一种乘用车白车身扭转刚度试验夹具的制作方法

本发明涉及一种乘用车白车身扭转刚度试验夹具，属于汽车产品测试技术领域。

背景技术：

随着汽车工业的飞速发展，汽车的产量和保有量持续增长，汽车走进了千家万户。乘用车白车身的扭转刚度作为车身性能的一个主要性能，越来越受到人们的关注。为了进行乘用车白车身扭转刚度试验，需要设计各种各样的夹具来满足试验的需求，进行车身扭转刚度测试时，需要约束白车身前保险杠中间处，保证约束点的y坐标的值为零，约束该点的z向的平动自由度；同时约束白车身后左、右弹簧座x、y、z三个方向的平动自由度；在白车身前左、右减震器座上施加大小为相同的力矩，即在左、右减震器座上一侧施加方向沿z正向的拉力，一侧施加方向沿z负向的加载力。传统测试方法中，每次进行新车测试都需要重新设计加工夹具，而且加载时加载零点不容易确定，传统的单一夹具无法同时实现拉伸和加载，试验效率低，测试过程不灵活，试验在加载进行定位时施加载荷力作用时，定位不准确，无法保证试验结果测得的白车身扭转刚度的准确性。

技术实现要素：

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种乘用车白车身扭转刚度试验夹具，可以实现乘用车白车身扭转刚度试验测试中拉伸和加载，保证在加载状态下测试扭转刚度时无任何额外的外力预先存在，确保测试结果准确，同时该夹具结构简单，与传统机械加工的夹具相比，方便制造，可拆卸的设计安装方便，成本很低。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种乘用车白车身扭转刚度试验夹具，其特征在于：主要包括上部固定安装系统、下部测量系统和中间连接系统；

上部固定安装系统包括第一螺栓、支撑圆盘、连接套筒和第一紧固螺母；

下部测量系统包括双头螺柱和力传感器；

中间连接系统包括连接钢板和调节钢板、第二螺栓、第二紧固螺母；

支撑圆盘、连接钢板的中央均设置装配孔，支撑圆盘上还设置数量与位置均与待测乘用车减震器安装孔一致的定位孔；

第一螺栓依次穿过支撑圆盘、连接钢板的装配孔，连接套筒套在第一螺栓上、并位于支撑圆盘与连接钢板之间，第一紧固螺母装在第一螺栓的端部、并位于连接钢板下方；

连接钢板位于调节钢板下方，并通过第二螺栓、第二紧固螺母与调节钢板连接，连接钢板与第一螺栓的端部留有间隙；

调节钢板的下端面设置内螺纹盲孔，双头螺柱的一端与调节钢板的内螺纹盲孔螺纹连接，另一端与力传感器螺纹连接。

进一步地，所述双头螺柱上还设置有位于调节钢板下方的第三紧固螺母。

进一步地，所述支撑圆盘上定位孔的数量为3或4个。

进一步地，所述支撑圆盘中心的装配孔直径至少大于第一螺栓直径10％，且小于第一螺栓的螺帽大小。

进一步地，连接套筒的内径至少大于第一螺栓直径5％，外径大于支撑圆盘中心的装配孔直径。

进一步地，连接钢板的中心开设有装配孔直径至少大于第一螺栓直径10％，但小于连接套筒外直径的80％。

进一步地，第一螺栓伸出连接钢板孔洞的长度大于第一紧固螺母的厚度，但是小于第二螺栓的长度。

进一步地，连接钢板、调节钢板上用于装配第二螺栓的装配孔直径至少大于第二螺栓直径5％、且最大不得大于第二螺栓的螺帽以及第二紧固螺母。

进一步地，调节钢板上的盲孔深度为调节钢板厚度的50％～75％。

进一步地，所述力传感器为压电式力传感器。

为了使本发明具备不同车型的白车身刚度试验测试的能力，支撑圆盘上的定位孔个数和尺寸可以根据实际车型减震器安装孔的个数和尺寸进行调整，第二螺栓可根据实际需要选择不同规格的螺栓。本发明可用于乘用车白车身扭转刚度试验，在汽车坐标系中，在汽车坐标系中，本发明可实现车身在z方向上的向上拉力加载，也可实现车身在z负反向上的向下拉力加载；由于本发明在不承受任何加载时，通过释放第二紧固螺母，上部固定安装系统和下部测量系统处于力学分离状态，使得被测试车身处于完全自由状态，从而使得车身在扭转测试时，通过水平尺来确定车身处于完全平衡状态时的零点位置，保证在加载状态下测试扭转刚度时无任何额外的外力预先存在，确保测试结果准确，同时该夹具结构简单，与传统机械加工的夹具相比，方便制造，可拆卸的设计安装方便，成本很低。针对不同车型的白车身扭转刚度试验，该夹具只需更换不同大小直径的支撑圆盘以及调整支撑圆盘上的定位孔在圆周上的分布位置，其他装置无需重新加工。

与现有的国内外夹具相比，本发明中所述的乘用车白车身扭转刚度试验夹具具有结构简单，便于安装的优点。能够同时实现拉伸和加载，调节钢板上的孔洞略大于安装螺栓，这样的设计有利于零点的定位，方便加载，而且针对不同车型的白车身扭转刚度试验，该夹具只需更换不同型号的安装螺栓和套筒，无需重新加工，大大提升了试验的效率，有效地提高了试验数据的准确性和可靠性。

附图说明

图1为本发明所述乘用车白车身扭转刚度试验夹具整体示意图。

图2为所述乘用车白车身扭转刚度试验夹具左视图。

图3为所述乘用车白车身扭转刚度试验夹具上部固定安装系统示意图。

图4为所述乘用车白车身扭转刚度试验夹具中间连接系统示意图。

图5为所述乘用车白车身扭转刚度试验夹具下部测量系统示意图。

图6为所述乘用车白车身扭转刚度试验夹具支撑圆盘示意图。

附图标记说明：

1-第一螺栓，2-支撑圆盘，3-连接套筒，4、5-第二螺栓，6-连接钢板，7-第一紧固螺母，8-调节钢板，9、10、11、12-第二紧固螺母，13-第三紧固螺母，14-双头螺柱，15-力传感器。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

为本发明所述的乘用车白车身扭转刚度试验夹具，主要包括上部固定安装系统、下部测量系统和中间连接系统，上部固定安装系统和下部测量系统通过中间连接系统相连接。

如图1和图2所示，上部固定安装系统包括第一螺栓1、支撑圆盘2、连接套筒3和第一紧固螺母7；下部测量系统包括双头螺柱14和力传感器15；中间连接系统包括连接钢板6和调节钢板8、第二螺栓、第二紧固螺母；如图3、图4、图5所示。

支撑圆盘2、连接钢板6的中央均设置装配孔，用于转配第一螺栓1。所述上部固定安装系统的支撑圆盘2与白车身前减震器安装孔通过螺栓进行连接固定，因此，支撑圆盘2上还设置数量与位置均与待测乘用车减震器安装孔一致的定位孔，用于将所述乘用车白车身扭转刚度试验夹具固定在待测乘用车白车身减震器安装孔处。支撑圆盘2的直径大小以及支撑圆盘2上的定位孔的直径、位置、大小和数量需要根据实际被测试的车型进行设计，一般情况下，所述支撑圆盘2上定位孔的数量为3或4个，如图6所示。

第一螺栓1依次穿过支撑圆盘2、连接钢板6的装配孔，连接套筒3套在第一螺栓1上、并位于支撑圆盘2与连接钢板6之间，连接套筒3既可以防止支撑圆盘2下落，又可以保证支撑圆盘2和第二螺栓之间有一定的间距，方便安装加载和确定车身平衡状态的零点位置。第一紧固螺母7装在第一螺栓1的端部、并位于连接钢板6下方。通过第一紧固螺母7的固定，使得上部固定安装系统和中间连接系统建立连接关系。

如图4所示，连接钢板6位于调节钢板8下方，并通过第二螺栓、第二紧固螺母与调节钢板8连接，使得上部固定安装系统和下部测量系统建立连接关系。本实施例中，连接钢板6位于调节钢板8之间通过两个第二螺栓4、5以及四个第二紧固螺母9、10、11、12连接，每个第二螺栓上固定两个第二紧固螺母。第一螺栓1伸出连接钢板6孔洞的长度大于第一紧固螺母7的厚度，但是小于第二螺栓4的长度。装配完成后，连接钢板6与第一螺栓1的端部留有间隙。

如图5所示，调节钢板8的下端面设置内螺纹盲孔，盲孔深度为调节钢板8厚度的50％～75％。双头螺柱14的一端与调节钢板8的内螺纹盲孔螺纹连接，另一端与力传感器15螺纹连接，完成下部测量系统和中间连接系统之间建立连接关系。所述力传感器15为压电式力传感器。本实施例中，所述双头螺柱14上还设置有位于调节钢板8下方的第三紧固螺母13。在第三紧固螺母13的作用下，可以固定压电传感器15的安装位置，防止白车身受载时传感器15安装位置受到影响。

所述支撑圆盘2中心的装配孔直径至少大于第一螺栓1直径10％，保证安装螺栓可以自由活动；且小于第一螺栓1的螺帽大小，保证第一螺栓1可以正常装配。连接套筒3的内径至少大于第一螺栓1直径5％，外径大于支撑圆盘2中心的装配孔直径，但不能影响第二螺栓4和连接螺栓5的正常使用，以便套筒安装。

连接钢板6的装配孔与第一螺栓1配合、连接钢板6的两侧孔洞与第二螺栓4、5配合均为间隙配合，这样的设计可以保证安装螺栓和连接螺栓进行小范围活动，可以在加载的时候更方便的确定加载零点，省去了传统测试过程中寻找零点不断调整定位的步骤。连接钢板6的中心开设有装配孔直径至少大于第一螺栓1直径10％，但小于连接套筒3外直径的80％。连接钢板6、调节钢板8上用于装配第二螺栓的装配孔直径至少大于第二螺栓直径5％，方便安装的同时可以使连接螺栓有一定的活动范围；且最大不得大于第二螺栓的螺帽以及第二紧固螺母。

如图1所示，上部固定安装系统和下部测量系统通过中间连接系统中第二螺栓4、5和第二紧固螺母9-12组合起来，通过第二紧固螺母9、10、11、12对调节钢板8的释放作用，中间连接系统2的连接钢板6和调节钢板8之间具有一定的活动空间，下部测量系统可以沿着连接螺栓4和连接螺栓5上下滑动，使得上部固定安装系统1处于完全自由状态，以便实现被测试白车身处于无任何加载的自由状态。反之，通过第二紧固螺母9、10、11、12对调节钢板8的紧固作用，使得本发明夹具的上部固定安装系统、下部测量系统和中间连接系统建立起连接，防止分离。

结合图1，在对乘用车白车身进行扭转刚度试验时，本夹具装在被测试的白车身前减震器安装孔处，且左右减震器安装孔处各安装一个。需要在被测试白车身前端左、右减震器座上一侧施加方向沿z正向的拉力，一侧施加方向沿z负向的加载力。

在施加方向沿z负向的加载力时，由于本发明夹具处于自由活动状态，此时第一螺栓1和调节钢板8之间存在一定的间距。当上部固定安装系统随被测白车身整体沿z负向移动时，在第一紧固螺母7的作用下，第一螺栓1和连接钢板6会沿着第二螺栓4、5向z负方向移动，一旦第一螺栓1与调节钢板8接触并建立刚性连接关系，加之第三紧固螺母13的作用，此时施加在被测试白车身的加载力就会被下部测量系统中的压电式力传感器15所接受，从而计算得到具体的沿z负向的加载力大小。此时受力的部件主要是第一螺栓1和调节钢板8。

在施加方向沿z正向的拉力，由于本发明夹具处于自由活动状态，此时第一螺栓1和调节钢板8之间存在一定的间距。在受到z正向拉力时，上部固定安装系统1随被测白车身整体沿z正向移动时，在第一紧固螺母7和连接钢板6的配合作用下，会使连接钢板6也沿z正向移动时，由于第二螺栓4、5上的第二紧固螺母9、10、11、12对调节钢板8的紧固作用，调节钢板8则会和连接钢板6同样发生沿z正向移动，在第三紧固螺母13的作用下，调节钢板8与下部测量系统建立刚性连接，此时施加在被测试白车身的拉力就会被下部测量系统中的压电式力传感器15所接受，从而计算得到具体的沿z正向的拉力大小。此时受力的部件主要是第二螺栓、第二紧固螺母9～12、安装螺母7和调节钢板8。

本发明可用于乘用车白车身扭转刚度试验，在汽车坐标系中，本发明可实现车身在z方向上的向上拉力加载，也可实现车身在z负方向上的向下拉力加载；由于本发明在不承受任何加载时，通过释放第二紧固螺母9、10、11、12，上部固定安装系统和下部测量系统处于力学分离状态，使得被测试车身处于完全自由状态，从而使得车身在扭转测试时，通过水平尺来确定车身处于完全平衡状态时的零点位置，保证在加载状态下测试扭转刚度时无任何额外的外力预先存在，确保测试结果准确。

同时该夹具结构简单，与传统机械加工的夹具相比，方便制造，可拆卸的设计安装方便，成本很低。针对不同车型的白车身扭转刚度试验，该夹具只需更换不同大小直径的支撑圆盘2以及调整支撑圆盘2上的定位孔在圆周上的分布位置，其他装置无需重新加工。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。