专利名称：汽车前轮定位快速检测台的制作方法
技术领域：
本实用新型属于车辆性能检测设备领域，涉及一种汽车前轮定位快速綜合检测设备。
背景技术：
众所周知，汽车转向系统技术性能对汽车是非常重要的。转向系统的功能是保证车 辆沿指定线路行驶和车辆转向时操纵灵活、稳定，在这个过程中，转向轮定位角起到了 决定性的作用。汽车车轮定位主要是指前轮定位，部分轿车和货车的后轮也有定位要求， 即四轮定位。前轮定位包括前轮外倾角、前轮前束角、主销后倾角和主销内倾角，是前轴技术状况的重要诊断参数；而后轮定位主要有后轮外倾角、后轮前束角等。汽车转向轮定位角之间协同合作完成了一个又一个的转向动作。每一辆汽车在设计过程中，都要结合自身特点，精确设定该车前轮定位角的活动范围，以使车辆在各种工 况上有良好的表现。如果这几个定位角的协同合作发生了问题，就会导致车辆出现跑偏、 加快轮胎磨损、方向飘忽等故障，增加驾驶难度，影响行车安全。同样，主销内倾角、 前轮外倾角、前轮前束角的变化也会使汽车的操纵稳定性降低。因此，定期对汽车的转 向系统进行检测是十分必要的。目前，国内市场已有多种类型的四轮定位仪，它们能够对车辆进行前轮和后轮的定 位检测。这些四轮定位仪大多分为机械式、光学式、电脑拉线式等，对汽车的各项参数 进行测量校正。它们的测量数据准确，但是这类仪器对单个车辆的测量时间长，短则半 小时，长则达一小时，很显然，这类仪器不适用于各级检测站和交通运管部门。 实用新型内容根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种检测精确， 使用方便，多数据检测一次完成的汽车前轮定位快速检测台。本实用新型解决其技术问题所釆用的技术方案是该汽车前轮定位快速检测台，包 括基架，其特征在于基架上方两側各设置一台架，台架放置在基架导轨上，台架通过 升降装置与卡爪装置相连，卡爪装置上安装传感器，传感器输出端连接检测电路。
卡爪装置包括卡盘和安装在卡盘圆周上的三个卡爪,每两卡爪之间的夹角为120° 。 卡爪装置的作用在与将待测车前车轮卡紧，以便于前束传感器和倾角传感器检測数据。卡爪装置上安装的传感器包括前束传感器和倾角传感器，前束传感器和倾角传感器 的输出端连接检测电路。台架包括底架、中架、上架，底架前后两侧安装有轴承，轴承略高于底架上表面， 中架底部焊接有导轨，导轨与底架的轴承接触连接。中架左右两侧安装有轴承，轴承略高于中架上表面，上架底部焊接有导fL，导轨与 中架的轴承接触连接。上架上设有转角装置，转角装置前方依次设置前轮导向架和滚轮，前轮导向架底部 连接举升气缸。前轮导向架在被检车辆台架之前，由举升气缸举起使被检车辆与之对正， 保证被检车辆前轮能够正确驶向转角装置。转角装置包括转向盘、导向光杠和定位气缸，转向盘和上架之间设置滚动轴承支撑， 转向盘与定位气缸连接，并与导向光杠固定在一起，转角传感器设置在转向盘下方，并 与之同轴连接，转角传感器的输出端连接检测电路。当汽车前轮与转向盘一起旋转一定 角度时，转角传感器检测数据。升降装置包括升降座、垂直丝杠和光杠，垂直丝杠上端设置轴套圆定卡爪装置，下 端固定连接升降座，导向光杠上端穿过卡爪装置，下端与升降座固定连接。光杠可以通 过调节其上的螺栓来锁紧或松开光杠，以便于升降装置控制卡爪装置的升降。检测电路包括模数转换器、处理器、显示器和控制器，前束传感器、倾角传感器和 转角传感器的输出端连接模数转换器的输入端，模数转换器的输出端连接处理器的输入 端，处理器的输出端分别连接显示器和控制器。检测电路将前束传感器、倾角传感器和 转角传感器检测到的数据进行模数转化后，输入处理器进行运算处理，然后将结果通过 显示器显示，或者控制器执行动作。工作原理在轮胎气压达到检测要求的情况下，轮胎的最外缘平面与轮胎的几何中心线所在平 面相互平行，那么轮胎最外缘平面与铅垂线所成的角度可认为是汽车的前轮外倾角。左 右两个前轮的最外缘平面的夹角是前轮前束角。对于主销后倾角和主销内倾角，从立体 几何的角度去分析，在汽车转向轮处于回正状态下，将转向轮向左转动P° ，转向轮 回正后再向右转动e° 。这样，主销后倾角的变化与前轮外倾角的变化成唯t确定的 比例关系；主销内倾角的变化与前轮在汽车前进方向上的角度变化成唯一确定的比例关 系。所谓汽车前进方向的倾角，可以这样来形容，取定一个水平面，这个水平面与汽车 前轮同轴旋转；由于汽车底盘结构的存在，当前轮在旋转一定角度时，被选^l的水平面 不再水平，它与标准水平面的夹角就是汽车前进方向的倾角。计算主销后倾角和主销内倾角的比例关系可以用下列公式来表示 Y= ( a 1-a 2) / (2sine ); (1) 在公式(1)中Y为主销后倾角；0为转向轮旋转过的角度；al为前轮左转P 度时，前轮外倾角的角度；a2为前轮右转e度时，前轮外倾角的角度。 0= (4>1—4>2) / (2sinP ); (2) 在公式(2)中0为主销内倾角；0为转向轮旋转过的角度；4>1为前轮左转P 度时，前轮前进方向倾角的角度；4>2为前轮右转e度时，前轮前进方向倾角的角度。 前轮外倾角和前轮前束可以直接测量得到，主销后倾角和主销内倾角需通过汽车前 轮外倾角和前进方向的倾角间接测得。与现有技术相比，本实用新型汽车前轮定位快速检测台所具有的有益效果是通过 在检测台架的上架上设置带有前束传感器和倾角传感器的卡爪装置，以及带有转角传感 器的转角装置，并且卡爪装置可以通过升降装置实现升降，前束传感器、倾角传感器和 转角传感器检测到的数据输出到检测电路进行处理运算，得到汽车前轮的各项检测数 据。整个检测过程简单方便可靠，准确性和精确性高，检测速度大大提高，紧为几分钟， 效率提高了3-5倍。
图1是本实用新型的主视结构示意图； 图2是图1的俯视图；图3是图1的左视图；图4是本实用新型的基架俯视结构示意图；图5是转角装置结构示意图；图6是图5的仰视图；图7是本实用新型的电路方框原理图；图8是本实用新型的电路原理图。图1-8是本实用新型汽车前轮定位快速检测台的最佳实施例，图1-8中1基架 2
基架导轨 3底架 4中架 5上架 6升降座 7垂直丝杠 8轴套 9卡 盘 10倾角传感器 11转向盘 12滚动轴承 13、 32定位齿条 14、 33锁紧 齿条 15定位气缸 16导向光杠 17、 19轴承 18导轨20减速机21丝杠 22丝母 23 异步电动机 24 滚轮 25前轮导向架 26控制柜 27卡爪 28前束传感器29光杠 30举升气缸 31导向气缸 34轴承座 35转角传 感器36卡爪夹紧气缸37锁紧气缸；R1-R8电阻 Wl-W3电位器 RCNET1阻容网络 Kl-K3按键 Jl-J2接口插件 Ul OP07CP运算放大器 U2 LF353N运算放大器 U3 、 U4 CD4051BE多路选择开关 U5 AD1674JN模数转换器 U6、 UIO、 Ull SN7礼S245N总线收发器 U7 SN7礼S244N总 线驱动器U8 SN74LS377N带使能D触发器U9 SN7礼S175N带清除端D触发器U12 GAL18V10D可编程逻辑芯片 U13 SN7407N同相驱动器。
具体实施方式
以下结合附图1-8对本实用新型作进一步说明如图l-3所示，汽车前轮定位快速检测台机械结构从下部到上部分别为基架l、 底架3、中架4和上架5，底架3、中架4和上架5左右各一个，分别组成左台架、右 台架，并且整体放置在基架1上。控制柜26设置在基架1中部，内部放置部分检测电 路。底架3和中架4连接部位设置可以相互靠锁紧气缸37推动的啮合装置,啮合装置 的锁紧齿条33和定位齿条32分别设置在底架3和中架4上。基架1为整体设备支撑部分，基架1上部设置与底架3相适应的导轨2，使得底架 3可沿导轨2左右运动，从而使左右台架可同时沿导轨2左右移动。在底架3下方设置 挡板，起限位作用，前后各两块，防止台架在导轨2上前后移动。底架3两侧安装有3-5个轴承19，轴承19也可用滚轮代替，轴承19略高于底架3。 中架4底部焊接有导轨18，导轨18与底架3的轴承19接触，使中架4可沿导轨18左 右移动，移动的间隙可以通过底架3和中架4之间设置的挡板限定。底架3和中架4之 间可以设置2-6条弹簧起到运动时的缓冲作用。底架3和中架4连接部位分别设置靠锁 紧气缸37推动的锁紧齿条33和定位齿条32。底架3和中架4相对移动后可以通过锁 紧齿条33和定位齿条32啮合固定，从而使底架3与中架4锁紧防止移动。中架4与上架5的联结关系与底架3和中架4之间的联接类似，限位、缓冲、锁紧
过程相同。中架4上的轴承17在左右槽钢上，相对移动方向为前后方向，锁紧齿条M 和定位齿条13分别设置在中架4和上架5左右方向各一个。上架4主要部分包括转角装置、卡爪装置、卡爪夹紧气缸36、转角传慼器35、倾 角传感器IO、前束传感器28、前轮导向架25和升降装置，升降装置包括垂直方向的丝 杠7、光杠29和手摇手柄，通过调节轴套8上的螺栓来锁紧或松开光杠29。卡爪装置 由升降装置来调节高度。升降座6下方有四个轴套套在导向光杠16上。卡盘9设置三 个卡爪27，在360度圆周上均布，相互两个之间夹角呈120° 。卡爪27根部设置水平 安装的倾角传感器10。卡盘9的基座上水平且与进车方向垂直安装一个前束传感器28。 卡爪27伸出部分在卡盘9上的安装部位末端可以设置长槽，以便于调节卡爪27的卡紧 半径。转向盘11前方依次设置前轮导向架25和滚轮24，前轮导向架25底部设置举升气 缸30与之连接。前轮导向架25在被检车辆上车之前，由举升气缸30举起使被检车辆 与之对正，保证被检车辆前轮能够正确驶向转向盘11，如有偏差，台架会通过异步电 动机23来进行调节。转向盘11下方与上台架之间有一圈滚动轴承12，用来支撑转角装置，又可以使转 角装置在其上转动一定角度。转角装置连接有转向盘定位气缸15、转角传感器35、卡 爪夹紧气缸36以及气缸运动时起导向支撑作用的两根导向光杠16。转向盘11、转角传 感器35、夹紧气缸36均由紧定螺栓、螺母固定，导向光杠16由转向盘11下方的轴套 抱紧。如图4所示，三相异步电动机23经减速机20减速后传递给丝杠21，丝杠21另一 端通过轴承座34固定。丝杠21通过螺纹螺旋运动带动丝母22。由于丝母22是与底架 3用螺栓紧固在一起的，所以丝母22带动台架作横向移动，运动停止后丝母22又可起 到锁紧台架的作用。如图5、 6所示，转角传感器35在转向盘11下方与之同轴连接。卡爪夹紧气缸36 的活塞杆末端与升降座6底部由螺栓紧定联接。如图7所示，检测电路包括模数转换器、处理器、显示器和控制器，前柬传感器、 倾角传感器和转角传感器的输出端连接模数转换器的输入端，模数转换器的输出端连接 处理器的输入端，处理器的输出端分别连接显示器和控制器。以上部件可以均采用现有本行业通用器件连接而成。
检测电路将前束传感器、倾角传感器和转角传感器检测到的数据进行樓数转化后， 输入处理器进行运算处理，然后将结果通过显示器显示，或者控制器执行动作。如图8所示，阻容网络RCNET1等效于16组RC积分电路，有16个输入端和16个 输出端。接口插件Jl的1脚-8脚、20脚-27脚分别连接阻容网络RCNET1的CH1、 CH3、 CH5、 CH7、 CH9、 CHll、 CH13、 CH15、 CH2、 CH4、 CH6、 CH8、 CHIO、 CH12、 CH14、 CH16。 阻容网络RCNET1的All-AI8连接多路选择开关U3的13脚、14脚、15脚、12脚、1 脚、5脚、2脚、4脚。阻容网络RCNET1的AI9-AI16连接多路选择开关U4的13脚、 14脚、15脚、12脚、l脚、5脚、2脚、4脚。阻容网络RCNET1的Gl-G16接地。多路 选择开关U3的6脚连接同相驱动器U13的10脚。多路选择开关U3的9脚-11脚和多 路选择开关U4的9脚-ll脚一一对应相连，并分别连接到同相驱动器U13的4脚、12 脚、2脚。多路选择开关U4的6脚连接同相驱动器U13的6脚。多路选择开关U3的3 脚和多路选择开关U4的3脚相连，并且接到运算放大器Ul的3脚。同相驱动器U13的 5脚、11脚、3脚、13脚、1脚分别连接带清除端D触发器U9的14脚、15脚、10脚、 7脚、2脚。运算放大器Ul的2脚和6脚连接到一起，6脚通过电阻Rl接到运算放大器U2的2 脚。运算放大器U2的2脚和1脚之间连接电阻R2， 3脚接地。运算放大器U2的1脚和 6脚之间连接电阻R3， 7脚和6脚之间连接电阻R4。运算放大器U2的7脚与模数转换 器U5的13脚相连。运算放大器U2的7脚和6脚之间连接串联的电阻R5与按键K2。模数转换器U5的5脚与可编程逻辑芯片U12的17脚相连，3脚和4脚接地，28 脚通过施密特触发器连接按键Kl的2脚，16脚-23脚分别与总线收发器Ull的18脚-11 脚相连，24脚-27脚分别与总线收发器U6的18脚-15脚相连，8脚和10脚之间连接电 位器Wl, 12脚连接按键K3的l脚和2脚，8脚与按键K3的3脚之间连接电位器W2。 按键K3的1脚通过电阻R8接地，还通过电阻R7连接电位器W3的滑动端。总线收发器 U6的9脚-2脚分别与总线收发器Ull的9脚-2脚一一对应相连，并与总线收发器U10 的11脚-18脚相连。总线收发器U6的19脚与可编程逻辑芯片U12的16脚相连。总线 收发器Ull的19脚与可编程逻辑芯片U12的15脚相连。总线收发器U10的2脚-9脚 分别与接口插件J2的A9脚-A2脚一一对应相连。总线收发器U10的1脚和19脚与可 编程逻辑芯片m2的8脚和19脚相连。按键K1的2脚、4脚、6脚、8脚相连，按键 Kl的l脚、3脚、5脚、7脚分别与接口插件J2的B21脚、B23脚、B24脚、B25脚相
连。按键K1的2脚还与总线收发器U6的11脚相连。接口插件J2的A31脚、A30脚、 A29脚、A28脚、B13脚、B14脚分别与可编程逻辑芯片U12的3脚-8脚一一对应相连。带清除端D触发器U9的4脚、5脚、12脚、13脚和总线收发器IJ10的18脚、17 脚、16脚、15脚一一对应相连，9脚与可编程逻辑芯片U12的18脚相连。总线收发器 U10的ll脚-18脚分别与总线驱动器U7的9脚、12脚、7脚、14脚、5脚、16脚、3 脚、18脚一一对应相连，并与带使能D触发器U8的13脚、8脚、14脚、7脚、17脚、 4脚、18脚、3脚一一对应相连。总线驱动器U7的1脚和19脚接在一起，并连接可编 程逻辑芯片U12的14脚。带使能D触发器U8的11脚与可编程逻辑芯片U12的13脚相 连。总线驱动器U7的2脚、4脚、6脚、8脚、11脚、13脚、15脚、17脚分别与接口 插件J1的27脚、28脚、29脚、30脚、9脚、10脚、11脚、12脚一一对应相连。带 使能D触发器U8的2脚、5脚、6脚、9脚、12脚、15脚、16脚、19脚与接口插件J1 的32脚、33脚、34脚、35脚、14脚、15脚、16脚、17脚一一对应相连。检测过程如下第一步升起前轮导向架25。举升气缸30、导向气缸31升起，支撑前轮导向架25。 前轮导向架25呈八字型，汽车上检测台时，前轮导向架25使汽车前轮能够驶上转向盘 11。第二步左右两检测台架与汽车前轮对正。在左右两个三相异歩龟动机23的带动 下，左右两个检测台架能够左右移动。左右两检测台与汽车前轮对正，这样汽车上检测 台时汽车前轮能够更加准确的进入转向盘11的中心处。对正后，汽车上检测台。第三步降下前轮导向架25。举升气缸30、导向气缸31降下。第四步调整卡盘9的中心高度和卡爪27臂的长度。根据汽车的前轮中心高和直 径，手动调整卡爪装置的中心高度和卡爪27臂的长度。第五步:卡爪装置夹紧。在卡爪夹紧气缸36的带动下，左右两侧的卡爪装置向内夹 紧，三个卡爪27都紧密接触到汽车的前轮外缘上。第六步前轮前束角和前轮外倾角的测量。测量系统采集倾角传感器10和前束传 感器28的信号，以测得前轮前束角和前轮外倾角的大小。第七步锁紧气缸37松开底架、中架和上架的锁紧齿条14、 33和定位齿条13、 32， 以使转角装置左右转动时，底架3、中架4和上架5三者之间能够相互的自由移动。第八步转向盘定位气缸15松开，以使转角装置能够左右移动。
第九步转角装置左转10度。测量系统采集倾角传感器10的信号，以测得汽车前 轮外倾角和前进方向倾角的大小。在旋转过程中，转角装置与卡爪装置相连，卡爪装置 紧贴前轮也左转10度。第十步转角装置回位。卡爪装置在转角装置的带动下回位。第十一步转角装置右转10度。测量系统采集倾角传感器10的信号，以测得汽车 前轮外倾角和前进方向倾角的大小。在旋转过程中，转角装置与卡爪装置相连，卡爪装 置紧贴前轮也右转10度。第十二步转角装置回位。卡爪装置在转角装置的带动下回位。 第十三步转向盘定位气缸15锁紧，防止转角装置左右转动。 第十四步锁紧气缸37锁紧底架3、中架4和上架5，防止底架3、中架4和上架 5三者之间发生相对移动。 检测结束。
权利要求1、汽车前轮定位快速检测台，包括基架，其特征在于基架(1)上方两侧各设置一台架，台架放置在基架导轨(2)上，台架通过升降装置与卡爪装置相连，卡爪装置上安装传感器，传感器输出端连接检测电路。
2、 根据权利要求l所述的汽车前轮定位快速检测台，其特征在于卡爪装置包括 卡盘(9)和安装在卡盘(9)圆周上的三个卡爪(27)，每两卡爪(27)之间的夹角为 120° 。
3、 根据权利要求2所述的汽车前轮定位快速检测台，其特征在于卡爪装置上安 装的传感器包括前束传感器(28)和倾角传感器(10)，前束传感器(28)和倾角传感 器(10)的输出端连接检测电路。
4、 根据权利要求1所述的汽车前轮定位快速检测台，其特征在于台架包括底架 (3)、中架(4)、上架(5),底架(3)前后两侧安装有轴承(19),轴承(19)略高于底架(3)上表面，中架(4)底部焊接有导轨(18),导轨(18)与底架(3)的轴承(19) 接触连接。
5、 根据权利要求4所述的汽车前轮定位快速检测台，其特征在于中架(4)左右 两侧安装有轴承，轴承略高于中架(4)上表面，上架(5)底部焊接有导轨，导轨与中 架(4)的轴承接触连接。
6、 根据权利要求4所述的汽车前轮定位快速检测台，其特征在于上架(5)上设 有转角装置，转角装置前方依次设置前轮导向架(25)和滚轮(24)，前轮导向架(25) 底部连接举升气缸(30)。
7、 根据权利要求6所述的汽车前轮定位快速检测台，其特征在于转角装置包括 转向盘(11)、导向光杠(16)和定位气缸(15),转向盘(11)和上架(5)之间设置 滚动轴承(12)支撑，转向盘(11)与定位气缸(15)连接，并与导向光杠(16)固定 在一起，转角传感器(35)设置在转向盘(11)下方，并与之同轴连接，转角传感器(35) 的输出端连接检测电路。
8、 根据权利要求l所述的汽车前轮定位快速检测台，其特征在于升降装置包括 升降座(6)、垂直丝杠(7)和光杠(29),垂直丝杠(7)上端设置轴套(8)固定卡爪 装置，下端固定连接升降座(6),光杠(29)上端穿过卡爪装置，下端与升降座(6)固定连接。
9、根据权利要求1所述的汽车前轮定位快速检测台，其特征在于检测电路包括 模数转换器、处理器、显示器和控制器，前束传感器，倾角传感器和转角传感器的输出 端连接模数转换器的输入端，模数转换器的输出端连接处理器的输入端，处理器的输出 端分别连接显示器和控制器。
专利摘要一种汽车前轮定位快速检测台，属于车辆性能检测设备领域。包括基架，其特征在于基架(1)上方两侧各设置一台架，台架放置在基架导轨(2)上，台架通过升降装置与卡爪装置相连，卡爪装置上安装传感器，传感器输出端连接检测电路。通过在检测台架的上架上设置带有前束传感器和倾角传感器的卡爪装置，以及带有转角传感器的转角装置，前束传感器、倾角传感器和转角传感器检测到的数据输出到检测电路进行处理运算，得到汽车前轮的各项检测数据，使得整个检测过程简单方便可靠，准确性和精确性高，节省时间和劳动力。
文档编号G01M17/06GK201032476SQ20072001841
公开日2008年3月5日 申请日期2007年2月3日 优先权日2007年2月3日
发明者明 曲 申请人:山东科大微机应用研究所有限公司