汽车四分之一模拟电磁悬架及其试验台的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种汽车四分之一悬架试验台，尤其涉及一种汽车四分之一模拟电磁悬架、机械激振器及其模拟电磁悬架试验台。
【背景技术】
[0002]目前，液压式主动悬架作动器已经广泛应用在高端乘用车和商用车上，但其缺点为成本较高、能耗大、结构复杂和附加装置(供油装置等)质量较大。
[0003]电磁式馈能型主动悬架可以回收由不平路面激励引起的振动能量，供主动减振之用，尤其是应用在电动汽车上，借助已有的转换电路及蓄能设备，利于能量的存储和再利用，正在成为馈能型悬架领域的研究热点。
[0004]其中，采用“滚珠丝杠+馈能电机”式电磁作动器在悬架的直线运动与电机的旋转运动之间进行力和能量的转换，此类馈能悬架，在响应特性，定位精度，尺寸和馈能效率等方面均优于其它几种结构，是目前国内外学者研究的最为深入和广泛使用的馈能悬架结构。无论是被动悬架还是主动悬架，都需要对减振器及减振弹簧的特性进行试验及性能评价。
[0005]汽车四分之一车辆模型是评价悬架性能、进行悬架优化设计和控制器开发最常用的模型，近几年，已见以汽车四分之一模型而制作的悬架试验台在试验室中使用。
[0006]然而，现有设计主要存在以下问题:
[0007]1、结构复杂；
[0008]2、采用质量块及弹簧代替车轮及车轮，而车轮的刚度不易测量，从而影响了试验精确度；
[0009]3、不能满足电磁式馈能型主动悬架的试验需要；
[0010]4、采用了价格昂贵的液压激振器。
【实用新型内容】
[0011]本实用新型为解决上述技术问题提供一种汽车四分之一模拟电磁悬架、机械激振器及其模拟电磁悬架试验台，能够满足电磁式馈能型主动悬架的试验需要，其结构简单、成本较低，且能够提高试验精度。
[0012]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种模拟电磁悬架，包括:车身重块、滚珠丝杆轴承、卡簧、轴承座、弹簧支承套、滚珠丝杆、第一位移传感器、永磁无刷直流电机、滚珠丝杆螺母、螺母支架、减振弹簧支座、减振弹簧、阻尼力传感器；所述车身重块的中心处设置有通孔，所述轴承座通过螺栓固定安装于通孔位于车身重块上表面的一端，所述弹簧支承套安装于通孔位于车身重块下表面的一端；所述滚珠丝杆依次穿过弹簧支承套、通孔，通过滚珠丝杆轴承与轴承座连接；所述滚珠丝杆轴承通过上下两个卡簧轴向固定在轴承座上，使得滚珠丝杆不能轴向移动但可以转动，所述滚珠丝杆上端可以带动安装于车身重块上表面的第一位移传感器和永磁无刷直流电机转动；所述滚珠丝杆螺母套设于滚珠丝杆上并可在弹簧支承套限定的空间内沿滚珠丝杆做直线运动，所述滚珠丝杆螺母上设有螺母支架，所述阻尼力传感器上端连接螺母支架，下端连接减振弹簧支座；所述减振弹簧支座上面支承减振弹簧，下面通过导向轴、轮叉，压在车轮上；所述减振弹簧设于螺母支架外且其两端分别抵接弹簧支承套、减振弹簧支座。
[0013]进一步地，所述车身重块上表面设置有电机支架，所述永磁无刷直流电机安装于电机支架上，所述滚珠丝杆上端设置有第一传动齿轮，所述永磁无刷直流电机的输出轴设置有第二传动齿轮，通过所述第一传动齿轮与第二传动齿轮的啮合实现滚珠丝杆带动永磁无刷直流电机的转动。
[0014]进一步地，所述车身重块上表面设置有大带轮支承座和传感器支架，所述大带轮支承座上设有大带轮，所述车身重块上表面设置有大带轮支承座和传感器支架，所述大带轮支承座上设有大带轮，所述滚珠丝杆上端安装有小带轮，所述大带轮与小带轮通过传动带连接，所述第一位移传感器安装于传感器支架上，通过检测大带轮的角位移，计算出滚珠丝杆的角位移，同时计算出车身重块和车轮的相对位移。
[0015]本实用新型的模拟电磁悬架:通过设置车身重块模拟车身自重、在车身重块上设置滚珠丝杆、与滚珠丝杆套接的滚珠丝杆螺母、减振弹簧支座、减振弹簧、以及与滚珠丝杆相连接的永磁无刷直流电机等部件，使车轮与车身重块之间的相对直线移动可以通过滚珠丝杆机构转化为能带动永磁无刷直流电机的旋转运动，反之，永磁无刷直流电机可以在其控制器的控制下产生驱动力，对悬架产生主动的控制力，实现主动控制。
[0016]为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种机械激振器，包括:摆架、轮胎托架、交流异步电机、曲柄、连杆、至少两个第一直线滚珠导轨和滑套；所述第一直线滚珠导轨分别设置于轮胎托架的两侧，所述滑套套设于第一直线滚珠导轨上，所述轮胎托架的两侧臂分别通过一横杆与滑套连接进而使得轮胎托架可沿第一直线滚珠导轨上下移动，所述摆架邻近第一直线滚珠导轨的两侧在其中间位置与轮胎托架的两侧臂轴连接，所述曲柄的一端连接交流异步电机的前端、另一端与连杆的一端连接，所述连杆的另一端与摆架连接。
[0017]进一步地，所述曲柄上设置有多个连接部进而可选择性地与连杆进行连接，所述轮胎托架上安装有压力传感器；所述第一直线滚珠导轨数量为三个，其中两个所述第一直线滚珠导轨用于与轮胎托架连接以使得轮胎托架可以沿其上下移动，另一所述第一直线滚珠导轨上设置有第二位移传感器，所述第二位移传感器通过一横杆与其中之一的滑套连接进而检测轮胎托架的位移。
[0018]进一步地，所述机械激振器还包括支点支架、丝杆机构以及步进电机，所述支点支架安装于丝杆机构上并可相对于丝杆机构直线运动，所述步进电机的输出轴与丝杆机构连接以驱动丝杆机构转动进而带动支点支架直线运动，所述支点支架设置于摆架远离连杆的一端，其中，所述支点支架上设置有支点轴以支撑摆架。
[0019]进一步地，所述支点支架上间隔设置有多个安装部，所述支点轴可拆卸地且可选择性地安装于任一安装部。
[0020]本实用新型的机械激振器:通过设置交流异步电机、曲柄、连杆、轮胎托架、摆架等部件，能够利用杠杆原理实现路面对车轮垂向振动的模拟，并且，其采用机械方式模拟垂向振动，结构简单、成本较低。
[0021]为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种模拟电磁悬架试验台，包括:机架；安装于所述机架上的如上述任一项实施方式所述的模拟电磁悬架和如上述任一项实施方式所述的机械激振器；所述模拟电磁悬架试验台还包括可拆卸安装于模拟电磁悬架的车轮组件，其中，所述车轮组件包括导向轴、轮叉以及车轮，所述轮叉与所述导向轴固定连接，所述导向轴安装于模拟电磁悬架的直线滚珠轴承内并可在其内轴向运动，所述车轮安装于轮叉上并抵接设置于机械激振器的轮胎托架上。
[0022]进一步地，所述机架上设置有多个第二直线滚珠导轨，所述第二直线滚珠导轨均穿设车身重块，并且，各所述第二直线滚珠导轨顶部通过一导轨连接架连接成一体。
[0023]进一步地，所述车身重块上安装有用于测量车身重块加速度的第一加速度传感器，所述减振弹簧支座上安装有用于测量车轮加速度的第二加速度传感器；所述机架上还设置有第一滑轨，所述车身重块设有第一延伸臂，所述第一延伸臂套设于第一滑轨上，所述第一延伸臂上安装有用于测量车身重块位移的第三位移传感器；所述机架上还设置有第二滑轨，所述减振弹簧支座上设有第二延伸臂，所述第二延伸臂套设于第二滑轨上，所述第二延伸臂上安装有用于测量车轮位移的第四位移传感器。
[0024]本实用新型的汽车四分之一模拟电磁悬架试验台:模拟电磁悬架及机械激振器安装于机架上，整个试验台为整体框架结构，牢固可靠；采用基于杠杆原理的机械激振器，相对于液压激振器，成本较低；并且，保留了车轮(包括轮胎)这一非簧载质量，能够测量车轮的刚度，提高了试验精确度，同时，采用了直线滚珠导轨结构，减少了簧载质量与非簧载质量之间的摩擦力，使得试验结果更接近实际悬架振动情况；另外，设置与滚珠丝杆相关联的永磁无刷直流电机，能够满足电磁式馈能型主动悬架的试验需要。
【附图说明】
[0025]图1是本实用新型模拟电磁悬架试验台实施方式的主视图。
[0026]图2是图1所示模拟电磁悬架试验台的侧视图。
[0027]图3是图1所示模拟电磁悬架试验台中模拟电磁悬架的主视图。
[0028]图4是图1所示模拟电磁悬架试验台中机械激振器的示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和实施方式对本实用新型进