专利名称：汽车转向系统参数测量试验台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车转向系统，尤其是一种汽车转向系统参数测量试验台，可作为综合试验教学平台，为汽车转向系统的优化设计和改进提供数据依据。
背景技术：
在汽车转向系统中，转向系统特性参数测量是最关键而重要的环节，它直接影响到汽车操纵稳定性、安全性及驾驶员的舒适性。在汽车转向过程中，转向系统的刚度大小、干摩擦特性以及系统的传动比都是影响转向效果的重要因素。然而，如在汽车上直接进行该系列的参数测量又会受到场地、发动机震动、地面摩擦等因素影响。因此，急需开发一种对转向系统进行台架试验的平台，以方便获得转向系统各项特性参数。中国专利“一种汽车转向系统刚度实验台”(专利号200720034562.
公开日2008年2月6日)介绍了一种测量汽车转向系统刚度的实验台，但是它仅能获得刚度参数，不能 全面反映转向系统的特性。“汽车转向系统实训台”(专利号201030019755. 9
公开日2010年9月22日)外观设计专利公开了一种汽车转向实训平台，却没有详细说明该平台的具体组成和如何使用以获得转向参数。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种可全面获得汽车转向系统各项特性参数的汽车转向系统参数测量试验台，方便地应用在汽车转向系统的科学研究和实验教学。为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案汽车转向系统参数测量试验台，主要由实际部件、刚度实验固定装置、支撑台架与加载系统、参数测量与数据采集系统组成；实际部件为商用货车的转向系统总成，包括方向盘、转向柱、循环球式转向器、转向前桥和轮胎；刚度实验固定装置包括摇臂固定装置与轮毂固定装置；支撑台架与加载系统包括主体支撑台架、轮胎承载平台和轮胎加载系统，主体支撑台架与轮胎承载平台在底部横梁与立柱处采用螺栓固定连接；参数测量与数据采集系统包括方向盘转角和转矩测量系统、轮胎载荷测量系统、车轮转角测量系统、数据采集系统。主体支撑台架包括转向柱安装板、转向器支撑平台和前桥固定托板；轮胎承载平台包括左右两侧中心孔处安装的轮胎参数测量装置固定平台，其上表面固定转角仪、下表面固定轮辐式称重传感器；轮胎加载系统包括位于左右轮胎下方的两个液压千斤顶，液压千斤顶顶杆插入轮辐式称重传感器中心孔内与轮胎底部中心位置对齐。摇臂固定装置位于转向器支撑平台处，摇臂固定装置的下端与主体支撑台架焊接在一起，其上端是一个可拆卸的活动结构；轮毂固定装置由四根螺杆构成，螺杆始端与主体支撑台架采用螺母固定，工作时螺杆末端顶住左右轮毂内侧，使其不得移动。方向盘转角和转矩测量系统包括安装固定于方向盘处的转向参数测试仪；轮胎载荷测量系统包括两套轮辐式称重传感器与数显仪表，轮辐式称重传感器位于千斤顶上方且其中心孔与千斤顶顶杆对齐，数显仪表与轮辐式称重传感器连接；车轮转角测量系统包括两个转角仪，分别位于左右轮胎下方；数据采集系统包括信号采集板卡和计算机。针对现有的汽车转向技术和实验设备存在的问题，发明人设计制作了本实用新型的汽车转向系统参数测量试验台，主要由实际部件、刚度实验固定装置、支撑台架与加载系统、参数测量与数据采集系统组成。该试验台将转向系统试验由道路试验转变为台架试验，为全面研究转向系统的性能与特性参数提供了试验条件，通过对汽车转向系统的实际工况进行模拟，可实时获取车轮转角、轮胎载荷、转向盘力矩和转角数据，处理后可获得转向系统各部件的传动比、干摩擦、阻尼、刚度、传动间隙等各项特性参数。本实用新型既可用于科学试验研究对现实汽车转向系统的实际情况进行模拟，为转向系统的优化设计和改进提供可靠的数据依据，也可以作为一种综合试验教学平台开展转向系统相关综合性、设计研究性教学研究。该汽车转向系统参数测量试验台具有以下突出特点<1>试验台的实验对象为商用货车上的转向系统总成，测量的各种力及力矩都来自实际结构，不存在人为模拟或替代装置，消除了由此带来的实验误差；〈2>试验台可准确测量转向系统各部件的传动比、间隙、阻尼、刚度和干摩擦特性 等参数，并且能够模拟实现汽车无载、空载和满载三种工况下的参数测量；<3>试验台采用高精度的转向参数测试仪，可精确测量方向盘的力矩和转角大小，并在计算机中实时显示方向盘转矩、转角的时域图和示功图，能够做到实时观测试验结果，及时改正试验中的错误操作并发现误差来源；数显仪表能直观显示轮胎载荷数据，方便模拟实现各种载荷情况；〈4>试验台采用钢结构，方便拆卸、易于存放、寿命长、不易损坏。
图I是本实用新型汽车转向系统参数测量试验台的组成示意图。图2是本实用新型汽车转向系统参数测量试验台的主视图。图3是本实用新型汽车转向系统参数测量试验台的左视图。图4是本实用新型汽车转向系统参数测量试验台的立体图一。图5是本实用新型汽车转向系统参数测量试验台的立体图二。图6是本实用新型汽车转向系统参数测量试验台中主体支撑台架的主视图。图7是本实用新型汽车转向系统参数测量试验台中主体支撑台架的俯视图。图中I方向盘，2转向柱，3循环球式转向器，4转向前桥，5轮胎，6主体支撑台架，7轮胎承载平台，8轮胎加载系统，9转向柱安装板，10转向器支撑平台，11前桥固定托板，12中心孔，14转角仪，15轮辐式称重传感器，16摇臂固定装置，17轮毂固定装置。
具体实施方式
如图I至图7所示，本实用新型的汽车转向系统参数测量试验台，主要由实际部件、刚度实验固定装置、支撑台架与加载系统、参数测量与数据采集系统组成。实际部件为商用货车上装备的转向系统总成，包括方向盘I、转向柱2、循环球式转向器3、转向前桥4和轮胎5等。支撑台架与加载系统包括主体支撑台架6、轮胎承载平台7和轮胎加载系统8，主体支撑台架6与轮胎承载平台7在底部横梁与立柱处采用八颗螺栓固定连接。主体支撑台架6包括转向柱安装板9、转向器支撑平台10和前桥固定托板11，它们将转向系统总成按照在实车上的布置方式固定于台架上；轮胎承载平台7包括左右两侧中心孔12处安装的轮胎参数测量装置固定平台(未画出)，其上表面固定转角仪14用于测量轮胎转角、下表面固定轮辐式称重传感器15用于测量轮胎载荷；轮胎加载系统8包括位于左右轮胎5下方的两个液压千斤顶，液压千斤顶顶杆插入轮辐式称重传感器15中心孔内与轮胎5底部中心位置对齐，加载时千斤顶向上顶起轮辐式称重传感器15、轮胎参数测量装置固定平台、转角仪14进而给轮胎5加载。刚度实验固定装置包括摇臂固定装置16与轮毂固定装置17。摇臂固定装置16位于转向器支撑平台10处，摇臂固定装置16的下端与主体支撑台架6焊接在一起，其上端是一个可拆卸的活动结构，测定摇臂刚度实验时可将上、下端采用螺栓固定连接实现对摇臂的夹紧固定，不用时可拆卸使摇臂自由运动；轮毂固定装置17由四根螺杆构成，螺杆始端与主体支撑台架6采用螺母固定，工作时螺杆末端顶住左右轮毂内侧，使其不得移动。参数测量与数据采集系统包括方向盘转角和转矩测量系统、轮胎载荷测量系统、车轮转角测量系统、数据采集系统。方向盘转角和转矩测量系统包括安装固定于方向盘I 处的转向参数测试仪(未画出);轮胎载荷测量系统包括两套轮辐式称重传感器15与数显仪表(未画出)，轮辐式称重传感器15位于千斤顶上方且其中心孔与千斤顶顶杆对齐，数显仪表与轮辐式称重传感器15连接以显示载荷数值；车轮转角测量系统包括两个转角仪14，分别位于左右轮胎5下方；数据采集系统(未画出)包括信号采集板卡和计算机(安装有专门的数据采集程序)，主要功能是采集方向盘转角和转矩信号，在计算机中实时显示方向盘转矩、转角的时域图和示功图。本实用新型汽车转向系统参数测量试验台的应用试验前将转向参数测试仪固定安装在方向盘上，将转矩、转角输出线路通过信号采集板卡接入计算机中。按载荷工况要求给前轮加载至试验所需载荷，将方向盘置于中间位置(即零位)。每次试验前均需标定传感器零点，并检查转向系统、前轮定位及传感器布置是否满足技术要求，如果某参数不在技术要求范围内，调整使其满足技术要求。由于本试验台可进行实验较多，在此简要介绍几项有代表性的实验。I.左、右转向前轮的传动比测量方法试验开始时，操作员从零位开始以10度每秒的速度匀速向一侧转动方向盘至最大转角，然后反向转动方向盘返回零位；接着，向另一侧转至最大转角，再返回零位，此为一次试验过程。重复六次试验，利用数据采集系统自动记录转向盘转角，每当方向盘转动30度时人工从实验台转角仪上读取并记录当前对应的左、右轮胎的转角值，最后利用所得数据分析处理得出左、右转向前轮的传动比。2.转向柱一扭力杆串联刚度测量方法试验前将转向摇臂与直拉杆连接断开，利用台架上的转向摇臂固定装置将摇臂固定联结于试验台上。试验开始时，操作员将方向盘从即零位起以10度每秒的转速勻速向一侧转动，力矩逐渐加载至50N. M停止，再反向向另一侧加载至50N.m，最终返回零位，此为一次试验过程，重复六次实验。方向盘的转矩和转角信号已自动保存入计算机中，经过处理可得到转向柱一扭力杆串联刚度。其他部位的刚度同样可以利用本试验台得到，在此不一一赘述。[0033]3.转向系统整体干摩擦特性测量方法试验开始时，操作员将方向盘从零位起以10度每秒的转速向一侧连续转动至最 大转角，然后反向向另一侧转动至最大转角，最终返回零位，此为一次试验过程，重复六次实验。方向盘的转矩和转角信号已自动保存入计算机中，经过处理可得到转向系统整体干摩擦特性。其他部位的干摩擦特性需要断开摇臂或者转向梯形的横拉杆测出，试验方法类似，在此不鳌述。
权利要求1.一种汽车转向系统参数测量试验台，其特征在于主要由实际部件、刚度实验固定装置、支撑台架与加载系统、参数测量与数据采集系统组成；所述实际部件为商用货车的转向系统总成，包括方向盘、转向柱、循环球式转向器、转向前桥和轮胎；所述刚度实验固定装置包括摇臂固定装置与轮毂固定装置；所述支撑台架与加载系统包括主体支撑台架、轮胎承载平台和轮胎加载系统，主体支撑台架与轮胎承载平台在底部横梁与立柱处采用螺栓固定连接；所述参数测量与数据采集系统包括方向盘转角和转矩测量系统、轮胎载荷测量系统、车轮转角测量系统、数据采集系统。
2.根据权利要求I所述的汽车转向系统参数测量试验台，其特征在于所述主体支撑台架包括转向柱安装板、转向器支撑平台和前桥固定托板；所述轮胎承载平台包括左右两侧中心孔处安装的轮胎参数测量装置固定平台，其上表面固定转角仪、下表面固定轮辐式称重传感器；所述轮胎加载系统包括位于左右轮胎下方的两个液压千斤顶，液压千斤顶顶杆插入轮辐式称重传感器中心孔内与轮胎底部中心位置对齐。
3.根据权利要求2所述的汽车转向系统参数测量试验台，其特征在于所述摇臂固定装置位于所述转向器支撑平台处，摇臂固定装置的下端与主体支撑台架焊接在一起，其上端是一个可拆卸的活动结构；所述轮毂固定装置由四根螺杆构成，螺杆始端与主体支撑台 架采用螺母固定，工作时螺杆末端顶住左右轮毂内侧，使其不得移动。
4.根据权利要求3所述的汽车转向系统参数测量试验台，其特征在于所述方向盘转角和转矩测量系统包括安装固定于方向盘处的转向参数测试仪；所述轮胎载荷测量系统包括两套轮辐式称重传感器与数显仪表，轮辐式称重传感器位于千斤顶上方且其中心孔与千斤顶顶杆对齐，数显仪表与轮辐式称重传感器连接；所述车轮转角测量系统包括两个转角仪，分别位于左右轮胎下方；所述数据采集系统包括信号采集板卡和计算机。
专利摘要本实用新型公开了一种汽车转向系统参数测量试验台，主要由实际部件、刚度实验固定装置、支撑台架与加载系统、参数测量与数据采集系统组成。该试验台能全面测量获得汽车转向系统各项特性参数，既可用于科学试验研究对现实汽车转向系统的实际情况进行模拟，为转向系统的优化设计和改进提供可靠的数据依据，也可以作为一种综合试验教学平台开展转向系统相关综合性、设计研究性教学研究。
文档编号G01M17/06GK202582909SQ20122022460
公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者莫以为, 周勇, 黄伟, 孙洋洋, 张学磊, 林朝安 申请人:广西大学