一种汽车保险杠整体物理性能碰撞试验系统及方法与流程

本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种汽车保险杠整体物理性能碰撞试验系统及方法。

背景技术：

汽车保险杠是吸收缓和外界冲击力，防护车身前后部的安全装置。汽车保险杠通常由外板、缓冲材料、横梁和撑条四部分组成；其中外板和缓冲材料用塑料制成，横梁用冷轧薄板冲压而成u型槽；外板和缓冲材料附着在横梁上，撑条固定安装在横梁上，横梁与汽车的车架纵梁通过螺丝固定连接。汽车保险杠制造完成后需要对其物理性能进行试验，其中抗变形性能是其中的重要一项。目前对汽车保险杠进行抗变形性能试验时存在以下的问题：(1)由于不同车型的保险杠尺寸大小和结构形状都不尽相同，现有的试验系统很难对多种汽车保险杠进行固定和试验，局限性较强；(2)现有的试验系统很难精确测量到保险杠产生形变瞬间受到的压力大小，测试精确度较差。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明提供了一种汽车保险杠整体物理性能碰撞试验系统及方法，目的在于解决目前对汽车保险杠进行抗变形性能试验时存在的以下问题：(1)由于不同车型的保险杠尺寸大小和结构形状都不尽相同，现有的试验系统很难对多种汽车保险杠进行固定和试验，局限性较强；(2)现有的试验系统很难精确测量到保险杠产生形变瞬间受到的压力大小，测试精确度较差。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种汽车保险杠整体物理性能碰撞试验系统，包括水平的基板，基板上表面前端固定安装有竖直板，竖直板上安装有第一固定机构和第二固定机构。基板上表面位于竖直板后方竖直固定安装有弧形板，弧形板上安装有检测机构。

所述第一固定机构包括第一滑槽、安装筒、安装柱、安装块、第一油槽、安装杆、橡胶片、螺纹柱和第一双向丝杠。第一滑槽水平开设在竖直板中部，第一滑槽内左右对称滑动配合有两个安装筒，安装筒后端面前后滑动配合有安装柱，安装柱后端固定安装有安装块。安装块内部开设有第一油槽，安装块底面竖直滑动配合有与第一油槽一端滑动配合的安装杆，安装杆底端水平固定安装有橡胶片。安装块侧面转动安装有与第一油槽另一端通过螺纹配合的螺纹柱。第一滑槽内水平转动安装有贯穿安装筒且与安装筒螺纹配合的第一双向丝杠。通过转动第一双向丝杠调整两个安装筒的位置，将保险杠横梁上u型槽插到安装块上，使得安装块顶面与横梁上u型槽内侧顶面贴合。通过转动螺纹柱挤压第一油槽内的液压油，并通过液压油挤压安装杆，从而推动安装杆和橡胶片下移，直至橡胶片抵压到横梁上u型槽内侧底面，从而完成对保险杠横梁及保险杠整体竖直方向的限位。

所述检测机构包括水平滑动配合在弧形板前端面上的安装板。安装板前端面水平固定安装有导向筒，导向筒内水平滑动配合有伸缩柱，伸缩柱上水平滑动配合有支架，支架上竖直转动安装有橡胶滚筒。伸缩柱顶面固定安装有与支架端部配合的支撑块，支撑块上对应支架的位置安装有压力传感器，支撑块顶面安装有显示屏。安装板和导向筒内沿伸缩柱滑动方向转动安装有第一丝杠，第一丝杠贯穿伸缩柱且与伸缩柱通过螺纹转动配合。第一丝杠端部固定安装有位于安装板内部空腔的第一锥齿轮。安装板内竖直转动配合有安装轴，安装轴底端固定安装有与第一锥齿轮相互啮合的第二锥齿轮。安装板顶面通过电机座竖直固定安装有电机，电机的输出端竖直滑动配合有联轴器，联轴器的底端与安装轴顶端竖直滑动配合。联轴器外侧壁水平固定安装有环形片。导向筒顶面固定安装有支撑座，支撑座顶面安装有转轴，转轴顶部水平固定安装有连接杆，连接杆端部固定安装有密封座。密封座内开设有第二油槽，密封座一端水平滑动配合有与第二油槽一端配合的密封柱，密封柱的端部通过螺纹转动安装有螺纹套，螺纹套的端面上固定安装有橡胶块。密封座另一端竖直滑动配合有与第二油槽另一端配合的顶杆。顶杆顶部固定安装有水平杆。水平杆的上表面与环形片的下表面相互贴合在一起。将保险杠固定好之后，调整安装板的水平位置，并调整转轴的转动角度，使得水平杆的上表面与环形片的下表面相互贴合在一起；转动螺纹套，使得橡胶块与保险杠前端面贴合在一起。通过电机带动联轴器、环形片、安装轴和第二锥齿轮同步转动。第二锥齿轮带动第一锥齿轮和第一丝杠同步转动。第一丝杠转动过程中带动伸缩柱、支架和橡胶滚筒同步水平移动，直至橡胶滚筒抵压到保险杠后端面上。继续通过电机驱动伸缩柱和支架水平移动过程中，橡胶滚筒逐渐发生变形，并逐渐增大对保险杠后端面的压力。根据作用力与反作用力的原理，保险杠后端面受到的来自橡胶滚筒的压力与支撑块受到的来自支架的压力大小相等，故支撑块上压力传感器测得的压力大小等于保险杠后端面受到的压力大小。当保险杠前端面在橡胶滚筒的压力下产生变形时，会挤压橡胶块和螺纹套，并推动密封柱沿着第二油槽水平移动。密封柱挤压第二油槽内的液压油，并通过液压油推动顶杆和水平杆向上移动。水平杆向上移动过程中将环形片和联轴器向上提起，使得联轴器与安装轴分离，从而使得安装轴、第二锥齿轮、第一锥齿轮和第一丝杠停止转动；伸缩柱和支架不再发生水平移动，橡胶滚筒不再向保险杠后端面增加压力。此时，压力传感器测得的压力大小即为保险杠产生形变瞬间受到的压力大小。

作为本发明的一种优选技术方案，所述第二固定机构数量为二，且对称分布在第一滑槽上下两边。第二固定机构包括第二滑槽、滑动板、l型板、滑块、第二丝杠、圆锥块、圆筒和第二双向丝杠。第二滑槽水平开设在竖直板上，第二滑槽内左右对称滑动配合有两个滑动板。滑动板的后端面上竖直滑动配合有l型板，l型板有平板和竖板组成。l型板的平板上沿前后方向滑动配合有滑块，l型板的平板内部水平转动安装有第二丝杠，第二丝杠贯穿滑块并与滑块通过螺纹转动配合。滑块的前端面上水平固定安装有圆锥块。l型板的竖板后端面上水平固定安装有与圆锥块位置对应的圆筒。第二滑槽内水平转动安装有贯穿滑动板且与滑动板螺纹配合的第二双向丝杠。通过转动第二双向丝杠调整两个滑动板的位置，并调整l型板的高度，使得圆锥块与保险杠撑条上的螺孔对齐。通过转动第二丝杠带动滑块和圆锥块水平前后移动，在此过程中圆锥块插入保险杠撑条上的螺孔，直至圆锥块端部插入圆筒并将保险杠的撑条压紧在圆筒的端面上，实现对保险杠水平方向和前后方向的限位，确保检测过程中保险杠不会发生偏移，提高了检测的精度。

作为本发明的一种优选技术方案，所述安装块的顶面均匀固定安装有若干个前后方向的橡胶条，以增加安装块与横梁内侧顶面之间的摩擦力，进一步限制保险杠的水平偏移。

作为本发明的一种优选技术方案，所述安装板后端面上水平固定安装有位于弧形板后方的弧形齿条。基板上表面固定安装有支撑台。支撑台顶面竖直转动安装有与弧形齿条相互啮合的齿轮。支撑台顶面安装有与齿轮上的传动齿相互配合的弹性卡块。通过转动齿轮带动弧形齿条和检测机构整体沿着弧形板水平移动，以调节检测机构向保险杠施加压力的位置。将检测机构的位置调整好后，通过弹性卡块卡住齿轮上的传动齿，以对齿轮和弧形齿条进行固定，确保检测过程中检测机构的水平位置不会发生移动，从而提高检测的精度。

作为本发明的一种优选技术方案，所述顶杆底端向外凸起形成与第二油槽侧壁滑动配合的限位块。限位块顶面与第二油槽端面之间竖直安装有复位弹簧。检测结束将保险杠拆卸后，通过复位弹簧的弹力作用推动限位块和顶杆向下恢复原位，密封柱也同步水平移动恢复原位。

作为本发明的一种优选技术方案，所述转轴的外侧壁上水平固定安装有定位筒。导向筒的顶面水平滑动安装有与定位筒相互配合的定位销。当定位销插入定位筒时，水平杆的上表面与环形片的下表面相互贴合在一起，以保证保险杠前端面发生形变时水平杆能将环形片和联轴器向上提起。

本发明还提供了一种汽车保险杠整体物理性能碰撞试验方法，根据上述汽车保险杠整体物理性能碰撞试验系统配合完成，所述汽车保险杠整体物理性能碰撞试验方法包括以下步骤：

步骤一、固定汽车保险杠：通过第一固定机构对汽车保险杠横梁上u型槽的顶面和底面进行支撑，从而对横梁及保险杠整体进行竖直方向的限位。通过将第二固定机构的圆锥块插入汽车保险杠撑条的螺孔内，对保险杠撑条及保险杠整体进行水平方向的限位。

步骤二、调整加压角度：通过转动齿轮带动弧形齿条和检测机构水平移动，将检测机构调整至预定的加压位置后，通过弹性卡块对齿轮进行固定。转动转轴和螺纹套，直至橡胶块贴合到保险杠前端面上。

步骤三、加压检测并记录：通过电机驱动伸缩柱推动橡胶滚筒向保险杠后端面施加不断递增的压力。当保险杠产生形变时，水平杆将环形片和联轴器向上抬起，伸缩柱不再通过橡胶滚筒继续向保险杠后端面增加压力，此时显示屏上显示的数值即为保险杠产生形变瞬间受到的压力大小，记录即可。

(三)有益效果

本发明至少具有如下有益效果：

(1)本发明的汽车保险杠整体物理性能碰撞试验系统及方法解决了目前对汽车保险杠进行抗变形性能试验时存在的以下问题：由于不同车型的保险杠尺寸大小和结构形状都不尽相同，现有的试验系统很难对多种汽车保险杠进行固定和试验，局限性较强；现有的试验系统很难精确测量到保险杠产生形变瞬间受到的压力大小，测试精确度较差。

(2)本发明的汽车保险杠整体物理性能碰撞试验系统通过第一固定机构对不同结构和高度的保险杠横梁上u型槽进行支撑，从而对保险杠整体进行竖直方向的限位；通过将第二固定机构的圆锥块插入不同结构和尺寸保险杠撑条的螺孔内，对保险杠整体进行水平方向的限位。综上所述，本发明能够对多种汽车保险杠进行固定和试验，具有较好的适用性。

(3)本发明的汽车保险杠整体物理性能碰撞试验系统通过电机驱动伸缩柱推动橡胶滚筒向保险杠后端面施加不断递增的压力，当保险杠前端面发生形变瞬间，电机向橡胶滚筒输送的动力被同步切断，从而通过压力传感器精确检测到保险杠产生形变瞬间受到的压力大小。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明实施例中汽车保险杠整体物理性能碰撞试验系统的第一立体结构示意图；

图2为本发明实施例中汽车保险杠整体物理性能碰撞试验系统的第二立体结构示意图；

图3为本发明实施例中汽车保险杠整体物理性能碰撞试验系统的第三立体结构示意图；

图4为本发明实施例中汽车保险杠整体物理性能碰撞试验系统a处的放大示意图；

图5为本发明实施例中汽车保险杠整体物理性能碰撞试验系统b处的放大示意图；

图6为本发明实施例中汽车保险杠整体物理性能碰撞试验系统c处的放大示意图；

图7为本发明实施例中汽车保险杠整体物理性能碰撞试验系统安装块内部结构示意图；

图8为本发明实施例中安装板和导向筒连接部分的内部结构示意图；

图9为本发明实施例中汽车保险杠整体物理性能碰撞试验系统密封座内部结构示意图；

图10为本发明实施例中汽车保险杠整体物理性能碰撞试验方法的步骤图。

图中：1-基板、2-竖直板、3-第一固定机构、31-第一滑槽、32-安装筒、33-安装柱、34-安装块、35-第一油槽、36-安装杆、37-橡胶片、38-螺纹柱、39-第一双向丝杠、310-橡胶条、4-第二固定机构、41-第二滑槽、42-滑动板、43-l型板、44-滑块、45-第二丝杠、46-圆锥块、47-圆筒、48-第二双向丝杠、5-弧形板、6-检测机构、61-安装板、62-导向筒、63-伸缩柱、64-支架、65-橡胶滚筒、66-支撑块、67-第一丝杠、68-第一锥齿轮、69-安装轴、610-第二锥齿轮、611-电机、612-联轴器、613-环形片、614-支撑座、615-转轴、616-连接杆、617-密封座、618-第二油槽、619-密封柱、620-螺纹套、621-橡胶块、622-顶杆、623-水平杆、624-限位块、625-复位弹簧、626-定位筒、627-定位销、7-弧形齿条、8-齿轮、9-弹性卡块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1至图9所示，本实施例提供了一种汽车保险杠整体物理性能碰撞试验系统，包括水平的基板1，基板1上表面前端固定安装有竖直板2，竖直板2上安装有第一固定机构3和第二固定机构4。基板1上表面位于竖直板2后方竖直固定安装有弧形板5，弧形板5上安装有检测机构6。

所述第一固定机构3包括第一滑槽31、安装筒32、安装柱33、安装块34、第一油槽35、安装杆36、橡胶片37、螺纹柱38和第一双向丝杠39。第一滑槽31水平开设在竖直板2中部，第一滑槽31内左右对称滑动配合有两个安装筒32，安装筒32后端面前后滑动配合有安装柱33，安装柱33后端固定安装有安装块34。安装块34内部开设有第一油槽35，安装块34底面竖直滑动配合有与第一油槽35一端滑动配合的安装杆36，安装杆36底端水平固定安装有橡胶片37。安装块34侧面转动安装有与第一油槽35另一端通过螺纹配合的螺纹柱38。第一滑槽31内水平转动安装有贯穿安装筒32且与安装筒32螺纹配合的第一双向丝杠39。通过转动第一双向丝杠39调整两个安装筒32的位置，将保险杠横梁上u型槽插到安装块34上，使得安装块34顶面与横梁上u型槽内侧顶面贴合。通过转动螺纹柱38挤压第一油槽35内的液压油，并通过液压油挤压安装杆36，从而推动安装杆36和橡胶片37下移，直至橡胶片37抵压到横梁上u型槽内侧底面，从而完成对保险杠横梁及保险杠整体竖直方向的限位。安装块34的顶面均匀固定安装有若干个前后方向的橡胶条310，以增加安装块34与横梁内侧顶面之间的摩擦力，进一步限制保险杠的水平偏移。

所述检测机构6包括水平滑动配合在弧形板5前端面上的安装板61。安装板61前端面水平固定安装有导向筒62，导向筒62内水平滑动配合有伸缩柱63，伸缩柱63上水平滑动配合有支架64，支架64上竖直转动安装有橡胶滚筒65。伸缩柱63顶面固定安装有与支架64端部配合的支撑块66，支撑块66上对应支架64的位置安装有压力传感器，支撑块66顶面安装有显示屏。安装板61和导向筒62内沿伸缩柱63滑动方向转动安装有第一丝杠67，第一丝杠67贯穿伸缩柱63且与伸缩柱63通过螺纹转动配合。第一丝杠67端部固定安装有位于安装板61内部空腔的第一锥齿轮68。安装板61内竖直转动配合有安装轴69，安装轴69底端固定安装有与第一锥齿轮68相互啮合的第二锥齿轮610。安装板61顶面通过电机座竖直固定安装有电机611，电机611的输出端竖直滑动配合有联轴器612，联轴器612的底端与安装轴69顶端竖直滑动配合。联轴器612外侧壁水平固定安装有环形片613。导向筒62顶面固定安装有支撑座614，支撑座614顶面安装有转轴615，转轴615顶部水平固定安装有连接杆616，连接杆616端部固定安装有密封座617。转轴615的外侧壁上水平固定安装有定位筒626。导向筒62的顶面水平滑动安装有与定位筒626相互配合的定位销627。当定位销627插入定位筒626时，水平杆623的上表面与环形片613的下表面相互贴合在一起，以保证保险杠前端面发生形变时水平杆623能将环形片613和联轴器612向上提起。密封座617内开设有第二油槽618，密封座617一端水平滑动配合有与第二油槽618一端配合的密封柱619，密封柱619的端部通过螺纹转动安装有螺纹套620，螺纹套620的端面上固定安装有橡胶块621。密封座617另一端竖直滑动配合有与第二油槽618另一端配合的顶杆622。顶杆622顶部固定安装有水平杆623。水平杆623的上表面与环形片613的下表面相互贴合在一起。顶杆622底端向外凸起形成与第二油槽618侧壁滑动配合的限位块624。限位块624顶面与第二油槽618端面之间竖直安装有复位弹簧625。将保险杠固定好之后，调整安装板61的水平位置，并调整转轴615的转动角度，使得水平杆623的上表面与环形片613的下表面相互贴合在一起；转动螺纹套620，使得橡胶块621与保险杠前端面贴合在一起。通过电机611带动联轴器612、环形片613、安装轴69和第二锥齿轮610同步转动。第二锥齿轮610带动第一锥齿轮68和第一丝杠67同步转动。第一丝杠67转动过程中带动伸缩柱63、支架64和橡胶滚筒65同步水平移动，直至橡胶滚筒65抵压到保险杠后端面上。继续通过电机611驱动伸缩柱63和支架64水平移动过程中，橡胶滚筒65逐渐发生变形，并逐渐增大对保险杠后端面的压力。根据作用力与反作用力的原理，保险杠后端面受到的来自橡胶滚筒65的压力与支撑块66受到的来自支架64的压力大小相等，故支撑块66上压力传感器测得的压力大小等于保险杠后端面受到的压力大小。当保险杠前端面在橡胶滚筒65的压力下产生变形时，会挤压橡胶块621和螺纹套620，并推动密封柱619沿着第二油槽618水平移动。密封柱619挤压第二油槽618内的液压油，并通过液压油推动顶杆622和水平杆623向上移动。水平杆623向上移动过程中将环形片613和联轴器612向上提起，使得联轴器612与安装轴69分离，从而使得安装轴69、第二锥齿轮610、第一锥齿轮68和第一丝杠67停止转动；伸缩柱63和支架64不再发生水平移动，橡胶滚筒65不再向保险杠后端面增加压力。此时，压力传感器测得的压力大小即为保险杠产生形变瞬间受到的压力大小。检测结束将保险杠拆卸后，通过复位弹簧625的弹力作用推动限位块624和顶杆622向下移动恢复至原位，密封柱619也同步水平移动恢复原位。

在本实施例中，第二固定机构4数量为二，且对称分布在第一滑槽31上下两边。第二固定机构4包括第二滑槽41、滑动板42、l型板43、滑块44、第二丝杠45、圆锥块46、圆筒47和第二双向丝杠48。第二滑槽41水平开设在竖直板2上，第二滑槽41内左右对称滑动配合有两个滑动板42。滑动板42的后端面上竖直滑动配合有l型板43，l型板43有平板和竖板组成。l型板43的平板上沿前后方向滑动配合有滑块44，l型板43的平板内部水平转动安装有第二丝杠45，第二丝杠45贯穿滑块44并与滑块44通过螺纹转动配合。滑块44的前端面上水平固定安装有圆锥块46。l型板43的竖板后端面上水平固定安装有与圆锥块46位置对应的圆筒47。第二滑槽41内水平转动安装有贯穿滑动板42且与滑动板42螺纹配合的第二双向丝杠48。通过转动第二双向丝杠48调整两个滑动板42的位置，并调整l型板43的高度，使得圆锥块46与保险杠撑条上的螺孔对齐。通过转动第二丝杠45带动滑块44和圆锥块46水平前后移动，在此过程中圆锥块46插入保险杠撑条上的螺孔，直至圆锥块46端部插入圆筒47并将保险杠的撑条压紧在圆筒47的端面上，实现对保险杠水平方向和前后方向的限位，确保检测过程中保险杠不会发生偏移，提高了检测的精度。

在本实施例中，安装板61后端面上水平固定安装有位于弧形板5后方的弧形齿条7。基板1上表面固定安装有支撑台。支撑台顶面竖直转动安装有与弧形齿条7相互啮合的齿轮8。支撑台顶面安装有与齿轮8上的传动齿相互配合的弹性卡块9。通过转动齿轮8带动弧形齿条7和检测机构6整体沿着弧形板5水平移动，以调节检测机构6向保险杠施加压力的位置。将检测机构6位置调整好后，通过弹性卡块9卡住齿轮8上的传动齿，以对齿轮8和弧形齿条7进行固定，确保检测过程中检测机构6的水平位置不会发生移动，从而提高检测的精度。

如图10所示，本实施例还提供了一种汽车保险杠整体物理性能碰撞试验方法，采用上述汽车保险杠整体物理性能碰撞试验系统配合完成，所述方法包括以下步骤：

步骤一、固定汽车保险杠：通过第一固定机构3对汽车保险杠横梁上u型槽的顶面和底面进行支撑，从而对横梁及保险杠整体进行竖直方向的限位。通过将第二固定机构4的圆锥块插入汽车保险杠撑条的螺孔内，对保险杠撑条及保险杠整体进行水平方向的限位。

步骤二、调整加压角度：通过转动齿轮8带动弧形齿条7和检测机构6水平移动，将检测机构6调整至预定的加压位置后，通过弹性卡块9对齿轮8进行固定。转动转轴615和螺纹套620，直至橡胶块621贴合到保险杠前端面上。

步骤三、加压检测并记录：通过电机611驱动伸缩柱63推动橡胶滚筒65向保险杠后端面施加不断递增的压力。当保险杠产生形变时，水平杆623将环形片613和联轴器612向上抬起，伸缩柱63不再通过橡胶滚筒65继续向保险杠后端面增加压力，此时显示屏上显示的数值即为保险杠产生形变瞬间受到的压力大小，记录即可。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。