一种机械式减振器试验台的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种机械式减振器试验台，包括有机架，减振器测试机构，位移调节机构，变换减速机构和驱动电机；可完成简谐波、方波、随机波、锯齿波激振试验；其使用机械结构来代替液压结构，操作方便，功能齐全，采用机械结构，零部件少、重量轻，设计紧凑，所占空间相对较小，更有利于室内安装布置；试验台可完成成简谐波、方波、随机波、锯齿波激振试验；激振位移、频率都可调；价格低、高精度、操作便捷、测试效率高，其使用机械结构来代替液压结构，以提高传动精度，提升测试效率，降低生产成本。
【专利说明】一种机械式减振器试验台
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械设计与制造领域，特别涉及一种机械式减振器试验台。
【背景技术】
[0002]减振器是汽车的一个重要部件，减振器的性能直接关系到汽车行驶的安全性和舒适性，减振器的主要作用是缓解和吸收在汽车行驶过程中受道路因素影响而给车身带来的冲击和振动，以此来保证汽车在行驶过程中的平稳和安全。在减振器的生产过程中，为了检验生产的减振器是否符合要求，就需要用到减振器试验台，它可以帮助我们检验和矫正减振器设计或制造的不足，可以说减振器试验台在一定程度上促进了减振器的发展和创新，它有助于我们正确生产合格的减振器以及对减振器的各项性能进行测试。
[0003]现有的减振器试验台采用液压式，需要液压源、液压泵等，占用空间大、价格昂贵，本发明提供一种由电动机驱动、减速器(减速机构)及曲柄连杆机构组成的简易减振器试验台，可替代价格昂贵的液压式减振器试验台，并且可以输出减振器试验中所需要的各种波形。
【发明内容】
[0004]针对液压减振器试验台存在的缺点，本发明根据减振器技术要求和实际需要提出一种机械式减振器试验台，操作方便，功能齐全，可完成简谐波、方波、随机波、锯齿波激振试验；其使用机械结构来代替液压结构，解决了【背景技术】中出现的问题。
[0005]本发明的目的是提供一种机械式减振器试验台，包括有机架，减振器测试机构，位移调节机构，变换减速机构和驱动电机，所述机架包括:顶部的矩形上工作台，矩形上工作台上底部四角处设有四根空心金属圆管，四根空心金属圆管底部和中间部位分别设置有与矩形上工作台平行的底部工作台和金属板平台，金属板平台中间有圆孔，圆孔连接有圆柱导向套，底部工作台四角处通过设置的四个地脚螺栓固定在地面上，底部工作台上位于其中一侧的两根金属圆管之间靠近两根金属圆管置有两个圆柱销钉，底部工作台上远离圆柱销钉的最外侧设置有电机座，底部工作台上位于电机座的内侧从外到内依次设置有齿轮箱支撑台和上部带有孔的旋转轴支架；所述减振器测试机构设置在矩形上工作台的底部，减振器测试机构包括:最顶部的与矩形上工作台连接的传感器上部连接件，传感器上部连接件下连接有S式拉压力传感器，S式拉压力传感器的下方连接有传感器下部连接件，传感器下部连接件的下部设置有销钉和吊环螺栓从而连接有上部夹具，上部夹具外包有可上下滑动的箍环，上部夹具的下部半边设置有可向侧翻的夹片，上部夹具和夹片之间设置有活塞杆，活塞杆下方从上到下依次设置有减振器上弹簧座、储油筒、减振器下弹簧座和吊环，其中储油筒外设置有减振器弹簧，吊环穿过有带螺母销钉；所述位移调节机构连接在减振器测试机构下方，位移调节机构包括:与穿过有带螺母销钉的吊环连接的上部的曲柄连杆，曲柄连杆的底部设置有横向的曲柄连杆槽，曲柄连杆底部的左右两侧分别设有圆形导轨和直线导轨，圆形导轨和直线导轨的一边设置有穿过曲柄连杆槽的连杆将两者相连，圆形导轨的左侧设置有呈“Z”形的摇杆伸出到外侧，摇杆穿过有摇杆座，摇杆座通过圆柱销钉固定在底部工作台上，直线导轨的另一边的外侧设置旋转轴，旋转轴穿过旋转轴支架上的孔；所述变换减速机构设置在位移调节机构的旋转轴的外侧，变换减速机构包括:最内侧的设置在齿轮箱支撑台上的齿轮箱体，所述齿轮箱体内一边左右两侧依次设置有第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮穿过有齿轮轴将两者相连，旋转轴与齿轮轴连接在一起，第一齿轮和第二齿轮之间的齿轮轴上安装有同步器，同步器上设置有穿过齿轮箱体的拨叉杆，齿轮箱体内另一边设置有分别与第一齿轮和第二齿轮相啮合的不完全齿轮和第三齿轮，不完全齿轮和第三齿轮穿过有电机轴，电机轴的外侧连接着驱动电机，驱动电机设置在电机座上。
[0006]进一步改进在于:所述圆形导轨和直线导轨中间分别设置有圆形导轨槽和直线导轨槽，所述连杆卡在圆形导轨槽和直线导轨槽之间，连杆与直线导轨槽连接处位于直线导轨的外侧设置有夹具；夹具上一侧设置有连杆孔，连杆穿过连杆孔中，夹具上连杆孔的内侧设置有固定螺钉孔，夹具上的另一侧设置有第一旋转螺钉孔，所述直线导轨上位于直线导轨槽下方设置有弯槽孔，直线导轨上的底部设置有第二旋转螺钉孔，夹具上固定螺钉孔处设置有固定螺钉，固定螺钉穿过固定螺钉孔和弯槽孔将夹具固定在直线导轨上，夹具上第一旋转螺钉孔处设置有旋转螺钉，旋转螺钉穿过第一旋转螺钉孔和第二旋转螺钉孔。
[0007]进一步改进在于:所述第一齿轮和第二齿轮内侧分别设有第一齿轮内侧齿和第二齿轮内侧齿，同步器内侧设置有同步器内部齿。
[0008]进一步改进在于:所述不完全齿轮和第二齿轮是空转齿轮，不完全齿轮齿数为不完全齿轮齿数的一半。
[0009]进一步改进在于:所述驱动电机是Y系列的变频调速电机，驱动电机输出端设置弹性联轴器与电机轴相连。
[0010]本发明的有益效果:1、采用机械结构，零部件少、重量轻，设计紧凑，所占空间相对较小，更有利于室内安装布置；2、试验台可完成成简谐波、方波、随机波、锯齿波激振试验；3、激振位移、频率都可调；4、价格低、高精度、操作便捷、测试效率高，其使用机械结构来代替液压结构，以提高传动精度，提升测试效率，降低生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明减振器实验台的简要的立体图。
[0012]图2是本发明减振器试验台机架示意图。
[0013]图3是该发明减振器试验台减振器测试机构示意图。
[0014]图4是本发明上部夹具的示意图。
[0015]图5是本发明夹片的示意图。
[0016]图6是本发明曲柄连杆与吊环连接的示意图。
[0017]图7是本发明变换减速机构的安装示意图。
[0018]图8是本发明变换减速机构示意图。
[0019]图9是本发明齿轮箱体内部结构示意图。
[0020]图10是本发明第二齿轮和第三齿轮的啮合示意图。
[0021]图11是本发明第一齿轮和不完全齿轮的啮合示意图。
[0022]图12是本发明同步器结构的示意图。
[0023]图13是本发明位移调节机构的结构示意图。
[0024]图14是本发明位移调节机构的安装示意图。
[0025]图15是本发明直线导轨与圆形导轨的连接图。
[0026]图16本发明夹具的结构示意图。
[0027]图17是本发明直线导轨的结构示意图。
[0028]图18是本发明圆形导轨的结构示意图。
[0029]图19是本发明曲柄连杆的结构示意图。
[0030]图20是本发明摇杆与摇杆座的安装示意图。
[0031]图21本发明曲柄连杆运动最闻点状态的不意图。
[0032]图22是本发明曲柄连杆运动最低点状态的不意图。
[0033]图23是本发明曲柄连杆中间位置运动状态的示意图。
[0034]图24本发明实施例中振幅调节原理图。
[0035]图25本发明实施例中方波振动原理图。
[0036]图26是本发明实施例中随机波振动原理图。
[0037]图27是本发明实施例中数据采集系统的基本结构图。
[0038]其中:1-机架，2-减振器测试机构，3-位移调节机构，4-变换减速机构，5-驱动电机，6-矩形上工作台，7-空心金属圆管，8-底部工作台，9-金属板平台，10-圆柱导向套，11-地脚螺栓，12-圆柱销钉，13-电机座，14-齿轮箱支撑台，15-旋转轴支架，16-传感器上部连接件，17- S式拉压力传感器，18-传感器下部连接件，19-销钉，20-吊环螺栓，21-上部夹具，22-箍环，23-夹片，24-活塞杆，25 -减振器上弹簧座，26-储油筒，27-减振器下弹簧座，28-吊环，29-减振器弹簧，30-带螺母销钉，31-曲柄连杆，32-曲柄连杆槽，33-圆形导轨，34-直线导轨，35-连杆，36-摇杆，37-摇杆座，38-旋转轴，39-齿轮箱体，40-第一齿轮，41-第二齿轮，42-齿轮轴，43-同步器,44-拨叉杆，45-不完全齿轮，46-第二齿轮，47-电机轴，48-圆形导轨槽，49-直线导轨槽，50-夹具，51-连杆孔，52-固定螺钉孔，53-第一旋转螺钉孔，54-弯槽孔，55-第二旋转螺钉孔，56-固定螺钉，57-旋转螺钉，58-第一齿轮内侧齿,59-第二齿轮内侧齿,60-同步器内部齿。
【具体实施方式】
[0039]为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
[0040]如图1所示，本实施例提供一种机械式减振器试验台，包括有机架1，减振器测试机构2，位移调节机构3，变换减速机构4和驱动电机5。
[0041]如图2所示，所述机架I的顶部为矩形上工作台6，矩形上工作台6上底部四角处设有四根空心金属圆管7，四根空心金属圆管7底部和中间部位分别设置有与矩形上工作台6平行的底部工作台8和金属板平台9，金属板平台9中间有圆孔，圆孔连接有圆柱导向套10，底部工作台8四角处通过设置有四个地脚螺栓11固定在地面上，底部工作台8上位于其中一侧的两根金属圆管7之间靠近两根金属圆管7处设置有两个圆柱销钉12，底部工作台8远离圆柱销钉12的最外侧设置有电机座13，底部工作台8上位于电机座13的内侧从外到内依次设置有齿轮箱支撑台14和上部带有孔的旋转轴支架15。
[0042]如图3、4、5、6所示，所述减振器测试机构2设置在矩形上工作台6的底部，减振器测试机构2的最顶部为与矩形上工作台6连接的传感器上部连接件16，传感器上部连接件16下连接有S式拉压力传感器17，S式拉压力传感器17的下方连接有传感器下部连接件18，传感器下部连接件18的下部设置有销钉19和吊环螺栓20从而连接上部夹具21，上部夹具21外包有可上下滑动的箍环22，上部夹具21的下部半边设置有可向侧翻的夹片23，上部夹具21和夹片23之间设置有活塞杆24，活塞杆24下方从上到下依次设置有减振器上弹簧座25、储油筒26、减振器下弹簧座27和吊环28，其中储油筒26外设置有减振器弹簧29，吊环28穿过有带螺母销钉30。
[0043]如图13、14、15、16、17、18、19、20所示，所述位移调节机构3连接在减振器测试机构2下方，位移调节机构3的上部为与穿过有带螺母销钉30吊环28连接的曲柄连杆31，曲柄连杆31的底部设置有横向的曲柄连杆槽32，曲柄连杆31底部的左右两侧分别设有圆形导轨33和直线导轨34，圆形导轨33和直线导轨34的一边设置有穿过曲柄连杆槽32的连杆35将两者相连，圆形导轨33的左侧设置有呈“Z”形的摇杆36伸出到外侧，摇杆36穿过摇杆座37，摇杆座37通过圆柱销钉12固定在底部工作台8上，直线导轨34的另一边的外侧设置旋转轴38，旋转轴38穿过旋转轴支架15上的孔；所述圆形导轨33和直线导轨34中间分别设置有圆形导轨槽48和直线导轨槽49，所述连杆35卡在圆形导轨槽48和直线导轨槽49之间，连杆35与直线导轨槽49连接处位于直线导轨34的外侧设置有夹具50 ；夹具50上一侧设置有连杆孔51，连杆35穿过连杆孔51中，夹具50上连杆孔51的内侧设置有固定螺钉孔52，夹具50上的另一侧设置有第一旋转螺钉孔53，所述直线导轨34上位于直线导轨槽49下方设置有弯槽孔54，直线导轨34上的底部设置有第二旋转螺钉孔55，夹具50上固定螺钉孔52处设置有固定螺钉56，固定螺钉56穿过固定螺钉孔52和弯槽孔54将夹具50固定在直线导轨34上，夹具50上第一旋转螺钉孔53处设置有旋转螺钉57，旋转螺钉57穿过第一旋转螺钉孔53和第二旋转螺钉孔55。
[0044]如图7、8、9、10、11、12所示，所述变换减速机构4设置在位移调节机构3的旋转轴38的外侧，变换减速机构4的最内侧为设置在齿轮箱支撑台14上的齿轮箱体39，所述齿轮箱体39内一边左右两侧依次设置有第一齿轮40和第二齿轮41，第一齿轮40和第二齿轮41穿过有齿轮轴42将两者相连，旋转轴38与齿轮轴42连接在一起，第一齿轮40和第二齿轮41之间的齿轮轴42上安装有同步器43，同步器43上设置有穿过齿轮箱体39的拨叉杆44，齿轮箱体39内另一边设置有分别与第一齿轮40和第二齿轮41相啮合的不完全齿轮45和第三齿轮46，不完全齿轮45和第三齿轮46穿过有电机轴47，电机轴47的外侧连接着驱动电机5,驱动电机5设置在电机座13上；所述第一齿轮40和第二齿轮41内侧分别设有第一齿轮内侧齿58和第二齿轮内侧齿59,同步器43内侧设置有同步器内部齿60 ;所述不完全齿轮45和第二齿轮41是空转齿轮,不完全齿轮45齿数为不完全齿轮45齿数的一半。
[0045]所述的驱动电机5，采用Y系列的变频调速电机，选取功率为7.5Kw的电机，电机的型号为:Y160M-6。
[0046]所述S式拉压力传感器17是以弹性体为中介，通过力作用在贴传感器两边的电阻应片使它的阻值发生变化，再经过相应的电路转换为电的信号，从而实现后面的控制。它的优点是精度高，测量范围广，寿命长，结构简单，频响特性好；所以本试验台采用S式拉压力传感器。
[0047]如图27所示，数据采集系统，数据采集系统是结合基于计算机测量软硬件产品来实现灵活的用户自定义的测量系统。传感器负责将被测量压力、位移等非电参数转换为电量；信号调理电路负责对电信号进行放大、滤波、隔离、匹配、变换等预处理；数据采集设备的主要功能是将模拟信号转换成数字信号，为了更贴近使用，该过程还可能包括放大、采集保持、多路复用等功能；计算机则用于完成最终结果的显示以及对整个数据采集过程的控制。
[0048]工作原理:
(I)简谐波振动的形成
如图24所示:变频电机5通过将动力传给旋转轴38，拨动拨叉杆44，使同步器43与第二齿轮41啮合，此时，第一齿轮40空转，第二齿轮41不空转，动力由第三齿轮46、第二齿轮41传递给直线导轨34 ;锁紧夹具50，使连杆35固定在直线导轨34上，并且不安装圆形导轨33 ;此时，曲柄连杆30做简谐振动。正弦波的振幅由夹具50转角控制，夹具50可以绕旋转螺钉57转动，固定螺钉56可以将夹具50固定在直线导轨34上。此时，曲柄连杆30产生方波振动。
[0049]通过旋转夹具50，改变连杆35的高度，从而改变正弦波的振幅，幅度刻度准确的反映了简谐振动的振幅值。
[0050]( 2 )方波振动的形成
如图25所示，不安装圆形导轨33 ;调整好夹具转角(即调方波振幅)后锁紧夹具5，然后在调整直线导轨34的角度，使连杆35处于上止点或下止点。变频电机5将动力传给齿轮轴42，此时拨动拨叉杆44，使同步器43与第一齿轮40啮合，第二齿轮41空转，第一齿轮40传递动力；动力由不完全齿轮45、第一齿轮40传递给直线导轨34 ;由于不完全齿轮45是不完全齿，其模数与第一齿轮40相同，其齿数是第一齿轮40的一半，所以不完全齿轮45转动一圈，第一齿轮40转动半圈；此时，曲柄连杆30产生方波振动。
[0051 ] (3)随机波振动的产生
如图26所示，安装圆形导轨33 ;锁紧夹具50，变频电机5通过联轴器将动力传给第三齿轮46，拨动拨叉杆44使同步器43与第二齿轮41啮合，此时，第二齿轮41不空转，第一齿轮40空转；动力由第三齿轮46、第二齿轮41传递给直线导轨34;随机波的振幅由圆形导轨33与直线导轨34的夹角控制，频率由变频电机5的转速控制；完成上述步骤，此时，曲柄连杆30产生随机波振动。
[0052]只要实时测量直线导轨34与圆形导轨33的角度，就能得出振动平台的理论幅值
(4)锯齿波等其他波形的产生
将夹具50松开，安装上圆形导轨33，通过摇杆36手动改变圆形导轨33的角度，圆形导轨33角度的改变会改变振动波形的形状，这种改变是不可预测的，除了几个特殊位置可以模拟斜波，其他位置波形就是无规律的；然后固定圆形导轨33D，可以得到各种其他波形，例如当圆形导轨33与水平线夹角为O度，得到锯齿波。
[0053]本发明采用机械结构，零部件少、重量轻，设计紧凑，所占空间相对较小，更有利于室内安装布置；试验台可完成成简谐波、方波、随机波、锯齿波激振试验；激振位移、频率都可调；价格低、高精度、操作便捷、测试效率高，其使用机械结构来代替液压结构，以提高传动精度，提升测试效率，降低生产成本。
【权利要求】
1.一种机械式减振器试验台，包括有机架(1)，减振器测试机构(2)，位移调节机构(3)，变换减速机构(4)和驱动电机(5)，其特征在于:所述机架(I)包括:最顶部的矩形上工作台(6)，矩形上工作台(6)上底部四角处设置有四根空心金属圆管(7)，四根空心金属圆管(7)底部和中间部位分别设置有与矩形上工作台(6)平行的底部工作台(8)和中间有圆孔的金属板平台(9)，金属板平台(9)中间的圆孔连接有圆柱导向套(10)，底部工作台(8)四角处通过设置有四个地脚螺栓(11)固定在地面上，底部工作台(8)上位于其中一侧的两根金属圆管(7)之间靠近两根金属圆管(7)处设置有两个圆柱销钉(12)，底部工作台(8)上远离圆柱销钉(12)的最外侧设置有电机座(13)，底部工作台(8)上位于电机座(13)的内侧从外到内依次设置有齿轮箱支撑台(14)和上部带有孔的旋转轴支架(15);所述减振器测试机构(2)设置在矩形上工作台(6)的底部，减振器测试机构(2)包括:最顶部的与矩形上工作台(6)连接的传感器上部连接件(16)，传感器上部连接件(16)下连接有S式拉压力传感器(17)，S式拉压力传感器(17)的下方连接有传感器下部连接件(18)，传感器下部连接件(18)的下部设置有销钉(19)和吊环螺栓(20)从而连接有上部夹具(21 )，上部夹具(21)外包有可上下滑动的箍环(22)，上部夹具(21)的下部半边设置有可向侧翻的夹片(23)，上部夹具(21)和夹片(23)之间设置有活塞杆(24)，活塞杆(24)的下方从上到下依次设置有减振器上弹簧座(25)、储油筒(26)、减振器下弹簧座(27)和吊环(28)，其中储油筒(26)外设置有减振器弹簧(29)，吊环(28)穿过有带螺母销钉(30);所述位移调节机构(3)连接在减振器测试机构(2)下方，位移调节机构(3)包括:与穿过有带螺母销钉(30)的吊环(28)连接的曲柄连杆(31)，曲柄连杆(31)的底部设置有横向的曲柄连杆槽(32)，曲柄连杆(31)底部的左右两侧分别设有圆形导轨(33)和直线导轨(34)，圆形导轨(33)和直线导轨(34)的一边设置有穿过曲柄连杆槽(32)的连杆(35)将两者相连，圆形导轨(33)的左侧设置有呈“Z”形的摇杆(36 )伸出到外侧，摇杆(36 )穿过有摇杆座(37 )，摇杆座(37 )通过圆柱销钉(12)固定在底部工作台(8)上，直线导轨(34)的另一边的外侧设置旋转轴(38)，旋转轴(38)穿过旋转轴支架(15)上的孔；所述变换减速机构(4)设置在位移调节机构(3)的旋转轴(38)的外侧，变换减速机构(4)包括:最内侧的设置在齿轮箱支撑台(14)上的齿轮箱体(39),在齿轮箱体(39)内一边左右两侧依次设置有第一齿轮(40)和第二齿轮(41),第一齿轮(40)和第二齿轮(41)穿过有齿轮轴(42)将两者相连，旋转轴(38)与齿轮轴(42)连接在一起，第一齿轮(40)和第二齿轮(41)之间的齿轮轴(42)上安装有同步器(43)，同步器(43)上设置有穿过齿轮箱体(39)的拨叉杆(44)，齿轮箱体(39)内另一边设置有分别与第一齿轮(40)和第二齿轮(41)相啮合的不完全齿轮(45)和第三齿轮(46)，不完全齿轮(45)和第三齿轮(46 )穿过有电机轴(47 )，电机轴(47 )的外侧连接着驱动电机(5 );驱动电机(5 )设置在电机座(13)上。
2.如权利要求1所述一种机械式减振器试验台，其特征在于:所述圆形导轨(33)和直线导轨(34)中间分别设置有圆形导轨槽(48)和直线导轨槽(49)，所述连杆(35)卡在圆形导轨槽(48)和直线导轨槽(49)之间，连杆(35)与直线导轨槽(49)连接处位于直线导轨(34)的外侧设置有夹具(50);夹具(50)上一侧设置有连杆孔(51)，连杆(35)穿过连杆孔(51)中，夹具(50)上连杆孔(51)的内侧设置有固定螺钉孔(52)，夹具(50)上的另一侧设置有第一旋转螺钉孔(53)，所述直线导轨(34)上位于直线导轨槽(49)下方设置有弯槽孔(54)，直线导轨(34)上的底部设置有第二旋转螺钉孔(55)，夹具(50)上固定螺钉孔(52)处设置有固定螺钉(56 )，固定螺钉(56 )穿过固定螺钉孔(52 )和弯槽孔(54 )将夹具(50 )固定在直线导轨(34)上，夹具(50)上第一旋转螺钉孔(53)处设置有旋转螺钉(57)，旋转螺钉(57 )穿过第一旋转螺钉孔(53 )和第二旋转螺钉孔(55 )。
3.如权利要求1所述一种机械式减振器试验台，其特征在于:所述第一齿轮(40)和第二齿轮(41)内侧分别设有第一齿轮内侧齿(58)和第二齿轮内侧齿(59)，同步器(43)内侧设置有同步器内部齿(60)。
4.如权利要求1或3所述一种机械式减振器试验台，其特征在于:所述不完全齿轮(45)和第二齿轮(41)是空转齿轮,不完全齿轮(45)齿数为不完全齿轮(45)齿数的一半。
5.如权利要求1所述一种机械式减振器试验台，其特征在于:所述驱动电机(5)是Y系列的变频调速电机，驱动电机输出端有弹性联轴器与电机轴(47)相连。
【文档编号】G01M17/04GK104165775SQ201410362535
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】时培成, 彭世进, 彭闪闪, 刘子健, 肖平, 李旭东, 郭凯, 黄新, 李仁军, 漆小敏 申请人:安徽工程大学