一种板簧S变形台架试验机构的制作方法

本发明属于板簧检测试验设备技术领域，特别是指一种板簧S变形台架试验机构。

背景技术：

钢板弹簧(简称板簧)在汽车上可以纵置或者横置。后者因为要传递纵向力，必须设置附加的导向传力装置，使结构复杂、质量加大，所以只在少数轻、微型车上应用。纵置钢板弹簧能传递各种力和力矩，具有导向功能，并且结构简单，故在汽车上得到广泛应用。

纵置钢板弹簧又有对称式与不对称式之分。钢板弹簧中部在车轴(桥)上的固定中心(此处螺栓叫中心螺栓)至钢板弹簧两端卷耳中心之间的距离若相等，则为对称式钢板弹簧；若不相等，则称为不对称式钢板弹簧。多数情况下汽车采用对称式钢板弹簧。由于整车布置上的原因，或者钢板弹簧在汽车上的安装位置不动，又要改变轴距或者通过变化轴距达到改善轴荷分配的目的时，或者为了减小板簧在车辆在制动时产生的纵扭，采用不对称式钢板弹簧。同时，板簧还有多片簧和少片簧之分，单片板簧截面还有等截面和变截面之分，多片簧的每片截面基本上是等截面，而少片簧的每片截面大多是变截面。

汽车悬架中的板簧是直接涉及到汽车承载能力、舒适性、安全性和操纵稳定性的重要零部件，随着开发车辆的种类越来越多，板簧的形式也越来越多样而复杂，汽车产品研发的精准度的要求越来越高，对汽车零部件的台架试验的要求也越来越高。因此，必须进行大量的台架试验和整车试验才能设计满足车辆性能和可靠性要求的板簧，同时，对板簧的台架试验设备和试验方法要求也越来越高。

有了台架试验设备还必须有正确的试验方法才能进行有效而科学的试验。

模拟车辆的运动和运动过程中的板簧的受力状况对板簧进行台架试验是汽车产品开发过程中行之有效而科学的方法。由于车桥的旋转中心与车轮中心重合，在制动或启动时由轮胎与地面的摩擦力产生的力矩作用于车桥上，使车桥旋转，而板簧一般通过后桥上的板簧托座用U形螺栓固定在车桥上，在制动或启动时板簧随之产生变形，如制动时，板簧后半部中心向上凸起，前半部向下凸起，相反，启动时，板簧后半部中心向下凸起，前半部向上凸起，这种板簧相对车桥旋转中心的变形称之为S形变形。

板簧的S形变形和板簧纵扭的区别是，S形变形是相对车桥的旋转中心的变形，而纵扭是相对整车的变形和运动，纵扭不仅分析在制动或启动时板簧的变形，而且分析板簧的变形造成车桥相对车身的上下运动。

现在板簧上下受力和上下运动的台架试验做的比较充分，或者只想做板簧相对车桥旋转中心的变形，所以，S形变形的台架试验很有必要。

现行板簧的上下受力台架试验是通过销轴将板簧02两端的卷耳固定在小车01，然后把压具03放到板簧02上，在压具03上施加试验力，进行板簧刚度的检测和耐久性试验，如图1所示。

现有技术的板簧台架试验机构试验过程中安全性差；可实施的试验项目少，只能进行刚度检测和简单的疲劳试验；试验误差也比较大；液压缸对板簧上的压具施加试验力的同时自身受到反作用力的作用，由于对设备的反作用力不稳定，对设备寿命影响大；小车没有固定，不能对板簧进行纵扭和横扭试验。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种板簧S变形台架试验机构，以解决现有技术的板簧台架试验机构的安全性、稳定性及可靠性差的问题，并且可以进行板簧S形变试验，精确地分析S形变形时应力和变形的大小，保证车辆在制动或启动时可靠性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种板簧S形变台架试验机构，包括前支座、卷耳支架、供试板簧总成、带力臂垫板、销轴、叉形试验力输入轴、轴承、旋转轴、下垫板、U型螺栓、旋转轴支架、中支座、后支座、吊耳支架；

所述前支座的高度大于所述后支座的高度；

所述卷耳支架固定于所述前支座上；所述供试板簧总成的前端与所述卷耳支架连接；

所述带力臂垫板设置于所述供试板簧总成的上表面；所述下垫板设置于所述供试板簧总成的下表面；所述带力臂垫板、所述供试板簧总成及所述下垫板通过所述U型螺栓固定连接；

所述叉形试验力输入轴通过所述销轴与所述带力臂垫板连接；

所述旋转轴支架的下端与所述中支座固定连接；所述旋转轴支架的上端通过所述旋转轴及轴承与所述带力臂垫板连接；

所述后支座与所述吊耳支架固定连接；所述供试板簧总成的后端与所述吊耳支架连接。

所述前支座包括前下底板、两个前垂直支撑板及前支撑板；两个所述前垂直支撑板平行设置于所述前下底板与所述前支撑板之间；

在所述前支撑板的上表面设置有两个纵向贯通的第一凸字形凹槽；

在所述前下底板上设置有前地面安装孔。

所述卷耳支架包括卷耳支架底板、两个卷耳支撑板；两个所述卷耳支撑板相互平行且垂直固定于所述卷耳支架底板上；

在所述卷耳支架底板上设置有至少两个卷耳支架安装孔，且这两个卷耳支架安装孔与两个所述第一凸字形凹槽一一对应设置；

在两个所述卷耳支撑板上各相对设置有一个卷耳安装孔。

所述带力臂垫板为T字型，包括横板和竖板；所述竖板的下端与所述横板的上表面固定为一体结构；

在所述横板上设置有四个U型螺栓过孔，用于穿过两个所述U型螺栓；

在所述竖板的中部设置有轴承安装孔；在所述竖板的上端设置有销轴过孔。

所述旋转轴支架为Y形，包括固定板及两个旋转轴支架臂；两个所述旋转轴支架臂的下端与所述固定板的上端固定连接；

在两个所述旋转轴支架臂上设置有同心过孔。

所述中支座包括中下底板及垂直固定于所述中下底板上表面的槽型导轨；在所述槽型导轨的一个侧壁上设置有螺纹孔；在所述中下底板上设置有中地面安装孔。

所述后支座包括后下底板、两个后垂直支撑板及后支撑板；两个所述后垂直支撑板相互平行设置于所述后下底板与所述后支撑板之间；

在所述后下底板上设置有后下地面安装孔；在所述后支撑板的上表面设置有两个相互平行且纵向贯通的第二凸字型凹槽。

所述吊耳支架包括吊耳支架底板及两个吊耳支撑板；两个所述吊耳支撑板相互平行且垂直固定于所述吊耳支架底板的上表面；

在所述吊耳支架底板上设置有至少两个吊耳支架安装孔；两个所述吊耳支架安装孔与两个所述第二凸字型凹槽一一对应设置；

在两个所述吊耳支架上设置有同心的吊耳安装孔。

本发明的有益效果是：

本发明的板簧S变形台架试验机构能够保证台架试验过程中的安全性；并且可以实施不同弹性、不同刚度的特性和疲劳试验；试验精度高；前支座与后支座的高低搭配使供试板簧总成的姿态和受力与整车安装一致；消除液压缸的水平直线运动对台架试验的影响，不会造成台架试验失真；消除供试板簧总成产生纵扭或横扭时产生的扭矩对设备的影响，台架设备寿命长，减少设备的维护和更好，节约成本。

附图说明

图1为现行钢板弹簧的上下受力台架试验装置结构示意图；

图2为本发明台架试验机构结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为图4的B-B剖视图；

图6为图4的C-C剖视图；

图7为图4的D-D剖视图。

附图标记说明

01小车，02板簧，03压具，1前支座，101前下底板，102前地面安装孔，103前垂直支撑板，104前支撑板，105第一凸字形凹槽，2卷耳支架，21卷耳支架安装孔，22卷耳支撑板，23卷耳安装孔，3供试板簧总成，31中心螺栓，32吊耳，321吊耳板，322两个吊耳轴，4带力臂垫板，41U型螺栓过孔，42竖板，43销轴过孔，44轴承安装孔，5销轴，6叉形试验力输入轴，61销轴孔，62凸缘，7轴承，8旋转轴，9下垫板，10U型螺栓，11旋转轴支架，111过孔，112固定板，12中支座，121中下底板，122中地面安装孔，123槽型导轨，124螺纹孔，13后支座，131后下底板，132后地面安装孔，133后垂直支撑板，134后支撑板，135第二凸字形凹槽，14吊耳支架，141吊耳支架安装孔，142吊耳支撑板，143吊耳安装孔。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

本发明提供一种板簧S形变台架试验机构，如图2至图7所示，包括前支座1、卷耳支架2、供试板簧总成3、带力臂垫板4、销轴5、叉形试验力输入轴6、轴承7、旋转轴8、下垫板9、U型螺栓10、旋转轴支架11、中支座12、后支座13、吊耳支架14。

前支座1的高度大于后支座13的高度。

卷耳支架2固定于前支座1上；供试板簧总成3的前端与卷耳支架2连接。

前支座1包括前下底板101、两个前垂直支撑板103及前支撑板104；两个前垂直支撑板103平行设置于前下底板101与前支撑板104之间；前垂直支撑板起到支撑和提高设备高度的作用。

在前支撑板104的上表面设置有两个纵向贯通的第一凸字形凹槽105；在本申请中，纵向贯通是指从前支座至后支座方向为纵向。

在前下底板101上设置有多个前地面安装孔102，用于与地面或者基台通过螺栓固定连接。

卷耳支架2包括卷耳支架底板、两个卷耳支撑板22；两个卷耳支撑板22相互平行且垂直固定于卷耳支架底板上。

在卷耳支架底板上设置有至少两个卷耳支架安装孔21，且这两个卷耳支架安装孔21与两个第一凸字形凹槽105一一对应设置；将螺栓头部置于第一凸字形凹槽内，螺栓杆穿过卷耳支架安装孔后用螺母固定。

在两个卷耳支撑板22上各相对设置有一个卷耳安装孔23；供试板簧总成3前端的卷耳设置于两个卷耳支撑板之间，通过螺栓将卷耳与卷耳支架连接。

的供试板簧总成3只是示例，代表着各式各样不同形式的纵置板簧，两端带有卷耳，卷耳内装有衬套，供试板簧总成可以是一片，也可以由两片、三片或多片叠加在一起，然后用中心螺栓31固定在一起，片与片之间装有减摩垫，减少板间摩擦，降低板簧动态刚度，为了防止片与片之间，板簧上装有卡箍，这些都是板簧总成的一般特征，另外，板簧后端一般通过吊耳32装在整车上，本发明申请的吊耳32只是示例，吊耳32由吊耳板321、吊耳轴322组成，吊耳板321两端有一个过孔和一个吊耳轴铆压孔，将吊耳轴铆压在铆压孔后形成吊耳。

带力臂垫板4设置于供试板簧总成3的上表面；下垫板9设置于供试板簧总成3的下表面；带力臂垫板4、供试板簧总成3及下垫板9通过U型螺栓10固定连接。

带力臂垫板4为T字型，包括横板和竖板42；竖板的下端与横板的上表面固定为一体结构。

在横板上设置有四个U型螺栓过孔41，用于穿过两个U型螺栓10。在横板上设置有避免与供试板簧总成的中心螺栓干涉的圆孔。

在竖板42的中部设置有轴承安装孔44，轴承安装孔44一端有台肩另一端有卡箍槽；将轴承7压入轴承安装孔44内，并且卡簧固定。在竖板42的上端设置有销轴过孔43；叉形试验力输入轴6通过销轴5与带力臂垫板4连接。在本申请中，销轴5为圆柱形，销轴的一端有大于销轴中部直径的圆柱体，用于限位，销轴的另一端有小于销轴中部直径的沟槽，用于装卡簧。叉形试验力输入轴6上有销轴孔61和凸缘62。

旋转轴8为圆柱形，旋转轴8的一端为大于中部直径的圆柱体，用于限位；旋转轴的另一端有小于中部直径的沟槽，用于装卡簧。

下垫板9为长方形，两端有台肩，为避免与供试板簧总成3上的中心螺栓干涉，在下垫板的中部设置有圆孔。

旋转轴支架11的下端与中支座12固定连接；旋转轴支架11的上端通过旋转轴8及轴承7与带力臂垫板4连接。

旋转轴支架11为Y形，包括固定板112及两个旋转轴支架臂；两个旋转轴支架臂的下端与固定板的上端固定连接；在两个旋转轴支架臂上设置有同心的过孔111。

中支座12包括中下底板121及垂直固定于中下底板上表面的槽型导轨123；在槽型导轨123的一个侧壁上设置有螺纹孔124，用于紧固旋转轴支架的固定板；在中下底板121上设置有中地面安装孔122，用于与地面或者基台通过螺栓固定连接。

后支座13与吊耳支架14固定连接；供试板簧总成3的后端与吊耳支架连接。

后支座13包括后下底板131、两个后垂直支撑板133及后支撑板134；两个后垂直支撑板133相互平行设置于后下底板131与后支撑板133之间。后垂直支撑板起到支撑和提高设备高度的作用。

在后下底板131上设置有后下地面安装孔132；在后支撑板的上表面设置有两个相互平行且纵向贯通的第二凸字型凹槽135。

吊耳支架14包括吊耳支架底板及两个吊耳支撑板142；两个吊耳支撑板142相互平行且垂直固定于吊耳支架底板的上表面。

在吊耳支架底板上设置有至少两个吊耳支架安装孔141；两个吊耳支架安装孔141与两个第二凸字型凹槽135一一对应设置。

在两个吊耳支架上设置有同心的吊耳安装孔143。

将带力臂垫板的圆孔对准供试板簧总成上的中心螺栓，并将带力臂垫板的横板压在供试板簧总成的上面，同样将下垫板压在供试板簧总成的下面，然后用两个U形螺栓从下往上穿过带力臂垫板上的U型螺栓过孔，用螺母拧紧，将带力臂垫板、下垫板、供试板簧总成固定在一起。

台架试验台一般安装在带安装槽的金属地平上，先用螺栓穿过前地面安装孔将前支座固定在金属地平上，再将四个螺栓头塞入前支座的两个第一凸字形凹槽内，每个第一凸字形凹槽内塞两个螺栓，让螺栓穿过卷耳支架安装孔后用螺母拧紧，将卷耳支架固定在前支座的上平面上；同样，先用螺栓穿过后地面安装孔将后支座固定在金属地平上，再将四个螺栓头塞入后支座的两个第二凸字形凹槽内，每个第二凸字形凹槽内塞两个螺栓，让螺栓穿过吊耳支架安装孔后用螺母拧紧，将吊耳支架固定在后支座的上平面上；同样，先用螺栓穿过中地面安装孔将中支座固定在金属地平上。

用螺栓穿过卷耳支架上的卷耳安装孔和供试板簧总成的卷耳中心孔，将供试板簧总成前端固定在卷耳支架上。

将一个吊耳上的吊耳轴穿过吊耳支架上的吊耳安装孔，将一个吊耳上的吊耳轴穿过供试板簧总成的后卷耳中心孔，让两个吊耳上的吊耳轴分别穿过对方的过孔，分别拧紧螺母固定。

将旋转轴分别穿过旋转轴支架的过孔和轴承的内孔，用卡簧卡在旋转轴上的沟槽内。

在带力臂垫板上施加下压作用力，使供试板簧总成的弧高达到试验要求的弧高，并将旋转轴支架的下端插入中支座的导轨内，将两个螺栓拧入中支座的导轨后侧的螺纹孔内，将旋转轴支架的下端夹紧并固定。

将销轴分别穿过叉形试验力输入轴的销轴孔和带力臂垫板上的销轴过孔，用卡簧卡在销轴上的沟槽内，再将叉形试验力输入轴上的凸缘与液压缸连接起来，完成本发明的安装。

旋转轴的中心线到供试板簧总成的距离为H(图3所示)，距离H实际上就是车桥旋转中心到板簧的距离，当液压缸通过叉形试验力输入轴沿X方向输入水平试验力，作用在带力臂垫板的力臂杆上产生力矩，使供试板簧总成围绕旋转轴产生S形变形，这样，就模仿板簧在整车制动或启动时，轮胎与地面的摩擦力产生的作用于车桥旋转中心的力矩，使板簧产生的变形。

如果将叉形试验力输入轴直接固定在带力臂垫板的力臂杆上，液压缸的水平直线运动也妨碍了板簧受力距作用后的变形和运动，使台架试验失真，同时，板簧的倾斜产生的扭矩影响液压缸的工作和使用寿命。叉形试验力输入轴通过销轴连接到带力臂垫板的力臂杆上，就消除液压缸的水平直线运动对台架试验的影响，不会造成台架试验失真，而且不会影响设备，同时充分保证了台架试验稳定可靠。

以上仅是本发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。