用于车辆悬架钢板弹簧三向动态性能试验设备的制作方法

本实用新型涉及车辆性能检测装置技术领域，尤其涉及一种用于车辆悬架钢板弹簧三向动态性能试验设备。

背景技术：

随着人们对汽车的要求越来越高，在保证经济性和动力性的同时，也要求汽车具有良好的行驶平顺性和操纵稳定性。钢板弹簧是载货汽车悬架中应用最广泛的一种减振元件，也是悬架的导向装置。可传递各种力和力矩，是影响车轮跳动轨迹以及车辆行驶平顺性和操纵稳定性的关键部件。

钢板弹簧采用多片板簧叠加的结构，因其受力、变形情况复杂，且片数较多，精确地获得钢板弹簧刚度及阻尼特性对于汽车悬架系统的动态设计、参数优化及匹配至关重要。钢板弹簧性能试验台是钢板弹簧性能检测的必要装置。目前现有的钢板弹簧试验装置大多只是对板簧垂向输入静态预载，进行板簧的静刚度测试，而无法测试钢板弹簧在动态加载状态下的性能。

技术实现要素：

本实用新型是提供一种用于车辆悬架钢板弹簧三向动态性能试验系统，旨在解决现有技术中无法检测钢板弹簧在动态加载状态下性能的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种用于车辆悬架钢板弹簧三向动态性能试验设备，包括动力源、试验台以及软件控制系统，所述试验台包括底座和固定板，所述底座和固定板的四角部位通过四根立柱支撑相连，所述底座上设有板簧支座一和板簧支座二，钢板弹簧悬架倒置、且两端卷耳固定在板簧支座一和板簧支座二上，所述板簧支座一和板簧支座二底部与底座上的滑轨配合、且通过导轨锁紧装置固定在滑轨上；所述钢板弹簧悬架中部上方固定设有倒置的模拟车桥，所述钢板弹簧悬架侧面水平设有纵向加载机构，所述模拟车桥侧面水平设有横向加载机构、上方设有与固定板相连的垂向加载机构；所述纵向加载机构、横向加载机构及垂向加载机构均与动力源及软件控制系统相连。

优选地，所述纵向加载机构包括导柱a、纵向电液伺服作动器，所述导柱a设置在底座和固定板之间，所述纵向电液伺服作动器水平设置，所述纵向电液伺服作动器一端通过导向锁紧支座a固定在导柱a上、另一端对应模拟车桥车轴端部；所述横向加载机构包括导柱b、横向电液伺服作动器，所述导柱b设置在底座和固定板之间，所述横向电液伺服作动器水平设置，所述横向电液伺服作动器一端通过导向锁紧支座b固定在导柱b上、另一端对应模拟车桥上横梁侧面。

优选地，所述滑轨为两个，两个滑轨平行设置在底座上、且端部设有挡板，所述板簧支座一和板簧支座二的底部设有与滑轨配合的滑槽。

优选地，所述导轨锁紧装置包括限位块和锁紧手柄，所述限位块设置在板簧支座一和板簧支座二的侧面、且平行于滑轨，所述锁紧手柄与限位块螺纹配合、且其自由端能够与滑轨接触。

进一步地，两个滑轨之间设有梯形槽，所述板簧支座一和板簧支座二的两侧均设有耳板和限位螺栓，所述限位螺栓上端贯穿耳板、下端与梯形槽配合。

优选地，所述板簧支座一和板簧支座二的上方设有支撑座，所述支撑座上设有支撑杆，所述支撑杆贯穿钢板弹簧悬架端部卷耳。

优选地，所述纵向电液伺服作动器端部设有万向接头，所述万向接头能够与模拟车桥上端侧面相连。

优选地，所述固定板上方设有上支撑板，所述垂向电液伺服作动器通过固定板与上支撑板固定连接。

优选地，所述导向锁紧支座a和导向锁紧支座b结构相同，均包括套管、轴套和紧固螺栓，所述套管一端设有开口，所述轴套设置在套管另一端、且与开口相对应，所述套管中部通孔与导柱a或导柱b配合，所述轴套与横向电液伺服作动器或纵向电液伺服作动器的端部配合，所述紧固螺栓贯穿套管开口一端的连接部。

进一步地，所述模拟车桥的主轴通过连接件与钢板弹簧悬架中部固定连接。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过软件控制系统控制纵向加载机构、横向加载机构及垂向加载机构向钢板弹簧悬架进行三向同步加载，实现三向动态性能试验的目的。本实用新型与现有板簧垂向刚度试验台相比，可以更加准确地模拟钢板弹簧实际受力情况，提高了试验精度，并可在汽车设计阶段提供板簧三向动态特性实测数据，用于产品研发和优化设计，及时发现解决悬架参数优化及匹配问题，缩短整车开发周期，提升产品质量及市场竞争力。

附图说明

图1是本实用新型实施例中试验台的立体图；

图2是试验台的主视图；

图3是图2的左视图；

图4是图2中的A-A剖视图；

图5是钢板弹簧悬架与模拟车桥的连接示意图；

图6是板簧支座一或板簧支座二的结构示意图；

图7是板簧支座一或板簧支座二的仰视图；

图8是导向锁紧支座a或导向锁紧支座b的结构示意图；

图9是本实用新型的应用流程图；

图中：1立柱，2底座， 3固定板，4滑轨，5板簧支座一，6板簧支座二，7梯形槽，8耳板，9限位螺栓，10限位块，11抽板，12钢板弹簧悬架，13模拟车桥，14锁紧手柄，15上支撑板，16垂向电液伺服作动器，17导柱a，18导柱b，19横向电液伺服作动器，20纵向电液伺服作动器，21导向锁紧支座a，22导向锁紧支座b，23紧固螺栓，24轴套，25支撑杆，26万向接头，27连接件，28-套管，29-支撑座。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参考图1-8，本实用新型提供的一种用于车辆悬架钢板弹簧三向动态性能试验设备，包括动力源、试验台以及软件控制系统，所述试验台包括底座2和固定板3，所述底座2和固定板3的四角部位通过四根立柱1支撑相连，所述底座2上设有板簧支座一5和板簧支座二6，钢板弹簧悬架12倒置、且两端卷耳固定在板簧支座一5和板簧支座二6上，所述板簧支座一5和板簧支座二6底部与底座2上的滑轨4配合、且通过导轨锁紧装置固定在滑轨4上；所述钢板弹簧悬架12中部上方固定设有倒置的模拟车桥13，所述模拟车桥13的主轴通过连接件27与钢板弹簧悬架12中部固定连接；所述钢板弹簧悬架12侧面水平设有纵向加载机构，所述模拟车桥13侧面水平设有横向加载机构、上方设有与固定板3相连的垂向加载机构；所述纵向加载机构、横向加载机构及垂向加载机构均与动力源及软件控制系统相连。通过软件控制系统控制纵向加载机构、横向加载机构及垂向加载机构向钢板弹簧悬架进行三向同步加载，实现三向动态性能试验的目的。

所述纵向加载机构包括导柱a17、纵向电液伺服作动器20，所述导柱a17设置在底座2和固定板3之间，所述纵向电液伺服作动器20水平设置，所述纵向电液伺服作动器20一端通过导向锁紧支座a21固定在导柱a17上、另一端对应模拟车桥13车轴端部；所述横向加载机构包括导柱b18、横向电液伺服作动器19，所述导柱b18设置在底座2和固定板3之间，所述横向电液伺服作动器19水平设置，所述横向电液伺服作动器19一端通过导向锁紧支座b22固定在导柱b18上、另一端对应模拟车桥13上横梁侧面；所述纵向电液伺服作动器20端部设有万向接头26，所述万向接头26能够与模拟车桥13上端侧面相连。

其中，所述滑轨4为两个，两个滑轨4平行设置在底座2上、且端部设有挡板11，所述板簧支座一5和板簧支座二6的底部设有与滑轨4配合的滑槽，通过导轨锁紧装置固定在滑轨4上，所述导轨锁紧装置包括限位块10和锁紧手柄14，所述限位块10设置在板簧支座一5和板簧支座二6的侧面、且平行于滑轨4，所述锁紧手柄14与限位块10螺纹配合、且其自由端能够与滑轨4接触。

为了防止板簧支座一5和板簧支座二6在垂直方向发生移动，两个滑轨4之间设有梯形槽7，所述板簧支座一5和板簧支座二6的两侧均设有耳板8和限位螺栓9，所述限位螺栓9上端贯穿耳板8、下端与梯形槽7配合。另外 ，所述板簧支座一5和板簧支座二6的上方设有支撑座29，所述支撑座29上设有支撑杆25，所述支撑杆25贯穿钢板弹簧悬架12端部卷耳。

另外，所述固定板3上方设有上支撑板15，所述垂向电液伺服作动器16通过固定板3与上支撑板15固定连接。

其中，所述导向锁紧支座a21和导向锁紧支座b22结构相同，均包括套管28、轴套24和紧固螺栓23，所述套管28一端设有开口，所述轴套24设置在套管28另一端、且与开口相对应，所述套管28中部通孔与导柱a17或导柱b18配合，所述轴套24与横向电液伺服作动器19或纵向电液伺服作动器20的端部配合，所述紧固螺栓23贯穿套管28开口一端的连接部。

本实用新型在具体实施时，将四根立柱1设在底座2上，立柱1上端通过固定板3固定，底座2上设有滑轨4，板簧支座一5和板簧支座二6通过滑轨4连接,板簧支座一5和板簧支座二6对应设置并且两端分别设有耳板8和限位螺栓9，在滑轨中间设有梯形槽7、板簧支座一5和板簧支座二6通过耳板8和限位螺栓9与梯形槽7固定，防止板簧支座一5和板簧支座二6发生垂向移动，底座2上设有挡板11，挡板11通过螺栓固定在底座2上，通过挡板11的拆装可以方便对板簧支座一5和板簧支座二6进行安装以及防止板簧支座一5和板簧支座二6脱落，板簧支座一5和板簧支座二6之间设有钢板弹簧悬架12，钢板弹簧悬架系统12倒置在板簧支座一5和板簧支座二6上，其中倒置的钢板弹簧悬架12两端的卷耳分别设在板簧支座一5和板簧支座二6上通过支撑杆25连接，倒置的钢板弹簧悬架12上再设有倒置的模拟车桥13，构成整个悬架系统装置。板簧支座一5和板簧支座二6与滑轨4底端连接处通过导轨锁紧装置固定，导轨锁紧装置的限位块10设置在板簧支座一5和板簧支座二6底部两侧，限位块平行设于滑槽外侧，通过锁紧手柄14的旋转将板簧支座一5和板簧支座二6固定在滑轨上，防止板簧支座一5和板簧支座二6沿滑轨发生纵向移动，借助导轨锁紧装置可以调节板簧支座一5和板簧支座二6在滑轨上的位置，从而放置不同类型的钢板弹簧悬架12，对于高度较大的钢板弹簧悬架，可以替换高度适合的板簧支座一5和板簧支座二6。所述的导柱a17和导柱b18下端固定在底座2上，上端与固定板3连接，所述的垂向电液伺服作动器16通过固定板3与上支撑板15固定连接，其下端通过万向接头26与倒置的模拟车桥13上端连接，所述的纵向电液伺服作动器20和横向电液伺服作动器19一端分别通过导向锁紧支座a21、导向锁紧支座b22与导柱a17和导柱b18固定连接，另一端按照载荷输出方向通过万向接头26与倒置的模拟车桥13的侧面设定部位连接。

如图2至图4所示，对垂向电液伺服作动器16输入静态或动态预载，主要测量钢板弹簧悬架系统的垂向静/动刚度及阻尼特性。对横向电液压伺服作动器19和垂向电液伺服作动器16输入预载，主要测量车辆转向时钢板弹簧悬架系统刚度及阻尼特性，为车辆转向时钢板弹簧的动态设计提供参考。对纵向电液伺服作动器20和垂向电液伺服作动器16输入预载，主要测量车辆驱动或制动时钢板弹簧悬架系统刚度及阻尼特性。液压加载系统采用静态逐级加载法和动态谐波激励法，静态逐级加载法用于测试钢板弹簧的静态刚度特性，谐波激励法用于测试钢板弹簧的动态刚度和阻尼特性，垂向电液伺服作动器、横向电液伺服作动器、纵向电液伺服作动器均由液压伺服阀、液压作动筒、位移传感器、压力传感器、载荷传感器、减震器等原件组成。其中软件控制系统包括试验波形的选择（正弦、三角、方波），设置试验频率、振幅以及作动次数，设置预载数值等。

通过软件控制系统操纵动力源对垂向电液伺服作动器、横向电液伺服作动器、纵向电液伺服作动器施加不同大小的载荷。该载荷输入有三种方式获取：（1）利用实际工况下提取到的路谱信息代入轮胎模型计算得到车轴轴头处三向载荷谱；（2）实车试验中通过压力传感器直接检测车轴轴头处的三向受力信号；（3）利用整车虚拟实验测量车轴轴头处三向载荷。

如图5至图7所示，板簧支座一5和板簧支座二6固定在滑轨4上；所述滑轨4两边分别设置有导轨锁紧装置10，通过导轨锁紧装置10可以调节板簧支座一5和板簧支座二6的位置，从而可以测量不同车辆不同长度的钢板弹簧。

如图1、8所示，导柱a17和导柱b18分别设有导向锁紧支座21，该导向锁紧支座19通过螺栓固定在导柱a17和导柱b18上，并且与纵向电液伺服作动器20和横向电液伺服作动器19固定连接，通过调节导向锁紧支座21螺栓的松紧，可以改变纵向电液伺服20和横向电液伺服作动器19的垂向位置，从而适应不同高度的板簧。如图8所示，导向锁紧支座a21和导向锁紧支座b22结构相同，通过螺栓23固定在导柱a17和导柱b18上，利用螺栓23的松紧来调节上下位置的移动，其前端利用轴套24固定连接横向伺服电液作动器19和纵向电液伺服作动器20。

如图9所示，本实用新型是通过软件控制系统操纵动力源，动力源提供动力给垂向电液伺服作动器16、横向电液伺服作动器19和纵向电液伺服作动器20，从而传输作用到试验台上，对钢板弹簧悬架12进行三向同步加载测试。其中软件控制系统通过输入不同的试验参数对动力源按照试验的目的进行加载控制，并且软件控制系统对试验数据自动分析，通过时域图以及频域图的方式体现试验的合理性。

综上所述，试验台架通过调控电液伺服作动器提供负载力对钢板弹簧悬架进行三向动态同步加载，该载荷输入有三种方式获取：（1）利用实际工况下提取到的路谱信息代入轮胎模型计算得到车轴轴头处三向载荷谱；（2）实车试验中通过压力传感器直接检测车轴轴头处的三向受力信号；（3）利用整车虚拟实验测量车轴轴头处三向载荷。本实用新型操作简便，可实现数据自动采集和处理，便于多次反复测试，极大简化了实车现场试验的操作流程，降低了成本和风险。与现有板簧垂向刚度试验台相比，可以更加准确地模拟板簧实际受力情况，提高了试验精度，并可在汽车设计阶段提供板簧三向动态特性实测数据，用于产品研发和优化设计，及时发现解决悬架参数优化及匹配问题，缩短整车开发周期，提升产品质量及市场竞争力。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。