大。第三种方式，在台架实验装置其中一侧对应的底托通槽41和底座通槽11中设置两个以上的螺栓5，此时台架实验装置该侧的刚度将主要由螺栓5的数量来决定。螺栓5的数量越多，台架实验装置该侧的刚度将越大，可以理解的是，多个螺栓5的总距离的大小以及在底托通槽41和底座通槽11中的位置也会对台架实验装置该侧的刚度大小有影响，但螺栓5的数量将是主要因素。图4在右侧的底托通槽41和底座通槽11中示意性地设置了3个螺栓5，当需要较大的刚度时，只要能够放置得下完全可以设置更多的螺栓5。上述三种方式可以在同一个台架实验装置的不同底托通槽41和底座通槽11中可以进行不同的组合，例如图4中所示，4对底托通槽41和底座通槽11中其中3对分别采用了三种不同的方式，在左侧的底托通槽41和底座通槽11中则未设置螺栓5。这样，除了台架实验装置左侧的刚度不能调节外，其他三侧的刚度可以进行任意地调节，当不同的底托通槽41和底座通槽11采用上述相同的方式时，台架实验装置不同侧刚度的调节是在相同的范围内进行的；当不同的底托通槽41和底座通槽11采用上述不相同的方式时，台架实验装置不同侧刚度的调节是在不同的范围内进行的。通过上述的方式，可以根据汽车车身和零部件疲劳测试的需求随时地进行台架实验装置不同侧刚度的调整，实现了台架实验装置刚度的异向调节。需要指出的是，图4中仅仅是进行了示例性说明，对于台架实验装置中每对底托 通槽41和底座通槽11既可以选择设置螺栓5和紧固螺母6实现该侧刚度的调节，也可以选择不设置螺栓5和紧固螺母6对该侧的刚度不进行调节。同时，每对底托通槽41和底座通槽11中当选择设置螺栓5和紧固螺母6时，均可以在上述三种方式中进行任意的选择，那么当具备多对底托通槽41和底座通槽11时，不同的底托通槽41和底座通槽11之间的组合方式将是非常多的，本实施例中不可能进行一一说明，根据本发明的精神本领域技术人员完全可以根据需要进行选择，此处不再累述。另外，当台架实验装置需要调节的方向较多时，可以通过在立柱2上设置更多的加强筋3来实现，加强筋3的数量越多，可以直接调节刚度的方向就越多，刚度异向调节的实现也越容易。对于上述的三种方式，底托4上下两侧用于固定螺栓5的紧固螺母6的设置对于刚度调节还有辅助作用。不管在底托4上侧还是下侧设置紧固螺母6，在螺栓5数量一定、螺栓5位置一定的情况下，均会使得台架实验装置该底托4 一侧的刚度相对不设置紧固螺母6增大，底托4下次的紧固螺母6在增大刚度上起主要作用；同时，在底托4下侧设置紧固螺母6，还会使得台架实验装置在该底托4 一侧立柱2圆周正对侧的刚度增大，即使该底托4这一侧加强筋3在立柱2圆周正对侧未设置加强筋3 (例如，奇数加强筋3的设置方式)，也会对周围的刚度起到增大的影响。上述的设置，主要是实现在台架实验装置不同方向刚度的调节，不同方向刚度调节彼此也是相对独立的。本发明还提供了两种可以在台架实验装置360度圆周上进行统一调节的方式
第一种方式，在立柱2上端设置支撑筒7，支撑筒7可在立柱2上进行移动，夹具则设置在支撑筒7的上端，支撑筒7不同的上下位置将对台架实验装置360度圆周同时进行刚度调节。支撑筒7的高度越低，台架实验装置360度圆周的刚度将越大。图I中，台架实验装置的处于立柱2的最下端，台架实验装置360度圆周的刚度将同时最大(不考虑各自异向调节的方式，下同)，图5中，台架实验装置的处于立柱2的最上端，台架实验装置360度圆周的刚度将同时最小。
第二种方式，如图3所示，在立柱2的下端采用“)(”形轴，台架实验装置360度圆周的刚度随着“)(”形轴直径的增大而增大。需要指出的是，上述两种在台架实验装置360度圆周上对刚度进行统一调节的方式，一方面可以分别单独采用，另一方面可以组合采用，同时，二者还可以和前述的刚度异向调节的方式任意地进行组合。本发明已经进行了充分的公开，本领域技术人员在不花费创造性劳动的情况下已经可以进行实施，各种实施方式均应在本发明权利要求书请求保护的范围中。
以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。总之，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。
权利要求
1.刚度可调节的台架实验装置，其特征在于，包括底座，底座上设有竖直的立柱，立柱顶端设有夹具，立柱圆周上设有至少两个沿竖直方向的加强筋，加强筋的底部固定在与底座平行的底托上，底托中部设有不与立柱接触的通孔，底托上每一加强筋与底托接触线旁设有与接触线平行的底托通槽，底座上设有与底托通槽一一对应的底座通槽，对应的多对底托通槽和底座通槽中，其中至少一对中设有可在底托通槽和底座通槽中移动的螺栓，所述螺栓通过紧固螺母分别与底托和底座固定。
2.根据权利要求I所述的刚度可调节的台架实验装置，其特征在于所述设有螺栓的底托通槽和底座通槽中螺栓的数量为一个或多个，所述螺栓设置在底托通槽和底座通槽中的任意位置。
3.根据权利要求2所述的刚度可调节的台架实验装置，其特征在于所述螺栓在底座上下两侧均设有紧固螺母，所述螺栓在底托上下两侧中的至少一侧设有紧固螺母。
4.根据权利要求I至3任一所述的刚度可调节的台架实验装置，其特征在于所述立柱上端设有可在立柱上移动的支撑筒，所述夹具设置在支撑筒的上端。
5.根据权利要求I至3任一所述的刚度可调节的台架实验装置，其特征在于所述加强筋为鳍形，加强筋与底托的接触线一直延伸至底托的外边缘。
6.根据权利要求I至3任一所述的刚度可调节的台架实验装置，其特征在于所述立柱的下端采用“)(”形轴。
7.台架实验装置的刚度调节方法，其特征在于，所述台架实验装置包括底座，底座上设有竖直的立柱，立柱顶端设有夹具，立柱圆周上设有至少两个沿竖直方向的加强筋，加强筋的底部固定在与底座平行的底托上，底托中部设有不与立柱接触的通孔，底托上每一加强筋与底托接触线旁设有与接触线平行的底托通槽，底座上设有与底托通槽一一对应的底座通槽，通过如下一种或者一种以上方式的任意组合实现对台架实验装置进行刚度调节 方式一通过在台架实验装置某一侧对应的底托通槽和底座通槽中设置一个螺栓，螺栓通过紧固螺母分别与底托和底座固定，实现对台架实验装置该侧刚度的增大调节，其中，台架实验装置该侧刚度随着螺栓与立柱距离的增大而逐步增大； 方式二 通过在台架实验装置某一侧对应的底托通槽和底座通槽中设置两个螺栓，两个螺栓通过紧固螺母分别与底托和底座固定，实现对台架实验装置该侧刚度的增大调节，其中，台架实验装置该侧的刚度随着两个螺栓距离的增大而逐步增大； 方式三通过在台架实验装置某一侧对应的底托通槽和底座通槽中设置两个以上螺栓，多个螺栓通过紧固螺母分别与底托和底座固定，实现对台架实验装置该侧刚度的增大调节，其中，台架实验装置该侧的刚度随着螺栓数量的增加而增大。
8.根据权利要求7所述的台架实验装置的刚度调节方法，其特征在于所述方式一、方式二和方式三中，螺栓在底座上下两侧均设有紧固螺母，螺栓在底托上下两侧中的至少一侧设有紧固螺母，台架实验装置该侧的刚度随着该侧底托上侧和/或下侧设有紧固螺母而增大，台架实验装置在立柱圆周正对侧的刚度随着该侧底托上侧设有紧固螺母而增大。
9.根据权利要求8所述的台架实验装置的刚度调节方法，其特征在于所述方式一、方式二和方式三中，台架实验装置该侧的刚度随着螺栓和紧固螺母的尺寸增大而增大。
10.根据权利要求7至9任一所述的台架实验装置的刚度调节方法，其特征在于对台架实验装置刚度调节的方式，进一步包含如下一种或两种方式的组合1)在立柱上端设置可在立柱上移动的支撑筒，夹具设置在支撑筒的上端，通过支撑筒的上下位置对台架实验装置360度圆周进行刚度调节，其中，台架实验装置360度圆周的刚度随着支撑筒高度的降低而增大； 2)所述立柱的下端采用“)(”形轴，台架实验装置360度圆周的刚度随着“)(”形轴直径的增大 而增大。
全文摘要
本发明为了解决现有台架实验装置对汽车整车或者其他零部件的疲劳测试效果不佳的问题，提供一种刚度可调节的台架实验装置及其刚度调节方法。本发明通过对应底托通槽和底座通槽中螺栓和紧固螺母的设置、支撑筒高度的设置，不但可以方便地对台架实验装置的刚度进行调节，尤其可以实现刚度的异向调节，使得疲劳测试的状态更加符合汽车车身和其他零部件的实际工作状态，将大大提高汽车车身和其他零部件疲劳测试的精度和效果，为汽车及零部件设计提供了准确的试验验证指导。
文档编号G01M13/00GK102879205SQ20121034013
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者张才伟 申请人:宁波跃进汽车前桥有限公司