专利名称：方向盘的多工位三轴施力测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械技术领域，具体地说是一种方向盘的多工位三轴施力测试装置。
背景技术：
随着机械工业的发展和对技术要求的不断提高，各种施力疲劳模拟试验机也应运而生。特别是针对汽车行业中的汽车方向盘，一般对汽车方向盘需通过施加X、Y、Z向压力的方式进行施力疲劳的模拟试验，其中施加Z向载荷，即，对方向盘转向轮圈平面的加载方向45度实施正负载荷；施加X/Y向正负载荷，即，使方向盘轮圈承受切向力。 原有进行该模拟试验的多工位三轴施力测试装置，由于设计的原因，存在以下问题1、因为施力机构汽缸的固定形式为“气缸前端企口”，这样造成气缸的主轴对被测试的方向盘轮毂施力为固定的直线式的施力，不符合实车的施力状态。2、原试验机的三轴施力机构和样机固定机构为固定的，不够灵活，也就是不能满足试验任务的实际需求状况，试验效率也不高。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术的不足，设计一种灵活的、便于调节的三轴施力测试机构。为实现上述目的，设计一种方向盘的多工位三轴施力测试装置，包括平台、驱动机构、控制系统、X向施力机构、Y向施力机构、Z向施力机构，其特征在于在平台上设有两个气缸支架和气缸支撑板，所述的气缸支架采用由水平底板和垂直板构成的T形板结构；两个气缸支架分别在平台上呈X向布置和Y向布置形成X向气缸支架和Y向气缸支架，X向气缸支架的垂直板一侧面的上部、Y向气缸支架的垂直板一侧面的上部以及气缸支撑板的上面分别铰接一驱动机构的安装端分别形成X向施力机构、Y向施力机构、Z向施力机构。所述的驱动机构为采用在一个气缸的升缩杆端依次连接内丝转接头、位移传感器、万向球接头、样件夹头所组成，气缸的尾端为驱动机构的安装端。所述的X、Y向施力机构还设有气缸平衡悬臂组件，所述的气缸平衡悬臂组件采用在平衡直角架的水平臂外端处轴接一水平悬臂的一端，水平悬臂的另一端连接一垂直悬臂的上端，垂直悬臂的下半部设气缸孔所构成；气缸平衡悬臂组件的平衡直角架的垂直臂的内侧面固定在气缸支架的垂直板上部的另一侧面，垂直悬臂的气缸孔则套设在升缩杆端的气缸外壁上；所述的平衡直角架的水平臂与水平悬臂的轴接处的轴心同气缸支架的垂直板一侧面与驱动机构的轴接处的轴心位于同一垂直线上。所述的样件夹头为采用在一端封闭另一端开口的U形夹的开口端的上下两夹臂上分别固定一夹块的上、下半部，夹块的上、下半部的相合面设有通孔；所述的U形夹的封闭端一侧面还设有缺口。所述的通孔的孔道在水平面上呈圆弧形。[0010]所述的平台上呈井字形布设有槽，所述的槽为T形槽。所述的气缸支架的水平底板的外边缘设有开口向外的U形槽；气缸支架的垂直板两侧面分别设有加强筋板。所述的气缸支撑板边缘设有向外开口的U形槽。所述的平台上还设有可调样件固定机构，所述的可调样件固定机构由样件座构成或由Z向可调样件固定机构轨接样件座所组成，所述的Z向可调样件固定机构为采用在直角板上设三角形加强筋，且在三角形加强筋两侧的直角板的垂直面上沿纵向分别设滑槽所构成；所述的样件座采用一方形立方体，方形立方体的上表面固定一连接轴，方形立方体的一侧面对应Z向可调样件固定机构上的滑槽处设有销轴；z向可调样件固定机构轨接样件座时所述的销轴嵌入滑槽内。所述的驱动机构还连接控制系统的一端，控制系统的另一端还连接设有显示器的 微机。本实用新型同现有技术相比，设计科学合理，施力机构即轻巧但又满足刚性要求，加上气缸平衡悬臂组件，可以确保X、Y向施力的实车状态，在气缸尾端铰接气缸支架连接的方法，满足试验“切向对准转向盘圈的加载方向”的技术要求，再加上Z向的施力机构，完全满足模拟实车状态的试验要求；可调样件固定机构，可以调节固定高低不同的样件；平台上呈井字形布设有槽，使可调样件固定机构和施力机构可以按需搭建，满足多形式的施力方向的试验，且可以提高试验的效率。
图l(a)、l(b)、l(c)分别为本实用新型中平台的主视图、俯视图、左视图。图2为本实用新型中X、Y向施力机构的结构示意图。图3为本实用新型中Z向施力机构的结构示意图。图4(a)、图4(b)、图4(c)、图4(d)分别为图2中气缸支架的主视图、右视图、左视图和俯视图。图5为图2中平衡直角架与水平悬臂的连接结构示意图。图6为图5中平衡直角架的结构示意图。图7为图5中水平悬臂的结构示意图。图8(a)、图8(b)分别为本实用新型中气缸支撑板的主视图和左视图。图9(a)、图9(b)、图9(c)分别为本实用新型中Z向可调样件固定机构的主视图、左视图、俯视图。图10(a)、图10(b)分别为本实用新型实施例中铰接机构的侧视图和主视图。图11 (a)、图11 (b)分别为图10(a)中的球铰安装件的主视图和俯视图。图12 (a)、图12(b)分别为图10(a)中的支座安装件的侧视图和主视图。图13 (a)、图13(b)、图13(c)分别为本实用新型中U形夹的主视图、左视图、俯视图。图14是本实用新型实施例中采用X、Y向施力机构测试样件的示意图，其中可调样件固定机构采用样件座。图15是本实用新型实施例中采用Z向施力机构测试样件的示意图，其中可调样件固定机构采用Z向可调样件固定机构轨接样件座所构成，且样件座上垂直固定一连接轴。图16是本实用新型实施例中另一采用Z向施力机构测试样件的示意图，其中可调样件固定机构采用Z向可调样件固定机构轨接样件座所构成，且样件座上固定一斜置的连接轴。图17是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图对本实用新型作进一步地说明。参见图17，本实用新型中方向盘的多工位三轴施力测试装置包括平台、驱动机构、控制系统、X、Y、Z向的施力机构和用于固定被测试样件的可调样件固定机构，所述的X、Y、 Z向的施力机构和可调样件固定机构都设置在平台上，为了便于安置、组合X、Y、Z向的施力机构和可调样件固定机构，该平台13可以呈井字形布设槽13-1，所述的槽13-1为T形槽，参见图1(a) 图1(c)。参见图17和图2，所述的X向施力机构17-1和Y向施力机构17_2的结构一致，只是在平台上的放置位置分别为X向和Y向，X、Y向施力机构分别包括有一个气缸支架、一个气缸平衡悬臂组件、一个驱动机构。参见图17和图3,所述的Z向施力机构17-3包括一个气缸支撑板10、一个驱动机构。所述的气缸支撑板10边缘设有向外开口的U形槽，便于采用紧固件与平台连接，参见图 8 (a)、图 8 (b)。所述的气缸支架采用T形板结构，即在水平底板1-1上设置一垂直板1-2，为了便于将该气缸支架与平台13进行固定，该气缸支架的水平底板1-1的外边缘设有开口向外的U形槽1-4，方便通过该U形槽1-4以及平台上的槽13-1采用螺母等连接件固定在平台上；同时，为了气缸支架的稳固性，可在气缸支架I的垂直板1-2两侧面分别设加强筋板1-3，垂直板每侧面的加强筋板1-3的数量根据需要可设I 2个，参见图4(a) 图4(d)。所述的气缸平衡悬臂组件采用在平衡直角架5-1的水平臂外端处的上部轴接一水平悬臂5-2的一端，水平悬臂5-2的另一端连接一垂直悬臂5-3的上端，垂直悬臂5-3的下半部设气缸孔所构成，参见图2、图5 图7。所述驱动机构为采用一气缸4，并在气缸4的升缩杆端依次连接内丝转接头6、位移传感器7、万向球接头8、样件夹头所组成，这里气缸4的尾端作为驱动机构的安装端。所述的驱动机构还连接控制系统14的一端，控制系统14的另一端还连接设有显示器的微机15。所述的样件夹头为采用在一端封闭另一端开口的U形夹9-1，并在U形夹9-1的开口端的上下两夹臂上分别固定一夹块9-2的上、下半部，夹块9-2的上、下半部的相合面设有通孔9-3。所述的通孔9-3的孔道在水平面上呈圆弧形。所述的U形夹9-1的封闭端的一侧面还设有缺口 9-4，这个缺口 9-4是便于测试时被测试方向盘由于摆放位置的问题有可能会被U形夹9-1阻挡，因此在此阻挡碰触的地方设个缺口 9-4，方便方向盘的通过，参见图 13(a) 图 13(c)。具体结构一、X、Y、Z向施力机构[0043]先在设有槽13-1的平台13上固定两个气缸支架和一个气缸支撑板10。其中，上述两个气缸支架的水平底板1-1分别呈X向和Y向布置在平台13上，X、Y向布置的气缸支架的垂直板1-2 —侧面的上部以及气缸支撑板10的上面分别铰接一个驱动机构中的气缸4的尾端分别形成X向施力机构17-1、Y向施力机构17-2、Z向施力机构17-3。这里为实现铰接所采用的铰接机构可采用支座安装件2和球铰安装件3的组合，参见图10(a) 12 (b)。在X、Y向施机构中可将支座安装件2水平放置，将其底部固定在气缸支架的垂直板1-2 —侧面的上部，而球铰安装件3也水 平放置将其底面固定在气缸4的尾端，然后将支座安装件2和球铰安装件3进行轴接，这样可实现驱动机构在水平面向上绕支座安装件2进行绕转。考虑到稳定性问题，在X、Y向施力机构中还设有气缸平衡悬臂组件，其中气缸平衡悬臂组件的平衡直角架5-1的垂直臂内侧面近底部固定在气缸支架的垂直板1-2另一侧面的上部，垂直悬臂5-3的气缸孔则套设在靠近升缩杆端处的气缸4外壁上，且平衡直角架5-1的水平臂与水平悬臂5-2的轴接处的轴心同气缸支架的垂直板的一侧面与驱动机构的轴接处的轴心位于同一垂直线上。而在Z向施力机构中，可将一个支座安装件2垂直放置，将其底部固定在气缸支撑板10上，再将一个球铰安装件3的底面也固定在一个气缸的尾端，然后支座安装件2与球铰安装件3进行轴接，实现驱动机构在垂直面上绕支座安装件2进行绕转。二、可调样件固定机构所述的平台13上还设有可调样件固定机构，所述的可调样件固定机构可根据被测试样件的实际尺寸或测试方向的需要而选择采用样件座或选择采用Z向可调样件固定机构轨接样件座。参见图9(a) 图9 (C)，在本例中应用于测试方向盘的试验时，所述的Z向可调样件固定机构米用在直角板11_1上设二角形加强筋11-2,且在二角形加强筋11_2两侧的直角板11-1的垂直面上沿纵向分别设有滑槽11-3。所述的样件座可采用一方形立方体12-1，方形立方体12-1的底部设有固定孔，方形立方体12-1的上表面固定一连接轴12-2，该连接轴12-2可垂直设立如图15，也可倾斜设立如图16，以符合不同型号的方向盘的实际轴向，方形立方体12-1的一侧面对应Z向可调样件上的滑槽11-3处设有销轴12-3。参见图14，当进行X、Y向力测试时，如果方向盘的尺寸不是太大，可调样件固定机构可只采用样件座，测试时将样件座的方形立方体12-1的底面固定在平台13上，样件座与X、Y向施力机构中的驱动机构分别在同一 X向的直线上或Y向上的直线上，被测试的方向盘16连接在样件座的连接轴12-2上，测试时X、Y向施力机构中样件夹头的夹块9-2的上、下半部掰开，再将方向盘16的轮圈的被测试部分嵌入夹块9-2的通孔9-3中，然后在U形夹9-1的作用下夹紧方向盘16的轮圈，测试时X、Y向施力机构中的驱动机构通过设有LabVIEff软件的微机15向控制系统14发出不同控制信号来实现气缸升缩杆在水平面上的直线伸缩运动，实现对夹块9-2内方向盘轮圈部分的X、Y向力测试，当需要对该方向盘另一点上进行X、Y向力的测试时，则转动方向盘，使需测试部位旋转至夹块内即可，同时在测试时显示器15，通过LabVIEW软件可实现同步显示运动监视画面等。参见图15、图16，同理，当需要使用Z向力进行测试时，Z向可调样件固定机构可轨接样件座以适应Z向施力机构的高度，即将样件座一侧的销轴12-3嵌入Z向可调样件固定机构的滑槽11-3内滑动来调节样件座的高度并固定。测试时将Z向施力机构中的样件夹头的夹块9-2的上、下半部掰开，使方向盘的轮圈嵌入夹块9-2的圆弧形的通孔9-3中， 然后在U形夹9-1的作用下夹紧方向盘16的轮圈，测试时驱动机构通过设有LabVIEW软件的微机15向控制系统14发出不同控制信号来控制驱动机构中的气缸的升缩杆的直线运动，实现对夹块内的方向盘轮圈部位进行Z向力的测试，当需要对该方向盘另一点上进行Z向力的测试时，则转动方向盘，使需测试部位旋转至夹块内即可。
权利要求1.一种方向盘的多工位三轴施力测试装置，包括平台、驱动机构、控制系统、X向施力机构、Y向施力机构、Z向施力机构，其特征在于在平台(13)上设有两个气缸支架和气缸支撑板，所述的气缸支架采用由水平底板(1-1)和垂直板(1-2)构成的T形板结构；两个气缸支架分别在平台上呈X向布置和Y向布置形成X向气缸支架和Y向气缸支架，X向气缸支架的垂直板(1-2) —侧面的上部、Y向气缸支架的垂直板的一侧面的上部以及气缸支撑板的上面分别铰接一驱动机构的安装端分别形成X向施力机构、Y向施力机构、Z向施力机构。
2.如权利要求I所述的一种方向盘的多工位三轴施力测试装置，其特征在于所述的驱动机构为采用在一个气缸(4)的升缩杆端依次连接内丝转接头(6)、位移传感器(7)、万向球接头(8)、样件夹头所组成，气缸(4)的尾端为驱动机构的安装端。
3.如权利要求I所述的一种方向盘的多工位三轴施力测试装置，其特征在于所述的X、Y向施力机构还设有气缸平衡悬臂组件，所述的气缸平衡悬臂组件采用在平衡直角架(5-1)的水平臂外端处轴接一水平悬臂(5-2)的一端，水平悬臂(5-2)的另一端连接一垂直悬臂(5-3)的上端，垂直悬臂(5-3)的下半部设气缸孔所构成；气缸平衡悬臂组件的平衡直角架(5-1)的垂直臂的内侧面固定在气缸支架(I)的垂直板上部的另一侧面,垂直悬臂(5-3)的气缸孔则套设在升缩杆端的气缸(4)外壁上；所述的平衡直角架(5-1)的水平臂与水平悬臂(5-2)的轴接处的轴心同气缸支架的垂直板(1-2) —侧面与驱动机构的轴接处的轴心位于同一垂直线上。
4.如权利要求2所述的一种方向盘的多工位三轴施力测试装置，其特征在于所述的样件夹头为采用在一端封闭另一端开口的U形夹(9-1)的开口端的上下两夹臂上分别固定一夹块(9-2)的上、下半部，夹块(9-2)的上、下半部的相合面设有通孔(9-3);所述的U形夹(9-1)的封闭端一侧面还设有缺口(9-4)。
5.如权利要求4所述的一种方向盘的多工位三轴施力测试装置，其特征在于所述的通孔(9-3)的孔道在水平面上呈圆弧形。
6.如权利要求I所述的一种方向盘的多工位三轴施力测试装置，其特征在于所述的平台(13)上呈井字形布设有槽(13-1 )，所述的槽(13-1)为T形槽。
7.如权利要求I所述的一种方向盘的多工位三轴施力测试装置，其特征在于所述的气缸支架的水平底板(1-1)的外边缘设有开口向外的U形槽(1-4);气缸支架的垂直板(1-2)两侧面分别设有加强筋板(1-3)。
8.如权利要求I所述的一种方向盘的多工位三轴施力测试装置，其特征在于所述的气缸支撑板(10)边缘设有向外开口的U形槽。
9.如权利要求I所述一种方向盘的多工位三轴施力测试装置，其特征在于所述的平台(13)上还设有可调样件固定机构，所述的可调样件固定机构由样件座构成或由Z向可调样件固定机构轨接样件座所组成，所述的Z向可调样件固定机构为采用在直角板(11-1)上设三角形加强筋(11-2)，且在三角形加强筋(11-2)两侧的直角板(11-1)的垂直面上沿纵向分别设滑槽(11-3)所构成；所述的样件座采用一方形立方体(12-1)，方形立方体(12-1)的上表面固定一连接轴(12-2)，方形立方体(12-1)的一侧面对应Z向可调样件固定机构上的滑槽(11-3)处设有销轴(12-3);Z向可调样件固定机构轨接样件座时所述的销轴(12-3)嵌入滑槽(I 1-3)内。
10.如权利要求I所述一种方向盘的多工位三轴施力测试装置，其特征在于所述的驱动机构还连接控制系统(14)的一端，控制系统(14)的另一端还连接设有显示器的微机(15)。
专利摘要本实用新型涉及机械技术领域，具体地说是一种方向盘的多工位三轴施力测试装置，其特征在于在平台上设有两个气缸支架和气缸支撑板，所述的气缸支架采用由水平底板和垂直板构成的T形板结构；两个气缸支架分别在平台上呈X向布置和Y向布置形成X向气缸支架和Y向气缸支架，X向气缸支架的垂直板一侧面的上部、Y向气缸支架的垂直板一侧面以及气缸支撑板的上面分别铰接一驱动机构的安装端分别形成X向施力机构、Y向施力机构、Z向施力机构。本实用新型同现有技术相比，施力机构即轻巧但又满足刚性要求，又满足模拟实车状态的试验要求；平台上呈井字形布设有槽，满足多形式的施力方向的试验，且可以提高试验的效率。
文档编号G01M13/00GK202511963SQ20122006366
公开日2012年10月31日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者云天, 王国建, 王纯, 袭震宇, 谭春申 申请人:延锋百利得(上海)汽车安全系统有限公司