一种衬套式变速箱辅助悬置载荷测试工装及车辆的制作方法

1.本发明属于车辆变速箱载荷监测技术领域，尤其涉及一种衬套式变速箱辅助悬置载荷测试工装及车辆。


背景技术：

2.如图1所示，重型卡车用悬置系统分为a点悬置、b点悬置和e点悬置，其中，位于发动机前端左右对称的悬置称为a点悬置；位于发动机飞轮壳左右两侧的悬置称为b点悬置；位于变速箱尾端上方的辅助支撑称为e点悬置。
3.e点仅仅承担约小于30％的动力总成载荷，否则将造成变速箱壳体的损坏，因此在e点辅助支撑橡胶弹性体的刚度设计上必须确保其仅仅承担变速箱的载荷，而不能引入发动机的载荷。故在设计上需要做到e点辅助支撑有一定的垂向刚度，其他方向的刚度尽量的小，同时还需要e点辅助支撑有足够的限位性能，确保橡胶主簧不发生开裂，提高零部件的可靠性。具体的，e点悬置的载荷要求z方向小于12.5kn，若为两个安装点则要求小于25kn，在x和y方向则要求总和小于5kn。
4.变速箱辅助悬置用于分担变速箱部分的载荷，而不能引入过多的发动机载荷，出于这样的要求，变速箱供应商一般在辅助悬置的安装螺栓处结构的设计上往往比较薄弱，也对变速箱应用的主机厂提出严格要求，确保该处的载荷必须在一定的限值内。若变速箱辅助悬置安装螺栓处的载荷过大，轻则导致悬置橡胶主簧过早的出现开裂、使用寿命缩短等问题，重则导致悬置安装处的变速箱壳体损坏等重大质量问题。
5.限制于工装的设计，以往测试变速箱辅助悬置载荷通常采用应变法。采用应变法较为简单，但测试出来的是应变值，且受限于应变片只能粘贴在平面区域，且粘贴紧密程度会影响测试结果，测试获得的结果往往只是被测试物体表面的应力，而不是内部真实应力，且测试误差较大，此外，在某些应用中还需要把应力进一步转换成载荷，进一步增加误差。故该方法只能粗略地评估出变速箱的壳体受力情况，对可靠性和使用寿命要求非常高的重卡变速箱往往不能适用。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明提供一种衬套式变速箱辅助悬置载荷测试工装及车辆。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
7.本发明采用如下技术方案：
8.在一些可选的实施例中，提供一种衬套式变速箱辅助悬置载荷测试工装，包括：安装座，位于变速箱侧；横梁，位于车架侧；三分力传感器，设置于所述安装座与所述横梁之间，用于检测所述安装座与所述横梁之间的作用力。
9.进一步的，所述安装座包括：下安装座以及上安装座；所述下安装座安装在变速箱
悬置安装孔上，所述三分力传感器设置在所述上安装座上，所述上安装座安装在所述下安装座上。
10.进一步的，所述下安装座底部设置用于补偿动力线角度的凸起。
11.进一步的，所述横梁底部开设凹槽，所述三分力传感器的顶部凸起部分卡在所述凹槽的内部。
12.进一步的，所述的一种衬套式变速箱辅助悬置载荷测试工装，还包括：衬套安装座、托架以及中间支架；所述横梁的两端均设置有所述衬套安装座；所述中间支架的一端与所述衬套安装座连接，另一端与所述托架连接，所述托架安装在车架上。
13.进一步的，所述中间支架上开设x向长条孔以及z向长条孔；所述z向长条孔用于所述中间支架与所述衬套安装座内的衬套连接，所述x向长条孔用于所述中间支架与所述托架连接。
14.进一步的，所述托架上设置承载面，所述承载面与水平面夹角为45
°
，所述承载面上开设托架侧长条孔，所述托架侧长条孔用于所述托架与所述中间支架连接。
15.进一步的，所述衬套安装座通过四颗螺栓安装在所述横梁上。
16.在一些可选的实施例中，提供一种车辆，车辆内设置所述的衬套式变速箱辅助悬置载荷测试工装。
17.本发明所带来的有益效果：使用本工装可直接、方便、快速、准确地测试出变速箱辅助悬置安装螺栓处的载荷，利用工装上的三向力传感器可以直观输出悬置安装螺栓处的载荷情况，为变速箱壳体该处的疲劳损坏寿命预估提供重要的评估依据，也为悬置橡胶弹性体的疲劳寿命评估提供参考。
附图说明
18.图1是现有技术中重型卡车用悬置系统的悬置点示意图；
19.图2是本发明一种衬套式变速箱辅助悬置载荷测试工装的结构示意图；
20.图3是本发明一种衬套式变速箱辅助悬置载荷测试工装的俯视图；
21.图4是本发明下安装座的安装示意图；
22.图5是本发明上安装座与三分力传感器的连接示意图；
23.图6是本发明上安装座、下安装座、三分力传感器的安装示意图；
24.图7是本发明横梁与衬套安装座的连接示意图；
25.图8是本发明中间支架的结构示意图；
26.图9是本发明托架的结构示意图；
27.图10是本发明一种衬套式变速箱辅助悬置载荷测试工装应用在车辆上时的示意图。
具体实施方式
28.以下描述和附图充分地展示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。
29.如图2-9所示，在一些说明性的实施例中，提供一种衬套式变速箱辅助悬置载荷测试工装，包括：安装座、横梁2、三分力传感器3、衬套安装座1、托架13、中间支架15。其中，安装座包括：下安装座5以及上安装座4。
30.如图4所示，下安装座5通过m16螺栓9安装到变速箱悬置安装孔上。下安装座5的底部设置用于补偿动力线角度的凸起12。动力线为曲轴的中心线，描述动力总成在整车坐标系下的安装角度通常用动力线与整车坐标系的夹角表示，该角度为在整车zox平面内，动力线与x轴的夹角。动力线的夹角在行业内通常设定为3
°
，而本发明工装的安装则处于平行整车坐标系，故需要设计有沿着x方向有3
°
角的凸起12弥补动力线的夹角。在安装的过程中，需要确保下安装座5的矩形边线平行于整车的坐标系。
31.如图5和6所示，上安装座4通过四颗第一m10螺栓7与三分力传感器3连接，上安装座4通过四颗第二m10螺栓8与下安装座5连接，安装好一端三分力传感器后，再用同样的方式安装另外一端。横梁2的两端均设置有衬套安装座1，安装时，把一端的衬套安装座1与横梁2通过四颗m12螺栓18连接在一起，再安装另外一端的衬套安装座1。
32.三向力传感器3通过横梁2、上安装座4、下安装座5的连接方式，可以实时准确地输出传递路径上的力载荷。
33.如图7所示，横梁2通过螺栓10安装到三分力传感器3上，横梁2底部开设凹槽11，在安装的时候把三分力传感器3的顶部凸起部分卡在凹槽11的内部，该凹槽11起到防止螺栓拧紧的过程中传感器出现转动的作用。
34.中间支架15的一端与衬套安装座1连接，另一端与托架13连接，托架13安装在车架19上，即利用托架13和中间支架15把本发明提供的工装的衬套安装座1内的衬套6连接在车架19上。
35.如图8和9所示，中间支架15上开设z向长条孔16以及x向长条孔17。z向长条孔16用于中间支架15与衬套安装座1内的衬套6连接，即螺栓穿过z向长条孔16以及衬套6上的内骨架进行固定，从而将中间支架15与衬套6连接为一体。x向长条孔17用于中间支架15与托架13连接。
36.托架13上设置承载面20，承载面20与水平面夹角为45
°
，水平面即指整车坐标系的xoy面，承载面20上开设托架侧长条孔14，托架侧长条孔14用于托架13与中间支架15连接，即螺栓穿过x向长条孔17与托架侧长条孔14后进行拧紧，从而将托架13与中间支架15连接为一体。
37.利用中间支架15上的z向长条孔16可以调节z向的安装容差，确保工装的z向仅仅受到自身的载荷。利用x向长条孔17可以调节工装x向的装配误差，对中间支架15沿着x向适当调整可以确保衬套6在x向的预载荷为零。
38.对y向预载的容差调节，需要通过托架13上呈45
°
布置的承载面20上的托架侧长条孔14与z向长条孔17共同配合实现，这两个长条孔在角度上呈楔形分布。以左侧衬套举例说明，若左侧y轴负向的预载较大，则说明车架在y轴负向挤压工装，需要向上微调移动中间支架15。由于中间支架15在向上做微小移动时同时还受到工装施加的y轴正向的反作用力，因此中间支架15的下承载面将沿着倾斜45
°
的方向在托架13的承载面20上滑动。当三向力输出显示设备检测到该方向的预载近似为零时，停止上移中间支架15，同时拧紧螺栓进行固定。若左侧y轴正向方向预载过大，则通过垂直向下微调中间支架15即可消除。
39.因此，本发明利用各个长条孔吸收安装公差，确保工装在安装后无初始载荷，即托架13和中间支架15的设计与应用可以消除工装的x向、y向和z向的预载荷。托架侧长条孔14、z向长条孔16以及x向长条孔17的形状均为圆角矩形。
40.衬套安装座1通过四颗m12螺栓18安装在横梁2上，在工装的设计上，本发明可以随时的、快速的通过拆卸四颗m12螺栓18更换不同橡胶主簧衬套的衬套安装座1。不同的橡胶主簧自身的非线性刚度特性不同，在变速箱相同的位移情况下通过衬套6传递给车架19的载荷也不同。在测试过程中通常需要及时更换不同的衬套6，以便更加高效的验证不同衬套的载荷作用。若衬套安装座1无法快速更换，则需要整体拆卸下含有衬套的横梁2，利用专用设备压装更换，而测试现场往往无法提供这样的设备，不具备现场更换的条件，测试效率低下。此外，当想重复验证旧衬套的载荷作用时，也会因压装精度导致衬套位置偏差引起测试的准确性、可重复性大幅下降。因此，本发明衬套安装座1的可更换设计，有效提升不同橡胶衬套的测试效率，提升测试精度。
41.当工装安装好后即可进行变速箱螺栓安装孔处的载荷测试，衬套6的内套管通过中间支架15、托架13与车架19连接后可以看作车架的一部分，衬套6的外套管与衬套安装座1的过盈配合连接，衬套安装座1与横梁2连接，因此，横梁2位于车架侧。横梁2与三分力传感器3连接，三分力传感器3通过上安装座4、下安装座5最终与变速箱连接，因此，安装座，位于变速箱侧。这样衬套6的外套管可以看成为变速箱的延伸部分，衬套6在车架19与变速箱21之间起到隔离与消除振动的作用。
42.三分力传感器3设置于安装座与横梁2之间，用于检测安装座与横梁2之间的作用力。当车辆在行驶过程中，有来自车架的扭曲变形或变速箱的惯性位移量时，位移传递到衬套6后，衬套6的橡胶弹性体将产生反作用力传递给三分力传感器3。这样位于力传递路径上的三分力传感器3即可实时把传递路径上的载荷传输给后端的数采设备，即可同时记录三个方向的力的实时幅值。
43.如图10所示，本发明还提供一种车辆，上述的衬套式变速箱辅助悬置载荷测试工装安装在本车辆内，即托架13安装在本车辆的车架19上，下安装座5安装在本车辆的变速箱悬置安装孔上。
44.本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。