一种整车与不平路面碰撞冲击破坏力的测量装置的制作方法

1.本技术实施例涉及汽车发动机技术领域，尤其涉及一种整车与不平路面碰撞冲击破坏力的测量装置。


背景技术：

2.在汽车发动机上,有些零件是未紧固且可以进行有限自由移动的,比如有气门间隙的气门链系统,当气门链系统不是压紧气门状态时,其推杆、摇臂是松动状态，可以有限自由移动；或者比如对于使用气门桥的部分四气门发动机，当气门链系统不是压紧气门状态时,其气门桥也是松动状态，也可以有限自由移动。当推杆、挺柱、气门桥等零件处于松动状态时，如果整车与不平路面发生碰撞，则推杆、挺柱、气门桥等可自由移动的零件就会与摇臂等固定零件发生碰撞。汽车在道路上高速行驶,轮胎难免会与道路上的凹坑、凸台、石头、台阶发生碰撞，当受到碰撞时，产生的冲击力会以碰撞点为中心向外扩散并传递到汽车的司机、乘员及汽车的各零件上。
3.当汽车碰到障碍或急刹车时会突然停止，而车内未固定的人或者零件会由于惯性保持原有运动，人就会与车内物品碰撞，严重的甚至会飞出车外，瞬间的高速碰撞会产生应力及变形，并以波的形式在零件中传播，使零件受到影响，严重的会损坏零件，导致零件失效出现故障。目前需要提供一种可以用于测试汽车与不平路面发生碰撞后产生的冲击破坏力的测试工具，以便预测发动机松动零件与紧固零件碰撞时受到碰撞冲击时的影响，提高汽车的高速安全行驶系数。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种整车与不平路面碰撞冲击破坏力的测量装置，用于当整车与不平路面碰撞或急刹车时，预测发动机松动零件与紧固零件碰撞时紧固零件受到的碰撞冲击力。
5.为实现上述方案，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种整车与不平路面碰撞冲击破坏力的测量装置，包括：
7.底座、支撑架、摇臂轴、测力线、摇臂、飞块、飞块杆、限位杆以及弹簧；
8.所述支撑架固定在所述底座上，所述摇臂通过所述测力线悬挂于所述支撑架上，并通过所述摇臂轴与所述支撑架连接；
9.所述摇臂包括碰撞端和测力端，所述限位杆和所述飞块杆安装于所述底座上，所述限位杆固定于所述测力端下方，所述飞块杆固定于所述碰撞端下方，所述飞块活动套接于所述飞块杆上；
10.所述弹簧安装于所述限位杆和所述摇臂轴之间，所述弹簧的一端与所述摇臂固定连接，另一端与所述底座固定连接；
11.当所述摇臂的碰撞端在不被碰撞时，所述测力线垂直于所述摇臂。
12.可选的，所述飞块活动套接于所述飞块杆上包括：
13.所述飞块设置有内腔，所述内腔直径大于所述飞块杆的外径，所述内腔用于使所述飞块沿所述飞块杆做轴向移动但不脱离所述飞块杆。
14.可选的，所述飞块杆顶部与所述碰撞端设置有间隙，所述限位杆的顶端与所述测力端设置有间隙，所述限位杆用于限制所述摇臂的转动角度。
15.可选的，所述限位杆和所述飞块杆安装于所述底座上包括：
16.所述限位杆和所述飞块杆的底部均通过螺纹固定连接于所述底座上。
17.可选的，所述支撑架包括设置于顶部的悬挂梁和各设置于两侧的第一支撑梁和第二支撑梁，所述悬挂梁上和所述摇臂上各设置有若干个连接部件，所述若干个连接部件用于固定连接所述测力线。
18.可选的，所述第一支撑梁的中部设置有方孔，所述方孔直径大于所述摇臂直径，所述摇臂通过所述方孔穿过所述第一支撑梁，所述摇臂的中部开设有通孔，所述摇臂轴通过所述通孔贯穿所述摇臂，所述通孔与所述摇臂轴之间的接触面光滑并设置有间隙。
19.可选的，所述若干个连接部件为挂环或挂钩或螺纹孔。
20.可选的，所述摇臂是硬质杆。
21.可选的，所述支撑架的材质为刚性材质。
22.可选的，所述飞块是圆帽形的金属块，所述飞块杆是圆柱形杆。
23.在以上技术方案中，将测量装置安装紧固在整车或发动机需测试位置上，当整车或发动机发生碰撞时，摇臂的碰撞端会受到飞块瞬间的碰撞冲击，摇臂的测力端会向限位杆一侧转动，从而使测力线受到摇臂测力端的拉力，依据测力线发生塑性变形伸长量与拉力关系曲线来判断发生碰撞时测力线受到的等效拉力，并按杠杆原理计算出碰撞端的等效碰撞冲击力。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
25.图1为本技术实施例提供的一种整车与不平路面碰撞冲击破坏力的测量装置的一个结构示意图；
26.图2为本技术实施例提供的一种整车与不平路面碰撞冲击破坏力的测量装置的一个右视图。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的实用新型内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的实用新型的解决
方案所必需的。
29.本技术实施例提供了一种整车与不平路面碰撞冲击破坏力的测量装置，用于测量研究整车与不平路面碰撞或急刹车时，以便预测发动机松动零件与紧固零件碰撞时紧固零件受到碰撞冲击力的影响。
30.请参阅图1和图2，图1为本技术实施例提供的一种整车与不平路面碰撞冲击破坏力的测量装置的一个结构示意图，包括：底座1、支撑架2、摇臂轴3、测力线4、摇臂5、飞块6、飞块杆7、限位杆8以及弹簧9；支撑架2固定在底座1上，摇臂5通过测力线4悬挂于支撑架2上，并通过摇臂轴3与支撑架2连接；摇臂5包括碰撞端51和测力端52，限位杆8和飞块杆7安装于底座1上，限位杆8固定于测力端52下方，飞块杆7固定于碰撞端51下方，飞块6活动套接于飞块杆7上；弹簧8安装于限位杆8和摇臂轴3之间，弹簧8的一端与所述摇臂5固定连接，另一端与底座1固定连接，当摇臂5的碰撞端51在不被碰撞时，测力线4垂直于所述摇臂5。
31.通过底座1可以将该整个测量装置固定在整车或者发动机零件上，支撑架2是固定连接在底座1上，测力线4固定绑紧在摇臂5和支撑架2的顶侧之间，该摇臂5通过摇臂轴3固定连接在支撑架2与底座1之间，该摇臂5包括碰撞端51和测力端52，飞块杆7位于碰撞端51下方，在飞块杆7上活动套接有飞块6，飞块6用于模拟汽车上的松动零件，飞块6对碰撞端51进行碰撞冲击，摇臂5可参考发动机受碰撞冲击的零件设计，比如参考发动机的进排气摇臂的长宽高、碰撞面形状及大小及材料等设计，飞块6的质量设计可参考发动机松动零件如推杆、挺柱、气门桥等的实际质量或根据研究需要设定多种需研究的质量，飞块6的碰撞面也可参考发动机松动零件实际形状及大小设计，使碰撞破坏力测试更接近实际情况。测力线4固定在测力端52一侧，在测力端52下方设置有限位杆8，该限位杆8用于对摇臂5的转动角度进行限制，弹簧9安装于限位杆8和摇臂轴3之间，弹簧9的一端与所述摇臂5固定连接，另一端与底座1固定连接，弹簧9是普通弹簧，其一端固定在摇臂5下方，另外一端固定在底座1上，使摇臂5的测力端52受到一个轻微向下拉力作用，以保证摇臂5不会随意转动，其碰撞端与飞块6之间的间隙在非碰撞状态下不变。
32.需要说明的是，测量时按设定好的特定要求运行，特定要求可以是测试整车以一定速度通过设定好的障碍如台阶、凹坑、斜坡等等，或者是急加速或及刹车等车况，运行结束后停车，观察测力线4发生塑性变形的的伸长量。另外，测力线4是用专业设备测量标定好的金属线或杆，如钢丝线、螺栓，也可以是非金属材料的线或杆，比如塑料线、棉线等。在使用该测量装置之前，需要先通过专业设备测量出测力线4的发生塑性变形的伸长量与所受拉力之间的关系曲线及拉断测力线时的测力线4所受拉力的临界值。
33.另外，如果是在测试车辆上水平安装本测量装置时，飞块6只能在垂直方向运动，测量的是摇臂5垂直方向的碰撞冲击力；如果垂直安装本测量装置时，飞块6只能在水平方向运动，测量的是摇臂5水平方向的碰撞冲击力。除了垂直及水平方向安装，也可以根据需要或安装面实际情况斜向安装。当需要测量多处时，也可以多处安装。根据需要，也可以一次安装多个有不同型号测力线4的本测量装置，用于减少测量试验次数；或者一次安装多个同一型号测力线4的本实用新型装置，用于验证测量数据的重复性及精准性。
34.在本实用新型实施例中，飞块6设置有内腔，该内腔直径大于飞块杆6的外径，该内腔用于使飞块6沿飞块杆7做轴向移动但垂直飞块杆7方向移动受限，发生碰撞时飞块6不会脱离飞块杆7。飞块杆7顶部与碰撞端51设置有间隙，限位杆8的顶端与测力端52设置有间
隙，限位杆8用于限制摇臂5的转动角度。正常情况下，由于限位杆8的限位作用，摇臂5的碰撞端51不能向上转动角度过大，飞块6只能在摇臂5及飞块杆7之间运动，不能脱离飞块杆7。
35.在本实用新型实施例中，限位杆8和飞块杆7的底部均通过螺纹固定连接于底座1上。当需要时，可适当转动飞块杆7，通过螺纹调整飞块杆7的高度进而调整飞块杆7与摇臂5之间的间隙或者可适当转动限位杆8，通过螺纹调整限位杆8的高度进而调整限位杆8与摇臂之间的间隙。飞块6与摇臂5之间有一定间隙，该间隙可参考发动机气门间隙设置，限位杆8与摇臂5有一定间隙，当摇臂5转动到与限位杆8无间隙时，摇臂5就受限不能继续转动。
36.在本实用新型实施例中，所述支撑架2包括设置于顶部的悬挂梁21和各设置于两侧的第一支撑梁22和第二支撑梁23，悬挂梁21上和摇臂5上各设置有若干个连接部件，若干个连接部件用于固定连接测力线4。若干个连接部件为挂环或挂钩或螺纹孔。通过该若干个连接部件可以改变测力线4到摇臂5支点的距离，获取多个测量结果。
37.需要说明的是，在碰撞端5受到相同冲力时，越靠近摇臂5测力端52端面方向的测力线4，测力线4到到支点的距离越大，所以其受到的拉力则越小。不断调整测力线4并进行测量，直到测力线4在碰撞后未发生断裂，在未断裂状态下继续微调，使测力线4在碰撞后未断裂但发生了塑性变形，即测力线4的长度伸长，这时可以通过已标定出来的测力线4发生塑性变形的临界值，塑性变形伸长量与拉力关系曲线来判断碰撞时测力线4受到的等效拉力，并按杠杆原理计算出碰撞端51的等效碰撞冲击力。由于摇臂5的支点是其重心位置,所以碰撞时,摇臂5自身由于碰撞产生的冲击力会集中作用在支撑点处并被支撑点产生的反向作用力抵消掉,不会对本实用新型装置的测量产生影响,从而保证了本实用新型装置测量的准确性。为保证测量的有效性，可以安排重复多次甚至按一定规范进行碰撞冲击可靠性、耐久性测试。
38.在本实用新型实施例中，第一支撑梁52的中部设置有方孔，方孔直径大于摇臂5直径，摇臂5通过方孔穿过第一支撑梁52，摇臂5的中部开设有通孔，摇臂轴3通过通孔贯穿摇臂5，通孔与摇臂轴3之间的接触面光滑并设置有间隙，为了减小摇臂轴3与通孔之间的摩擦力，也可以在通孔与摇臂轴3之间涂抹润滑油，使摇臂5更能轻松的以摇臂轴3为中心转动。
39.在本实用新型实施例中，该测量装置的支撑架2和摇臂5的材质均是硬质不易发生形变的材料，比如摇臂5是硬质杆，支撑架2的材质为刚性材质，飞块6是圆帽形的金属块，飞块杆7是圆柱形杆，以便更准确的获取测量结果。
40.需要补充说明的是，装配好该测量装置，将合适类型或型号的测力线4固定在该测量装置上，在紧固测力线4时，需尽量保证摇臂5与支撑架2的悬挂梁21平行，把摇臂5看成是杠杆，则其支点在摇臂轴3位置，支点也相当于摇臂5的重心位置，一般从靠近摇臂5的支点也就是靠近摇臂轴3的位置开始安装测力线4。设飞块6与摇臂5的碰撞端51碰撞产生的碰撞冲击力为f
碰
，碰撞端到支点的距离为l
碰
，碰撞时测力线4的拉力为f
拉
，测力线4到支点的距离为l
拉
，则根据杠杆原理，碰撞瞬间有f
碰
l
碰
＝f
拉
l
拉
，也就是f
拉
＝f
碰
l
碰
/l
拉
。所以碰撞时，测力线4所受的拉力是碰撞冲击力乘以碰撞端52到支点距离与测力线4到支点的距离。由于碰撞端51到支点距离大于测力线4到支点的距离，所以测力线4所受的拉力比实际产生的碰撞冲击力要大，从而放大了冲击力，减少了冲击力测量的难度，增加了测量的准确性。
41.另外，测量摇臂5的测力端52最外沿处到支撑架2的悬挂梁21的距离l1，摇臂5与支撑架2的悬挂梁21平行时，这个l1与测力线4的长度是相同的。摇臂5的碰撞端51受到冲击
后，如果测力线4的受力是在自身弹性范围内，则碰撞后测量l1不变，如果测力线4的受力超过了自身弹性范围且并没有被拉断，则测力线4会发生塑性变形伸长。设摇臂5最外沿到支点的距离是l
外
，测力线4在摇臂5上的固定点到支点的距离为l
拉
，碰撞端51受冲击后测力线4会发生塑性变形，测力线发生塑性变形状态下，假设伸长量为l
测力线伸长
，测量摇臂5的测力端52最外沿处到支撑架2的悬挂梁21的距离l2，根据三角形的相似准则，有摇臂5的测力端52最外沿处到支撑架2的悬挂梁21的距离增加量l＝l
2-l1＝l
测力线伸长
l
外
/l
拉
，所以碰撞时测力线4发生塑性变形后，摇臂5的测力端52最外沿处到支撑架2的悬挂梁21的距离增加量等于测力线4的伸长量乘以摇臂5的测力端52最外沿到支点的距离与测力线4到支点的距离的比值。由于摇臂5的测力端52最外沿到支点的距离大于测力线到支点距离，从而放大了测力线4的塑性变形伸长量，减少了测力线4的塑性变形伸长量测量的难度，从而增加了测量的准确性。
42.另外,本测量装置测量的是碰撞冲击时的等效碰撞冲击力而不是实际的碰撞冲击力。实际的碰撞冲击力并不是一个恒定值，而是随时间变化，碰撞开始时到结束的过程是从小变大变化的，到了峰值再下降，呈山峰状。而测力线4的受力发生断裂或塑性变形是在碰撞冲击产生的应力波作用下发生的，其受力并不是均匀一致的，应力波到达的地方有受力，应力波未到达的地方是无受力的，而应力波叠加的地方则受力加倍。当摇臂5由于碰撞冲击拉动测力线4时，紧固在摇臂5上的测力线4最下端部分首先受到冲击力的作用而产生应力及变形，这个应力及变形会以波的形式向上传播，到达测力线4最顶端则会反射，反射波与入射波叠加后应力会加倍，从而在入射波与反射波叠加，应力加倍的地方更容易断裂,也就是测力线4受到的碰撞冲击力与碰撞端51受到的碰撞冲击力不是相等的,也不是线形比例关系。应力波在杆或线内的传播有损失，反射时有损失，反射时方向与入射方向可能不是完全相反，有部分波到达杆或线的边缘处也会反射叠加等等因素，使应力波在有限长度杆及线内的传播及反射叠加计算非常复杂，所以测力线4断裂或发生塑性变形时，其断裂处或塑性变形处受到的应力与冲击刚开始时，摇臂5拉动测力线4产生的应力并不是相等的，会更大，但也不一定是2倍关系，有可能更大，也有可能更小。故本测量装置可以用于研究整车与不平路面碰撞或急刹车时，整车及发动机上松动零件碰撞冲击紧固零件，对紧固零件及其紧固装置的碰撞冲击力。
43.在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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，仅用于说明各部件或组成部分之间的相对位置关系，并不特别限定各部件或组成部分的具体安装方位。
44.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
45.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
46.此外，在本技术中所附图式所绘制的结构、比例、大小等，均仅用于配合说明书所
揭示的内容，以供本领域技术人员了解与阅读，并非用于限定本技术中可实施的限定条件，故不具有技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均仍应落在本技术所揭示的技术内容涵盖的范围内。