一种汽车动力总成主动悬置试验台架的制作方法

本发明涉及一种汽车零部件的试验设备，尤其是涉及一种汽车动力总成主动悬置试验台架。

背景技术：

随着汽车工业的发展，人们对于汽车乘坐舒适性的要求也越来越高，而动力总成主动悬置是提高整车nvh性能的零件，承担着减振的重要作用。通常主动悬置受到由动力总成产生的x、y和z轴三个方向的激励力，而实际应用中我们主要关注z轴方向的减振性能，所以主动悬置试验台架主要用于测试z轴方向的减振效果。

传统的动力总成主动悬置试验台架可分为二自由度主动悬置试验台架和基于力学测试与模拟设备(以下简称mts设备)的主动悬置试验台架。二自由度主动悬置试验台架一般包括上下两层质量块、激振源和检测系统，激振源设置在上质量块上，上质量块和下质量块之间设置有用于安装减振组件(主动悬置、被动悬置)的空间，下质量块安装在弹性组件上，下质量块与检测系统连接。激振源包括交流电机和齿轮箱，交流电机的输出端通过联轴器与齿轮箱的一端相连接，齿轮箱的另一端设置有两个输出轴，每个输出轴上设置有一偏心质量块，两偏心质量块大小相等且对称布置，测试时，齿轮箱内的变速和换向机构使两根输出轴转动方向相反，此时，两质量块等速反向旋转以抵消水平方向的激励力，使试验台仅产生z轴方向的激励。由此可见本试验台架通过激振源产生激励经过减振组件隔振后传递给下质量块，最终通过检测系统测试下质量块在主动悬置控制前和控制后的振动参数，从而得出主动悬置的z轴方向的减振性能。这种结构的主动悬置试验台架虽然能实现主动悬置z轴方向的减振性能，但是该结构存在以下缺陷：1、由于主动悬置的静刚度较高，为降低系统的固有频率，上质量块和下质量块的质量非常大，在某些主动悬置试验台架中下层质量块的质量近300千克，使得整个试验台架显得异常笨重，不利于试验台架的移动的同时也增加了加工制造成本；2、由于此种结构采用齿轮箱，使整个试验台架的质量和成本高；3、在测试中要同时放入配套的被动悬置以做支撑，使整体体积大，重量大，测试结果计算更为复杂。

基于mts设备的主动悬置试验台架通过将主动悬置固定在mts设备上，由mts设备激励端产生位移激励，且能够保证仅产生单方向的位移激励，此外mts设备自带的位移传感器和力传感器也便于主动悬置性能参数的获取，具有测试精确的优点。但该试验台的缺点是所需的mts设备为国外进口，价格过于昂贵，其高昂的价格使得中小企业及高校难以承受，且mts设备属于精密设备，维护和保养成本较高，操作极其复杂，需要专门的技术人员操作，此外该试验台中主动悬置对于系统的减振效果仅仅通过数据体现，并不直观。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、重量轻、携带方便、成本低且操作方便的汽车动力总成主动悬置试验台架。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种汽车动力总成主动悬置试验台架，包括机架和主质量块，所述的机架包括底板以及固定设置在所述的底板的四个角上的导向柱，所述的底板通过固定组件固定，所述的主质量块的四个角分别通过滑动组件与所述的导向柱轴向滑动连接，所述的主质量块水平设置，所述的主质量块的上表面设置有激振电机和振动传感组件，所述的激振电机为双出轴电机，所述的激振电机的两个输出轴上设置有可拆卸式的偏心质量块，所述的偏心质量块的偏心方向相同，所述的主质量块与所述的底板之间用于固定主动悬置，所述的振动传感组件用于检测所述的主质量块的振动参数。

所述的滑动组件包括直线轴承和连接板，所述的直线轴承套设在所述的导向柱上，所述的直线轴承的底座与所述的连接板的下端固定连接，所述的连接板的上端与所述的主质量块固定连接。直线轴承和导向柱共有4对，均布在主质量块的四个角上，直线轴承只能沿导向柱做上下运动，激振电机会产生平面的激励力，可分解为水平方向和竖直方向的激励力，由于主质量块水平方向的运动被导向柱约束，所以水平方向的力被导向柱、滑动组件抵消了，激振电机所产生的激励力仅能够带动主质量块以及与主质量块连接的部件沿导向柱的轴线方向上下运动，从而主动悬置仅受到竖直方向上的激励力，以实现单向(z方向)性能测试。

所述的导向柱的上端水平设置有加强组件，所述的加强组件包括水平连杆和l型的连接件，所述的连接件轴向设置有与所述的导向柱相匹配的插孔，所述的连接件包括两个相互垂直的连接臂，所述的连接臂上设置有用于插入所述的水平连杆的安装孔，所述的连接件通过所述的插孔套设在所述的导向柱上并固定，所述的水平连杆的两端部分别插入对应所述的安装孔固定。4根导向柱上端通过l型的连接件以及水平连杆连接在一起以提高导向柱在水平方向上的刚度，使本发明的试验台架稳定性能好。

还包括控制系统，所述的振动传感组件为一加速度传感器，所述的加速度传感器与所述的控制系统连接，所述的控制系统与主动悬置连接。加速度传感器用于记录主质量块的振动情况，并将采集到的加速度信号作为误差信号反馈给控制系统，控制系统接收到反馈信号后对主动悬置内的电磁作动器输入相应的电流以改变主动悬置的动态特性，从而达到降低主质量块振动的目的。

所述的偏心质量块的上端设置有与所述的输出轴相匹配的通孔，所述的偏心质量块的侧壁上设置有与所述的通孔相连通的螺栓孔，所述的偏心质量块通过所述的通孔套设在所述的输出轴上，所述的偏心质量块通过螺栓拧入所述的螺栓孔顶住所述的输出轴固定。偏心质量块为可拆卸式结构，通过更换不同质量的偏心质量块可以调整激励力的大小，同时通过改变激振电机的转速，所能产生的激励力的范围为0-343n，具有可模拟的试验范围大的优点。

所述的激振电机为单相异步电动，所述的激振电机的电源线上设置有一无极调速器，所述的无极调速器具有多个档位，所述的激振电机采用220v家用交流电，所述的激振电机的最高转速为3000r/min，所述的激振电机所能产生的激励力的频率范围为0-50hz。激振电机采用220v的家用交流电，对用电条件要求低，使用更为便利；在电源线上设置有一无极调速器，可以调节激励力的频率，便于测试主动悬置不同工作频率带下的工作性能。

所述的主质量块的下表面上设置有用于固定悬置支臂的上支臂，所述的上支臂包括连接座和设置在所述的连接座上向下延伸的连接块，所述的连接座固定连接在所述的主质量块的底面上，所述的连接块用于与悬置支臂固定连接。

所述的连接座的下表面与悬置壳体的顶面之间的间隙不小于10mm。以保证在上支臂受到来自于激振电机的激励力时不会与主动悬置发生碰撞。

所述的底板上设置有悬置安装座，所述的悬置安装座的上表面上设置有向上突起的凸台，所述的凸台的上表面上设置有与悬置底座相匹配的倾斜安装面。使主动悬置处于竖直状态。

所述的固定组件包括紧固螺栓。

与现有技术相比，本发明的优点在于公开了一种汽车动力总成主动悬置试验台架，本试验台架的激振电机的两个输出轴上分别设置有偏心质量块，两个偏心质量块的偏心方向相同，输出轴带动偏心质量块同向旋转，以使激振电机只产生平面的激励力，而不产生扭矩，用于模拟发动机的激振力；激振电机产生平面的激励力可分解为水平方向和竖直方向的力，由于主质量块通过滑动组件滑动设置在导向柱上，主质量块只能沿导向柱做上下运动，由此可见主质量块的水平方向的运动被导向柱约束，所以水平方向的力被导向柱、滑动组件抵消了，此时，激振电机所产生的激励力仅竖直方向的力有效，即z轴方向的激励有效，竖直方向的力带动主质量块及与主质量块连接的部件沿导向柱的轴线方向上下运动，从而模拟主动悬置在动力总成中z轴单向的受力情况，由振动传感组件检测到主质量块的振动参数反馈给控制系统，通过相应计算后可以看出主动悬置经控制后的减振效果；本发明具有以下优点：

1、省略了传统的下质量块、齿轮箱，可用于直接检测待检测主动悬置的性能，无需额外增加其他配套的被动悬置，具有结构简单、重量大大降低、携带方便、成本低的优点；

2、偏心质量块为可拆卸式结构，通过更换不同质量的偏心质量块可以调整激励力的大小，同时通过改变激振电机的转速，所能产生的激振力的范围为0-343n，可模拟的试验范围大；

3、由于本发明只用于单向性能测试，直接对待检测的主动悬置的进行性能测试，操作简单、便捷，主动悬置对于系统的减振效果可直观模拟。

附图说明

图1为本发明与主动悬置配合的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的激振电机与偏心质量块连接的结构示意图；

图4为本发明的连接件的结构示意图；

图5为本发明的偏心质量块的结构示意图；

图6为本发明的偏心质量块的剖视图；

图7为本发明的上支臂的结构示意图；

图8为本发明的悬置安装座的结构示意图；

图9为本发明与控制系统连接的结构简图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：如图1-图3所示，一种汽车动力总成主动悬置试验台架，包括机架1和主质量块2，机架1包括底板11以及导向柱12，底板11通过固定组件(图中未显示)固定，导向柱12通过轴支座13固定设置在底板11的四个角上，主质量块2的四个角分别通过滑动组件3与导向柱12轴向滑动连接，主质量块2水平设置，主质量块2的上表面设置有激振电机4和振动传感组件，激振电机4为双出轴电机，激振电机4的两个输出轴41上设置有可拆卸式的偏心质量块5，偏心质量块5的偏心方向相同，主质量块2与底板11之间用于固定主动悬置6，振动传感组件用于检测主质量块2的振动参数。

实施例二：一种汽车动力总成主动悬置试验台架，包括机架1和主质量块2，机机架1包括底板11以及导向柱12，底板11通过固定组件(图中未显示)固定，导向柱12通过轴支座13固定设置在底板11的四个角上，主质量块2的四个角分别通过滑动组件3与导向柱12轴向滑动连接，主质量块2水平设置，主质量块2的上表面设置有激振电机4和振动传感组件，激振电机4为双出轴电机，激振电机4的两个输出轴41上设置有可拆卸式的偏心质量块5，偏心质量块5的偏心方向相同，主质量块2与底板11之间用于固定主动悬置6，振动传感组件用于检测主质量块2的振动参数。

在此具体实施例中，滑动组件3包括直线轴承31和连接板32，直线轴承31套设在导向柱12上，直线轴承31的底座与连接板32的下端固定连接，连接板32的上端与主质量块2固定连接。

在此具体实施例中，导向柱12的上端水平设置有加强组件7，加强组件7包括水平连杆71和l型的连接件72，连接件72轴向设置有与导向柱12相匹配的插孔721，连接件72包括两个相互垂直的连接臂722，连接臂722上设置有用于插入水平连杆71的安装孔723，连接件72通过插孔721套设在导向柱12上并固定，水平连杆71的两端部分别插入对应安装孔723固定。

在此具体实施例中，偏心质量块5的上端设置有与输出轴41相匹配的通孔51，偏心质量块5的侧壁上设置有与通孔51相连通的螺栓孔52，偏心质量块5通过通孔51套设在输出轴41上，偏心质量块5通过螺栓拧入螺栓孔52顶住输出轴41固定。

在此具体实施例中，激振电机4为单相异步电动，激振电机4的电源线上设置有一无极调速器42，无极调速器42具有多个速度调节档位，激振电机4采用220v家用交流电，激振电机4的最高转速为3000r/min，激振电机4所能产生的激励力的频率范围为0-50hz。

在此具体实施例中，固定组件(图中未显示)包括紧固螺栓(图中未显示)。

实施例三：其他结构与实施例二相同，其不同之处在于，如图7所示，主质量块2的下表面上设置有用于固定悬置支臂61的上支臂8，上支臂8包括连接座81和设置在连接座81上向下延伸的连接块82，连接座81固定连接在主质量块2的底面上，连接块82用于与悬置支臂61固定连接。在连接座81上设置有五个第一固定孔811，5颗螺栓(图中未显示)穿过第一固定孔811将上支臂8与主质量块2刚性连接，连接块82上设置有两个第二固定孔821，悬置支臂71通过螺栓(图中未显示)穿过第二固定孔821与连接块82刚性连接。

在此具体实施例中，连接座81的下表面与悬置壳体62的顶面之间的间隙不小于10mm。

在此具体实施例中，底板11上设置有悬置安装座9，悬置安装座9的上表面上设置有向上突起的凸台91，凸台91的上表面上设置有与悬置底座63相匹配的倾斜安装面911。

在此具体实施例中，系统的固有频率根据公式计算得到，其中，ω表示系统的固有频率，k表示主动悬置6的静刚度，m表示由激振电机4、主质量块2、连接板32、直线轴承31、上支臂8的所构成的系统的总质量。

实施例四，其他结构与实施例三相同，其不同之处在于，如图9所示，该试验台架还包括控制系统14，振动传感组件为一加速度传感器10，加速度传感器10与控制系统13连接，控制系统14与主动悬置6连接。加速度传感器10用于记录主质量块2的振动情况，并将采集到的加速度信号作为误差信号反馈给控制系统14，控制系统14接收到反馈信号后对主动悬置6内的电磁作动器(图中未显示)输入相应的电流以改变主动悬置6的动态特性，从而达到降低主质量块2振动的目的。其中，控制系统14为现有的结构，包括电荷放大器141、电源142、电子控制单元143和电脑144。

在此具体实施例中，通过加速度传感器10采集主质量块2的振动情况反馈给控制系统14，主动悬置6的控制系统14通过控制主动悬置6的动态特性以降低主质量块2的振动，从而形成一个闭环系统，通过改变控制系统14的控制算法可以测试应用不同算法的主动悬置6减振效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。