用于测量车轮定位参数的装置及kc试验台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于车辆底盘系统KC试验技术领域，特别涉及一种用于车辆底盘系统KC试验台中测量车轮定位参数的装置及具有该装置的KC试验台。
【背景技术】
[0002]车辆底盘系统KC试验主要包括平行轮跳、反向轮跳、纵向力加载、侧向力加载、回正力矩加载及原地转向工况。试验台驱动加载方式主要为垂直(Z'方向)、侧向(Y'方向)、纵向(X'方向)和绕垂直旋转方向(Rz '方向)加载。测量目标参数主要包括轮心垂向(z方向)、侧向(y方向)、纵向(X方向)直线位移，轮胎绕X、y、z轴方向转动的角位移、轮胎接地中心垂直、侧向及纵向位移。其中加载台坐标系采用车辆坐标系，即当车辆在水平路面上处于静止状态时，定义坐标系Z'轴通过汽车质心指向上方，X'轴平行于地面指向车辆后方，Y'轴为驾驶员指向副驾驶方向。轮胎采用轮胎坐标系，即坐标系的原点是车轮平面接地印迹中心，X轴定义为车轮中性面与地面的交线，前进方向为正;y轴定义为车轮旋转轴线在地面上的投影线，向左为正;z轴垂直向上为正。
[0003]在对车轮进行加载的过程中需要精确测量车轮的定位参数，目前国内外KC试验台对车轮定位参数进行测量时通常采用两种方法:六自由度机械臂法和三点法。六自由度机械臂通过六个绝对式角位移传感器测量六个旋转轴的旋转角度，结合各已知臂长来计算轮心的定位参数，但是由于机械臂本质为串联机构，容易导致误差的累积和放大效应，影响测量结果的精确性;而三点法是通过安装三支高精度的微位移传感器在车轮轮毂上，根据传感器的数值解算出轮心的角位移与线位移变化量，但是由于三点法测量原理的误差，使得车轮坐标系与定义坐标系具有一定偏差，导致测量的车轮前束角与外倾角跟理论上的值有一定误差。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明一方面提供了一种用于车辆底盘系统KC试验台中测量车轮定位参数的装置，其通过对车轮空间位姿连接结构的优化改进，进而可减小测量误差累积和放大，并克服因测量坐标系与车轮坐标系偏差带来的测量误差，实现对车轮参数的精确测量。本发明的另一方面还提供一种具有上述测量装置的KC试验台。
[0005]为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种用于车辆底盘系统KC试验台中测量车轮定位参数的装置，用于对车轮定位参数进行精确测量，其特征在于，该装置包括:
[0006]设置在KC试验台的垂直加载台上的支撑架装置、与该支撑架装置末端端部连接的六自由度并联机构平台以及设置在六自由度并联机构平台端部的用于与车轮连接的转盘，待测量的车轮设置在KC试验台的旋转加载台上并与转盘固定连接，该转盘与六自由度并联机构平台的一端固定，该六自由度并联机构平台的另一端与支撑架装置固定连接；
[0007]其中，所述六自由度并联机构平台上设置有六条支链，各支链为具有多个自由度的柔性支链，各支链上装有位移传感器，用以测量各支链的位移变化并以此作为待测车轮的位移变化，从而计算出车轮的空间姿态，再结合KC试验台加载系统的位移传感器测量值即可获得轮胎定位参数。
[0008]作为本发明的进一步优选，所述六自由度并联机构平台包括两平行间隔布置的平台，分别为动平台和定平台，转盘与动平台固定连接，定平台与支撑架装置末端端部固定连接，所述六条支链设置在动平台和定平台之间且端部分别与二者通过虎克铰链连接。
[0009]作为本发明的进一步优选，所述六条运动支链中的每个支链由两节连杆组成，两节连杆在连接端相互套接，并可在轴向上相互移动，在两节连杆之间并行安装有位移传感器，用以测量各支链的位移变化。
[0010]作为本发明的进一步优选，每个支链由两节连杆上均设置有定位孔，用于通过定位销将两节连杆锁住，实现在初始设计位置及非工作状态时对动平台的支撑。
[0011 ]作为本发明的进一步优选，所述支撑架装置包括支撑架基座、以及相互垂直布置的竖直支架和水平支架，其中，竖直支架固定设置在所述支撑架基座上，水平支架一端端部与竖直支架固连为一体，另一端端部与定平台固定连接，所述支撑架基座通过导轨与垂直加载台连接，支撑架基座可通过导轨实现在纵向上的位置调节。
[0012]作为本发明的进一步优选，所述竖直支架包括竖直设置的竖直外支架和同轴套装在其内并可相互移动的竖直内支架，使得竖直支架具有竖直方向上的长度调节功能，竖直外支架固定设置在支撑架基座上，竖直外支架与竖直内支架的对应侧面上均开有轴向设置的滑槽，竖直外支架与竖直内支架之间的相对滑移到位后通过螺栓固定在滑槽上从而将两者相对固定锁紧。
[0013]作为本发明的进一步优选，所述水平支架包括水平设置的水平外支架和同轴套装在其内并可在水平方向上相对移动的水平内支架，使得水平支架具有竖直方向上的长度调节功能，水平外支架端部与定平台固定连接，水平外支架与水平内支架)的对应侧面上均开有轴向设置的滑槽，水平外支架与水平内支架之间的相对滑移到位后通过螺栓固定在滑槽上从而将两者相对固定锁紧。
[0014]作为本发明的进一步优选，所述KC试验台还包括通过导轨设置在垂直加载台上的纵向加载台，其可相对垂直加载台沿纵向移动;还包括通过导轨设置在纵向加载台上的侧向加载台，其可相对垂直加载台沿侧向移动，所述旋转加载台设置在所述侧向加载台上。
[0015]作为本发明的进一步优选，所述转盘上设置有多条沿径向布置的通槽，所述车轮与转盘的固定通过轮毂上的螺栓穿过所述通槽后锁紧实现对车轮的固定，并从而可适应不同尺寸车轮的固定。
[0016]本发明提出了一种测量车轮定位参数的装置，主要应用于车辆底盘系统KC试验技术领域，能有效减小上述方法中存在的测量误差，实现车轮定位参数的精确测量。
[0017]本发明的一种用于车辆底盘系统KC试验台车轮定位参数测量的装置，通过六自由度并联机构平台的动平台和定平台之间的六条支链的位移变化，来实现对轮胎空间位姿的测量，结合加载系统的位移传感器测量值可以进一步计算出轮胎定位参数。
[0018]本发明中，六自由度并联机构平台的动平台通过磁铁与转盘固定，转盘通过螺栓与轮胎三点定位连接，动平台、转盘与轮胎中性面在安装初始位置时同心平行，该连接方式下车轮轮心空间位姿变化将与动平台的位姿变化相对应。
[0019]本发明中，支撑架的竖直支架和水平支架均具有长度调节功能，可手工沿垂向(Z,方向)、侧向(Y'方向)调节，同时支撑架底座通过导轨与垂直加载台相连接，可手工沿纵向(X'方向)调节。因此，该支撑架随垂直加载台沿垂直方向运动，并能满足不同尺寸和位置的安装要求。
[0020]本发明中，动平台与定平台之间与六条支链各并行装有位移传感器以测量各支链的位移变化，通过该六自由度并联机构平台可以计算出轮胎的空间姿态，结合加载系统的位移传感器测量值可以进一步计算出轮胎定位参数。
[0021 ]本发明中，支撑架与六自由度并联机构平台的定平台固定连接，支撑架总体呈“直角型”，支撑架包括水平支架和竖直支架，水平支架包括外水平支架和内水平支架，内外支架之间能相对滑动，能随轮心初始位置的不同而在侧向(Y'方向)进行调整，两水平支架内均有滑槽，调整完后可在滑槽处用螺栓对内外水平支架固定。同理，竖直支架的内外支架可在竖直方向相对滑动，通过螺栓固定可在垂向(Z'方向)进行位置调整。同时，竖直支架底座与垂直加载台通过导轨机构连接，便于纵向(X'方向)调整。
[0022]按照本发明的另一方面，提供一种用于车辆底盘系统的KC试验台，其包括可沿竖直方向移动的垂直加载台(2)、通过导轨(3)设置在垂直加载台(2)上并可相对垂直加载台
(2)沿纵向移动的纵向加载台(4)、通过导轨(5)设置在纵向加载台(4)上的侧向加载台(6)，其可相对垂直加载台(2)沿横向移动、以及设置在所述侧向加载台(6)上的旋转加载台(7)，还包括如权利要求1-9中任一项所述的测量车轮定位参数的装置。
[0023]本发明中，对于KC试验中平行轮跳和反向轮跳工况，通过垂直加载方向上的位移传感器、拉压力传感器以及六自由度并联机构平台内的六个位移传感器测量的参数结合，实现该工况下的悬架KC特性的获取。而对于纵向力加载、侧向力加载、回正力矩加载以及原地转向工况，同样通过对应驱动缸的位移传感器和拉压力传感器测量的加载台的位移与力参数，同六自由度并联机构平台测量的轮心位置参数结合完成各个工况下悬架KC特性的获取。综上，该测量装置能完成KC实验各种工况下对应参数的测量。
[0024]本发明还公开了相应的测量装置的及应用。本发明通过并联结构测量原理，可获取KC试验轮胎准确的定位参数，而且较现有方法