一种汽车橡胶衬套疲劳试验装置的制作方法

本实用新型涉及汽车零部件疲劳试验领域，尤其涉及一种汽车橡胶衬套疲劳试验装置。

背景技术：

汽车悬架中，橡胶衬套是重要的减震类零部件，其刚度性能和耐久可靠性直接关系到汽车底盘性能及行驶舒适性。橡胶衬套一般包括内芯、外环以及它们之间的橡胶层，橡胶衬套的疲劳耐久性是汽车安全特性的重要指标。

现实中，汽车橡胶衬套受到的典型载荷方式为(如各种连杆的衬套)：衬套内芯沿径向受一个变化的力载荷；沿正交的三个方向，衬套内芯与外环之间不断发生相互转动。目前，实验室中常用两种方法处理这个问题：第一种方法为简化实验，即只使用径向力，或者再加上橡胶衬套内芯与外环之间沿某个方向的相对转动，如申请号为201410439846.5(申请公布号为CN 104180982 A)的中国发明专利一种衬套三通道疲劳试验台架，其包括旋转驱动装置、轴向驱动装置、径向驱动装置、转动轴与安装块，旋转驱动装置与转动轴连接，所述转动轴的直径与衬套的内孔直径相适应，转动轴由左至右穿过衬套的内孔且与衬套的内侧壁贴紧，安装块上设置有与衬套相适应的通孔，安装块外套在衬套上且与衬套的外侧壁贴紧，安装块的前后两侧均设置有加载杆，加载杆与转动轴平行安置，加载杆的一端与轴向驱动装置连接，加载杆的另一端通过连接杆与安装块连接，连接杆与转动轴垂直设置，其中一个连接杆与径向驱动装置连接。该装置仅能实现对径向力的加载，无法较好地模拟橡胶衬套的实际载荷工况，因而不能获得准确的模拟实验结果。

第二种方法使用比较复杂的实验夹具以及多个液压缸(一般为六个或以上)，将衬套内心固定并将外环连接在夹具上，油缸从多个方向给夹具加载。该种方法使用的实验油缸多，对于比较复杂的载荷，各个油缸的载荷输出设置比较复杂，并且各个方向的加载可能相互影响，造成一定的误差。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的第一个技术问题是针对现有技术而提供一种能有效模拟橡胶衬套内芯受到的径向力载荷以及内芯与外环之间的三个相对转动载荷的汽车橡胶衬套疲劳试验装置。

本实用新型所要解决的第二个技术问题是针对现有技术而提供一种在有效模拟橡胶衬套实际载荷模式的基础上，能有效避免各种载荷之间互相影响的汽车橡胶衬套疲劳试验装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种汽车橡胶衬套疲劳试验装置，其特征在于，包括用于夹持待测橡胶衬套的夹具、轴向加载装置以及径向加载装置，所述夹具包括用于夹紧待测橡胶衬套的外环的支座和沿轴向压紧待测橡胶衬套的内芯两端的支架，所述轴向加载装置包括沿待测橡胶衬套轴向设置的轴向导杆和与外部驱动装置连接的第一传动杆，所述轴向导杆的一端与上述内芯轴向固定，另一端通过球铰与第一传动杆连接，所述径向加载装置包括沿待测橡胶衬套径向设置的径向导杆和分别与外部驱动装置连接的第二传动杆、第三传力杆以及第四传动杆，所述径向导杆的一端与上述支架固定另一端通过一球铰分别与第二传动杆、第三传力杆以及第四传动杆连接，上述第一传动杆分别与上述轴向导杆和径向导杆垂直，上述第二传动杆、第三传力杆以及第四传动杆相互垂直，其中第二传动杆与轴向导杆平行而与径向导杆垂直，第三传力杆与轴向导杆垂直而与径向导杆平行，第四传动杆与径向导杆垂直。

作为优选，所述第一传动杆、第二传动杆、第三传力杆以及第四传动杆均包括连接杆和至少两个转角传力构件，上述两个转角传力构件分别设置在连接杆的两端，且其中一个转角传力构件与外部驱动装置连接，另一个转角传力构件与对应的球铰连接，各所述转角传力构件均包括沿连接杆长度方向设置并相互垂直的第一板体和第二板体，且该第一板体的自由端与外部驱动装置连接，而第二板体的自由端与对应的球铰连接。转角传力构件中沿轴向的刚度很大，而沿与第一板体和第二板体所在平面分别垂直的两个方向的刚度很小，则使第一板体和第二板体均容易发生弯曲变形。这样外部驱动装置加载的载荷从转角传力构件轴线方向通过，沿与载荷垂直的方向，转角传力构件的刚度较小，因而可以有一定的位移。由几何关系可知，转角传力构件的一端沿与载荷垂直方向有一个小位移时，转角传力构件沿轴向(外部驱动装置的推动或拉伸方向)的变形量是该位移的二阶小量，即是外部驱动装置的轴向长度可以视为不变。如：当给第三传力杆施加较小驱动位移时，第二传动杆沿轴向的位移可以视为不受影响，同理，当其他的传动杆发生较小的驱动位移时，各传力杆或传动杆沿轴向的位移也可视为不变，从而使第一传动杆、第二传动杆、第三传力杆以及第四传动杆施加于待测橡胶衬套的载荷互不影响，保证试验结果的准确性。

为使转角传力构件内部结构稳固，并且更更加稳固地与连接杆和球铰连接，优选地，所述转角传力构件还包括用于连接上述第一板体和第二板体的第一连接块和第二连接块，所述第二连接块为两块并分别连接于第一板体和第二板体的自由端。

为使上述各传力杆或传动杆能更好地将载荷传递至待测橡胶衬套，从而能更好地形成有效模拟橡胶衬套内芯受到的径向力载荷以及内芯与外环之间的三个相对转动载荷，所述支架呈C型，包括L型架和连接在该L型架的竖梁上的压块，一紧固螺栓依次穿过L型架的横梁、待测橡胶衬套的内芯中心孔以及压块，并与轴向导杆的端部锁紧，从而将待测橡胶衬套的内芯压紧在压块与L型架的横梁之间，而径向导杆的端部与L型架的竖梁固定。

本实用新型中的外部驱动装置可有多种实现方式，作为优选，所述外部驱动装置为液压缸。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型中通过夹具夹紧待测橡胶衬套，其中支座夹紧待测橡胶衬套的外环，而支架通过沿轴向压紧待测橡胶衬套的内芯两端，通过第三传力杆向内芯施加径向力载荷，通过第一传动杆、第二传动杆以及第四传动杆向内芯与外环之间施加三个相对转动的载荷，从而较好地实现对橡胶衬套实际受力工况的模拟，使得试验结果更加真实、准确。

可见，本实用新型中的汽车橡胶衬套疲劳试验装置结构简单，通用性强，仅需设置四个外部驱动装置，且各个外部驱动装置的载荷输出设置简单明了，能较好地模拟橡胶衬套实际受力工况。

附图说明

图1为本实用新型实施例中汽车橡胶衬套疲劳试验装置的结构示意图；

图2为图1中Ⅰ部分的放大图；

图3为图1中Ⅰ部分的结构分解图；

图4为图1中Ⅱ部分的放大图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1～4所示，一种汽车橡胶衬套疲劳试验装置，包括工作台(未示出)和设置在工作台的台面上的夹具1、轴向加载装置2以及径向加载装置3，其中上述夹具1用于夹持待测橡胶衬套9。

上述夹具1包括用于夹紧待测橡胶衬套9的外环92的支座11和沿轴向压紧待测橡胶衬套9的内芯91两端的支架12。本实施例中支座11呈平台状并与外部固定装置(未示出)固定，支座11上开设有与待测橡胶衬套9的外环92过盈配合的夹紧通孔111。装配时，需要用压力机将橡胶衬套9压入夹紧通孔111中，以防止橡胶衬套9在试验过程中松动。支座11平行于工作台面，而夹紧通孔111的轴线则垂直于工作台面，即夹紧通孔111沿支座11的高度方向贯通，当待测橡胶衬套9装载在该夹具1上时，其轴线方向与工作台的台面垂直。本实施例中，上述支架12呈C型，包括L型架121和连接在该L型架121竖梁上的压块122，装配有支座11的待测橡胶衬套9放置在该压块122与L型架121的横梁之间，并且该横梁和压块122均与工作台的台面平行，而L型架121的竖梁与工作台的台面垂直。

上述轴向加载装置2包括沿待测橡胶衬套9轴向设置的轴向导杆4和与外部驱动装置(本实施例中该外部驱动装置为液压缸，未示出)连接的第一传动杆21，该轴向导杆4的一端与上述内芯91轴向固定，另一端通过球铰6与第一传动杆21连接。具体地，一紧固螺栓8(紧固螺栓8上的外螺纹未示出)依次穿过L型架121的横梁上的第一安装孔123、待测橡胶衬套9的内芯91的中心孔以及压块122上的第二安装孔124，并与轴向导杆4的端部通过螺纹连接方式锁紧，从而将待测橡胶衬套9的内芯91压紧在压块122与L型架121的横梁之间，进而实现轴向导杆4与上述内芯91轴向固定。

上述径向加载装置3包括相对于待测橡胶衬套9径向设置的径向导杆5和分别与外部驱动装置连接的第二传动杆31、第三传力杆32以及第四传动杆33。其中上述径向导杆5的一端与L型架121的竖梁固定，另一端通过一球铰6分别与第二传动杆31、第三传力杆32以及第四传动杆33连接。

进一步，上述第一传动杆21分别与上述轴向导杆4和径向导杆5垂直，上述第二传动杆31、第三传力杆32以及第四传动杆33相互垂直，其中第二传动杆31与轴向导杆4平行而与径向导杆5垂直，第三传力杆32与轴向导杆4垂直而与径向导杆5平行，第四传动杆33与径向导杆5垂直。这样通过第三传力杆32向内芯91施加径向力载荷，通过第一传动杆21、第二传动杆31以及第四传动杆33向内芯91与外环92之间施加三个相对转动的载荷，从而较好地实现对橡胶衬套9实际受力工况的模拟。

再进一步，上述第一传动杆21、第二传动杆31、第三传力杆32以及第四传动杆33均包括连接杆34和两个转角传力构件35，上述两个转角传力构件35分别设置在连接杆34的两端，且其中一个转角传力构件35与外部驱动装置连接，另一个转角传力构件35与对应的球铰6连接。各所述转角传力构件35均包括沿连接杆34长度方向设置并相互垂直的第一板体351和第二板体352，且该第一板体351的自由端与外部驱动装置连接，而第二板体352的自由端与对应的球铰6连接。转角传力构件35中沿轴向的刚度很大，而沿与第一板体351和第二板体352所在平面分别垂直的两个方向的刚度很小，则使第一板体351和第二板体352均容易发生弯曲变形。这样外部驱动装置加载的载荷从转角传力构件35轴线方向通过时，沿与载荷垂直的方向，转角传力构件35的刚度较小，因而可以有一定的位移。由几何关系可知，转角传力构件35的一端沿与载荷垂直方向有一个小位移时，转角传力构件35沿轴向(外部驱动装置的推动或拉伸方向)的变形量是该位移的二阶小量，即是转角传力构件35的轴向长度可以视为不变。如：当给第三传力杆32施加较小驱动位移时，第二传动杆31沿轴向的位移可以视为不受影响(即第二传动杆31控制的衬套内芯转角不受影响)，同理，当其他的传动杆发生较小的驱动位移时，各传力杆或传动杆沿轴向的位移也可视为不变，从而使第一传动杆21、第二传动杆31、第三传力杆32以及第四传动杆33施加于待测橡胶衬套9的载荷互不影响，保证试验结果的准确性。

为使转角传力构件35内部结构稳固，并且更加稳固地实现与连接杆34和球铰6连接，优选地，所述转角传力构件35还包括用于连接上述第一板体351和第二板体352的第一连接块353和第二连接块354，所述第二连接块354为两块并分别第一板体351和第二板体352的自由端。本实施例中，该转角传力构件35为一体件。

本实施例中的汽车橡胶衬套疲劳试验装置的工作过程如下：

(1)待测橡胶衬套的装载：利用压力机将橡胶衬套9压入夹紧通孔111，并使夹紧通孔111夹紧待测橡胶衬套9的外环92。将装配有支座11的橡胶衬套9放置于支架12中，利用紧固螺栓8将橡胶衬套9的内芯91与轴向导杆4连接，并将待测橡胶衬套9的内芯91压紧在压块122与L型架121的横梁之间，完成待测橡胶衬套9的装载。

(2)载荷加载：待测橡胶衬套9装载完成后，开启外部驱动装置向待测橡胶衬套9加载试验载荷。其中，外部驱动装置推动第一传动杆21(给定一个位移量，施加位移方向如图1中a所示)，则改变橡胶衬套9内芯91沿Y轴的转角；外部驱动装置推动第二传动杆31(给定一个位移量，施加位移方向如图1中b所示)，则改变橡胶衬套9内芯91沿X轴的转角；外部驱动装置推动第四传动杆33(给定一个位移量，施加位移方向如图1中d所示)，则改变橡胶衬套9内芯91沿Z轴的转角；外部驱动装置推动第三传力杆32(给定一个力载荷，施加力方向如图1中c所示)，则使橡胶衬套9内芯91受Y向力(径向力)。从而完成对待测橡胶衬套9内芯91施加径向力载荷，以及向内芯91与外环92之间施加三个相对转动的载荷。

可见，本实用新型中的汽车橡胶衬套疲劳试验装置结构简单，通用性强，仅需设置四个外部驱动装置，且各个外部驱动装置的载荷输出设置简单明了，能较好地模拟橡胶衬套实际受力工况，试验结果真实、准确。