一种后竖拉杆测试系统的制作方法

1.本发明涉及车辆零部件测试技术领域，尤其涉及一种后竖拉杆测试系统。


背景技术：

2.后竖拉杆是车辆多连杆悬架中重要的零部件，主要包括杆体结构、衬套以及球销，传统方案中，对于后竖拉杆总成的耐久测试多为单轴或双轴加载方案，通过向后竖拉杆加载周期性载荷谱信号实现检测。实车分析后竖拉杆在车辆行驶中主要受到扭转、摆动、轴向三个方向的力或力矩影响，但上述方案所采用载荷类型及加载方向较为单一，无法模拟出后竖拉杆在实际使用过程中的真实受力和运动姿态，导致测试不够精确。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供后竖拉杆测试系统，以解决现有技术中，后竖拉杆测试无法模拟真实受力和运动姿态，导致测试不够精确的技术问题。
4.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
5.提供一种后竖拉杆测试系统，用于测试后竖拉杆，所述后竖拉杆包括杆体、位于所述杆体一端的球销以及位于所述杆体另一端的衬套，其特征在于，包括：
6.球销加载夹持夹具，用于固定所述球销；
7.单轴加载夹持夹具，用于固定所述衬套；
8.第一线性加载模块，用于向所述球销加载夹持夹具加载第一方向直线载荷；
9.第二线性加载模块，用于向所述球销加载夹持夹具加载第二方向直线载荷；
10.加载约束模块，包括轴线方向为第三方向的加载约束机构，所述加载约束机构的末端转动安装于所述球销加载夹持夹具；
11.扭转加载模块，用于向所述单轴加载夹持夹具加载扭转载荷。
12.进一步地，所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向之间两两相互垂直。
13.进一步地，所述球销加载夹持夹具包括多轴加载夹持架，所述多轴加载夹持架内设有可供所述球销插入固定的空腔；
14.所述第一线性加载模块、所述第二线性加载模块以及所述加载约束模块均连接至所述多轴加载夹持架。
15.进一步地，所述多轴加载夹持架上设有朝向相互垂直的第一连接支耳和第二连接支耳；
16.所述第一连接支耳内安装有第一加载连接头，所述第一连接支耳外转动安装有加载约束头；所述第二连接支耳内安装有第二加载连接头；
17.所述第一线性加载模块连接至所述第一加载连接头，所述第二线性加载模块连接至所述第二加载连接头，所述加载约束机构连接至所述加载约束头。
18.进一步地，所述加载约束头为球面型转动连接结构。
19.进一步地，所述第一线性加载模块包括第一伺服电动缸和第一加载连接机构，所
述第一加载连接机构的一端连接至所述第一伺服电机的输出端，所述第一加载连接机构的另一端连接至所述第一加载连接头。
20.进一步地，所述第二线性加载模块包括第二伺服电动缸和第二加载连接机构，所述第二加载连接机构的一端连接至所述第二伺服电机的输出端，所述第二加载连接机构的另一端连接至所述第二加载连接头。
21.进一步地，所述第一连接支耳具有第一安装孔，所述加载约束头包括设有穿过所述第一安装孔的约束螺杆和用于固定所述约束螺杆的约束螺帽，所述第一加载连接头的端部设有套设于所述约束螺杆上的关节轴承。
22.进一步地，所述单轴加载夹持夹具包括基板和安装于所述基板上的两安装臂，所述衬套插入两所述安装臂之间进行固定；所述基板所在平面与所述杆体平行，所述扭转加载模块连接至所述基板。
23.进一步地，所述扭转加载模块包括依次连接的伺服电机、减速机、联轴器、扭矩传感器、角度传感器和传动机构，所述传动机构连接至所述基板。
24.进一步地，所述后竖拉杆测试系统还包括环境箱，所述环境箱包括箱体、温湿度控制模块、泥浆喷射控制模块、臭氧老化作用模块。
25.进一步地，所述后竖拉杆测试系统还包括上位机和与所述上位机连接的控制器，所述控制器连接至所述环境箱、所述第一线性加载模块、所述第二线性加载模块、所述扭转加载模块。
26.本发明提供的后竖拉杆测试系统的有益效果在于：
27.采用本发明中的后竖拉杆测试系统，通过第一线性加载模块或第二线性加载模块向后竖拉杆加载直线载荷，并由加载约束模块限制其他自由度，可以进行单向载荷测试；也可通过第一线性加载模块、第二线性加载模块以及扭转加载模块加载不同方向不同类型的载荷，并由加载约束模块限制其他自由度，以进行多轴周期性或随机载荷谱加载，使得测试能够覆盖单轴到多轴的载荷谱加载，并且根据实际需要自由进行切换，从而实现道路模拟测试或损伤等效于路试的周期性载荷信号测试，测试能真实模拟实车中后竖拉杆的受力和运动姿态，能够对后竖拉杆衬套及杆体结构进行快速考核，在提高了测试效率的基础上，提高了测试的精度。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为后竖拉杆测试系统的整体结构示意图；
30.图2为图1中后竖拉杆测试系统的局部放大示意图；
31.图3为后竖拉杆与夹持夹具的整体结构示意图；
32.图4为图3的爆炸示意图；
33.图5为球销加载夹持夹具的爆炸示意图；
34.图6为扭转加载模块的结构示意图；
35.图7为第一线性加载模块的结构示意图；
36.图8为加载约束模块的结构示意图。
37.其中，图中各附图标记：
38.01-扭转加载模块；1-伺服电机；2-减速机；3-联轴器；4-扭矩传感器；5-角度传感器；6-传动支撑机构；
39.7-单轴加载夹持夹具；71-基板；72-安装臂；8-后竖拉杆；81-球销；82-衬套；9-球销加载夹持夹具；91-多轴加载夹持架；911-第一连接支耳；912-第二连接支耳；92-圆环管垫；93-压紧盖板；94-紧固螺栓；95-紧固螺钉；96-加载约束头；97-加载连接头；971-第一加载连接头；972-第二加载连接头；
40.02-第一线性加载模块；10-第一加载连接机构；11-第一伺服电动缸；12-固定立柱；13-加载约束机构；03-第二线性加载模块；14-第二加载连接机构；15-第二伺服电动缸；16-控制器；17-上位机；18-环境箱。
具体实施方式
41.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
42.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
43.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
44.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
45.请一并参阅图1至图8，现对本发明实施例提供的后竖拉杆测试系统进行说明，后竖拉杆测试系统用于测试后竖拉杆8。后竖拉杆8包括杆体，在杆体的一端设有球销81，杆体的另一端设有衬套82。
46.后竖拉杆测试系统具体包括：球销加载夹持夹具9、单轴加载夹持夹具7、第一线性加载模块02、第二线性加载模块03、加载约束模块以及扭转加载模块01。其中，球销加载夹持夹具9用于固定球销81，单轴加载夹持夹具7用于固定衬套82，球销加载夹持夹具9与单轴加载夹持夹具7二者配合构成用于将后竖拉杆8固定的专用工装。
47.第一线性加载模块02用于向球销加载夹持夹具9加载第一方向直线载荷，第二线性加载模块03用于向球销加载夹持夹具9加载第二方向直线载荷；加载约束模块包括轴线方向为第三方向的加载约束机构13，加载约束机构13的末端转动安装于球销加载夹持夹具9。
48.扭转加载模块01用于向单轴加载夹持夹具7加载扭转载荷。
49.在使用本实施例中的后竖拉杆测试系统对后竖拉杆8进行测试前，将后竖拉杆8装入专用工装，也即将球销81固定至球销加载夹持夹具9，并将衬套82固定至单轴加载夹持夹具7。此时，可以通过第一线性加载模块02、第二线性加载模块03向后竖拉杆8施加两个直线方向的载荷，并通过扭转加载模块01加载扭转载荷，且在施加载荷的同时，由加载约束机构13限制后竖拉杆8的非目标方向运动，以约束后竖拉杆8的多余自由度，通过设定载荷的类型和时间，即可对后竖拉杆8进行测试，并可增加适配环境箱18，提供样件所需的温湿度、泥浆、老化等环境条件。
50.后竖拉杆测试系统可以进行单轴加载测试或者多种轴加载测试：
51.(1)后竖拉杆测试系统可以进行单轴加载测试，即只通过第一线性加载模块02或第二线性加载模块03向后竖拉杆8加载直线载荷，其他载荷模块均不参与测试，并且由加载约束模块限制其他自由度，实现单方向上施加直线载荷，以根据需要测试单向受力状态下的载荷情况。或者，第一线性加载模块02或第二线性加载模块03不参与测试，由扭转加载模块01施加载荷，测试单向扭转状态下的载荷情况。
52.(2)后竖拉杆测试系统也可以进行多轴加载测试，即第一线性加载模块02、第二线性加载模块03以及扭转加载模块01均参与测试，同时或者按照时间间隔各自对后竖拉杆8施加持续载荷、随时间规律变化的周期性载荷或者随机载荷，同时由加载约束模块限制其他自由度，按测试需求模拟实际行车状态下复杂的载荷情况。
53.因此，采用本实施例中的后竖拉杆测试系统既可以针对性的进行单轴向载荷测试，也可进行多轴随机载荷谱加载，可进行周期性载荷信号或随机载荷谱迭代信号加载，实现道路模拟测试或损伤等效于路试的周期性载荷信号测试，能够真实模拟实车中后竖拉杆8样件的受力和运动姿态，能对后竖拉杆8的衬套82及杆体结构进行快速考核，在开发早期或者针对出现问题进行验证，节约开发周期，在提高了测试效率的基础上，提高了测试的精度。后竖拉杆测试系统的测试能够覆盖单轴到三轴加载，并且根据实际需要自由进行切换，具有试验复现精确、重复性好等特点。
54.可选地，上述的第一方向、第二方向、第三方向之间两两相互垂直，构成直角坐标系中的三个坐标方向，以模拟后竖拉杆8实际的受力载荷方向，可以实现对后竖拉杆8三轴解耦合的模拟加载测试。
55.可选的，如图4和图5所示，本实施例中的球销加载夹持夹具9包括多轴加载夹持架91，多轴加载夹持架91内设有可供球销81插入固定的空腔，第一线性加载模块02、第二线性加载模块03以及加载约束模块均连接至多轴加载夹持架91。后竖拉杆8的球销81插入多轴加载夹持架91的空腔后，与多轴加载夹持架91相互固定，由于球销81插入多轴加载夹持架91的内部，因此多轴加载夹持架91受到的各方向的载荷能够均匀的传递至球销81，实现固定和传递载荷与运动的作用。
56.可选的，如图4和图5所示，多轴加载夹持架91的一侧设有连通至其空腔的开口，球销加载夹持夹具9还包括压紧盖板93、多个圆环管垫92以及多个紧固螺栓94。压紧盖板93具有中心孔，球销81插入空腔安装到位后正对中心孔。从中心孔中穿入球销81的螺纹轴，穿过开口进入空腔并插入球销81进行定位。在压紧盖板93的四周有多个锁紧孔，下方设置的两紧固螺栓94依次穿过压紧盖板93上的锁紧孔、圆环管垫92，两紧固螺栓94的末端穿过多轴
加载夹持架91上的通孔后通过螺母锁紧，上方设置的两紧固螺钉95穿过压紧盖板93后直接旋入多轴加载夹持架91上的螺纹孔内固定，共同配合进而锁紧球销81螺纹轴与压紧盖板93，最终实现球销81结构的夹持固定，能满足在疲劳试验中不会松动的要求，提高试验复现精度。
57.可选的，如图4和图5所示，本实施例中的多轴加载夹持架91整体呈四棱柱状，在多轴加载夹持架91相邻的两各侧面上分别设有第一连接支耳911和第二连接支耳912，第一连接支耳911和第二连接支耳912的朝向相互垂直。在第一连接支耳911内安装有第一加载连接头971，第一连接支耳911外转动安装有加载约束头96，在第二连接支耳912内安装有第二加载连接头972，第一加载连接头971、第二加载连接头972和加载约束头96之间两两相互垂直。第一线性加载模块02连接至第一加载连接头971，第二线性加载模块03连接至第二加载连接头972，加载约束机构13连接至加载约束头96，共同对多轴加载夹持架91施加载荷进行测试。其中，多轴加载夹持架91的尺寸可根据球销81的尺寸进行专门的设计，以确保配合精度。
58.可选的，如图4和图5所示，本实施例中的加载约束头96为球面型转动连接结构，在多轴加载夹持架91受载荷后位置移动时，球面型转动连接结构可以转动倾斜但无法脱离，依然可以保证加载约束机构13轴线方向上的约束自由度，限制后竖拉杆8的非目标运动，也防止后竖拉杆8受到额外扭矩影响。球面型转动连接结构具体可以由万向节、球形关节、关节轴承等结构实现，具体不做赘述。多轴加载夹持架91连接支耳安装加载连接头97，加载连接头97选用标准件杆端关节轴承，可绕连接螺栓轴线转动，连接支耳的安装螺栓轴线为垂直设计，根据加载运动方向选择相应连接支耳的开口方向以保证运动不干涉，使得载荷施加准确，加载连接头97的螺纹轴部与第一线性加载模块02、第二线性加载模块03的加载连接机构连接。
59.可选的，如图4和图5所示，第一连接支耳911具有第一安装孔，加载约束头96包括设有穿过第一安装孔的约束螺杆和用于固定约束螺杆的约束螺帽，第一加载连接头971端部设有套设于约束螺杆上的关节轴承。约束螺杆与约束螺帽配合固定在第一连接支耳911上，从而将加载约束头96固定，与此同时，第一加载连接头971端部的关节轴承套设在约束螺杆上，实现与第一连接支耳911的固定，并且保证了加载约束头96与第一加载连接头971相互垂直。约束螺杆的轴线为垂直设计，根据加载运动方向选择相应连接支耳的开口方向以保证运动不干涉，使得载荷施加准确。第一加载连接头971端部设置的关节轴承能够在多轴加载夹持架91受载荷后位置移动时，依然保证第一加载连接头971与多轴加载夹持架91相互连接固定，保证后竖拉杆8最大范围运动的无干涉，并消除额外方向力及力矩影响。在本实施例中，第二加载连接头972与第二连接支耳912的固定方式，与第一加载连接头971的固定方式相似，同样设置了对应固定第二连接支耳912的螺杆、螺帽，然后通过关节轴承套设在螺杆上的方式与第二连接支耳912固定连接，具有相同的技术效果。在其他的实施例中，第二加载连接头972也可以采用其他的固定方式，例如，可通过球形关节与第二连接支耳912固定等。
60.可选的，如图1至图4所示，本实施例中的单轴加载夹持夹具7包括基板71和安装于基板71上的两安装臂72，衬套82插入两安装臂72之间进行固定；基板71所在平面与杆体平行，也即图示中的竖直平面，扭转加载模块01连接至基板71。基板71承载扭转载荷后在竖直
平面内转动，通过安装臂72将扭转载荷传递至衬套82。单轴加载夹持夹具7是针对衬套82开发的通用夹具工装，通用化的球销加载夹持夹具9根据球销结构专门设计，无需拆除注塑一体球销81座，避免破坏后竖拉杆8样件的结构，保证试验结果不受影响，并满足测试中夹持不松动与安装拆卸便捷要求，且适用于不同车型后竖拉杆8的尺寸、安装臂72的距离以及长度，均可根据需要进行设计，以满足不同的后竖拉杆8测试。
61.可选的，如图6所示，本实施例中的扭转加载模块01包括伺依次连接的服电机1、减速机2、联轴器3、扭矩传感器4、角度传感器5和传动机构，传动机构连接至基板71。伺服电机1通过方形法兰与减速机2连接，扭矩传感器4通过联轴器3与减速机2连接，并一起固定于工作台。伺服电机1、扭矩传感器4与角度传感器5组成闭环控制模式，精确实现后竖拉杆8的摆动或扭转加载运动。伺服电机1输出转矩，经减速机2减速后通过联轴器3输出至基板71，并且通过扭矩传感器4检测扭矩，通过角度传感器5获得转动角度，二者建立关系即可获得后竖拉杆8的受力变形情况，使得用户根据检测数据对扭转载荷进行调节，以满足测试需求。在其他的实施例中，也可以液压扭转作动器替代伺服电机1实现扭矩输出。
62.可选的，本实施例中的扭转加载模块01还包括传动支撑机构6，传动支撑机构6本身为支架结构，传动支撑机构6开设有安装孔，扭矩传感器4通过花键与传动支撑机构6连接，传动支撑机构6通过传动机构(例如转动连接盘)与安装夹持模块连接，具体连接在本实施例中的基板71上。传动支撑机构6下端设有支脚，安装在工作台上，实现对整个单轴加载夹持夹具7的支撑和固定。本实施例中，传动机构为转动连接盘仅为示例性说明，在其他的实施例中，传动机构也可以为法兰盘，或者螺栓。
63.可选的，如图1和图7所示，本实施例中的第一线性加载模块02包括第一伺服电动缸11和第一加载连接机构10，第一加载连接机构10的一端连接至第一伺服电动缸11的输出端，第一加载连接机构10的另一端连接至第一加载连接头971，由第一伺服电动缸11输出直线载荷，通过第一加载连接机构10、第一加载连接头971最终传递至后竖拉杆8的球销81上。第一加载连接机构10中的接连杆为加载传力结构，接连杆是长度根据安装夹持模块运动范围设置，以减小摆角影响。
64.可选的，如图1和图7所示，本实施中的第二线性加载模块03与第一线性加载模块02结构可以完全相同，即第二线性加载模块03包括第二伺服电动缸15和第二加载连接机构14，第二加载连接机构14的一端连接至第二伺服电动缸15的输出端，第二加载连接机构14的另一端连接至第二加载连接头972，由第二伺服电动缸15输出直线载荷，通过第二加载连接机构14、第二加载连接头972最终传递至后竖拉杆8上。在其他的实施例中，也可以采用气缸、直线电机等结构实现第一线性加载模块02的功能，第一线性加载模块02和第二线性加载模块03可以分别采用不同的结构。
65.可选的，如图1和图8所示，本实施例中的加载约束模块包括安装在工作台上的固定立柱12以及转动连接在固定立柱12上的加载约束机构13，加载约束机构13将加载约束头96与固定立柱12连接，限制后竖拉杆8非目标方向的运动。加载约束机构13的连接杆为小直径轻质杆件，长度设置尽可能长，约束多余自由度。
66.可选的，如图1所示，本实施例中的后竖拉杆测试系统还包括环境箱18，环境箱18包括箱体、温湿度控制模块、泥浆喷射控制模块、臭氧老化作用模块，箱体上开设有观察窗。将前述的球销加载夹持夹具9、单轴加载夹持夹具7以及后竖拉杆8结构置入箱体内，箱体上
开设有多个连接孔，以供相关的连接杆、线缆等穿过。通过环境箱18中的温湿度控制模块、泥浆喷射控制模块、臭氧老化作用模块模拟温度、湿度、泥浆喷射、臭氧等环境，可以模拟衬套82周期性老化处理、泥水喷射等工况，模拟真实的使用环境和使用周期，进一部提高对环境模拟的真实度，在更加逼真的环境中测试后竖拉杆8，确保了测试的准确性。
67.可选的，如图1所示，本实施例中的后竖拉杆测试系统还包括上位机17和与上位机17连接的控制器16，控制器16连接至环境箱18、第一线性加载模块02、第二线性加载模块03、扭转加载模块01。模拟加载执行系统、控制器16、上位机17间通过信号线建立连接，以进行实时的测试反馈与控制。在上位机17中运行相应的测试程序、确定测试时的载荷加载方案，并输出指令至控制器16，控制器16在控制环境箱18、第一线性加载模块02、第二线性加载模块03、扭转加载模块01时同步接收各模块的数据，实现闭环测试，更加自动化、智能化的完成整个测试过程。
68.采用本实施例中的后竖拉杆测试系统对后竖拉杆8的测试过程为：
69.确定测试方案，测试方案中包括测试环境(具体包括温度、湿度、泥浆、臭氧)、载荷数量(单轴或多轴载荷)、各载荷类型(持续、按时间规律波动、随机)等，并在上位机17控制界面完成控制程序编写后发送至控制器16实现加载模块目标驱动发送至控制器16。将后竖拉杆8的上端插入多轴加载夹持架91的内部，以使球销81与多轴加载夹持架91相互固定，将后竖拉杆8的下端插入基板71上的两安装臂72之间以使轴套与基板71相互固定。环境箱18接收控制器16的数据以模拟特定的环境。
70.第一线性加载模块02根据控制器16的指令控制第一伺服电动缸11输出相应线性载荷信号，并通过加载连接机构实现后竖拉杆8中球销81端中心绕衬套82轴线摆动至目标角度，后竖拉杆8的衬套82端由单轴加载夹持夹具7夹持，衬套82的金属内管绕轴线转动；第二线性加载模块03根据指令输出相应载荷信号，并通过加载连接机构实现对后竖拉杆8沿杆体方向拉压目标载荷，后竖拉杆8的衬套82端由单轴加载夹持夹具7夹持，衬套82的金属内管限制衬套82拉压作用时进行平动，同时加载约束模块通过加载约束机构13连接到安装夹持模块中，加载约束头96限制后竖拉杆8的横向运动，保证纵向运动载荷与垂向载荷精确作用于后竖拉杆8的考核部位；另外，球销加载夹持夹具9为专用设计工装，配合加载连接机构中的连接杆及加载约束机构13中的约束杆，保证线性加载运动或施加载荷无耦合，载荷作用精准，最终实现对衬套82及杆体结构等考核部位的多轴道路模拟加载测试。
71.扭转加载模块01根据控制器16指令控制伺服电机1输出相应转动或摆动信号，带动相连接的安装夹持模块中后竖拉杆8的衬套82端扭转至目标载荷或角度，同时加载约束模块连接到安装夹持模块中后竖拉杆8的球销81端，以限制后竖拉杆8的横向运动，保证扭转载荷精确作用于后竖拉杆8的衬套82及杆体结构等考核部位。
72.上述的检测过程可以在单轴载荷和多轴载荷之间切换，并且加入了环境影响因素，能够模拟后竖拉杆8实际的受力情况和运动条件，以尽早在测试过程中发现问题，以在开发早期或者针对出现问题进行测试验证，节约开发周期，提高测试效率和精度。
73.上述系统还可扩展应用于其他结构件的多轴考核，提高零部件结构试验能力。结合环境箱18使用提供后竖拉杆8所需的温湿度、泥浆、老化等环境条件对橡胶的衬套82或其他塑料结构考核，并进行全面综合评价。
74.上述系统根据控制模块驱动伺服电动缸或伺服电机1，适配相应载荷传感器完成
闭环控制，具有随机载荷信号控制加载模式，设计连接工装安装固定各模块，系统成本较低，开发周期短，维护保养简单。
75.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。