基于悬架进行力和力矩加载的汽车悬架K&C试验台控制方法与流程

基于悬架进行力和力矩加载的汽车悬架k＆c试验台控制方法
技术领域
1.本发明涉及汽车悬架k&c试验台技术领域，具体涉及一种基于悬架进行力和力矩加载的汽车悬架k&c试验台控制方法。


背景技术：

2.随着汽车工业的进步，各汽车制造商对车辆的操控稳定性及乘坐舒适性日益重视。用户对汽车的驾乘感受的要求也越来越高。基于此，各汽车制造商在汽车研发
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试生产
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量产的过程中，均需要k&c试验台的测试数据作为设计/改进的技术支撑。
3.目前国内汽车制造商采用的汽车悬架k&c试验台主要有孔辉汽车公司、 abd公司和mts公司生产的为主。abd公司和mts公司的汽车悬架k&c试验台主要以乘用车为主要测试对象，对载荷较大的商用车不能够进行测试。且进口设备价格昂贵，交付周期长，使用过程中的维护维修更是周期长、价格高。
4.因此，本技术人开发一种汽车悬架k&c试验台，既能够对乘用车进行力/ 力矩加载，又能够满足商用车的测试。且大幅降低客户的购置成本及使用成本，但是目前市场上缺少针对上述试验台的悬架进行力和力矩加载的测试方法，现亟需一种基于悬架进行力和力矩加载的汽车悬架k&c试验台控制方法。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种基于悬架进行力和力矩加载的汽车悬架k&c试验台控制方法，用于汽车悬架k&c试验台对相应的结构实现垂向力、纵向力、侧向力、回转力矩加载，具体的说是一种对被测试车辆轮胎的纵向(x)、侧向(y)、回转方向(mz)进行力/力矩加载的装置进行控制，以克服上述现有技术的不足。
6.本发明提供的基于悬架进行力和力矩加载的汽车悬架k&c试验台控制方法，包括以下步骤：
7.步骤s1：准备从下至上顺次安装的底座、力加载组件、回转力矩加载组件和六分力组件，其中，利用力加载组件的x向加载机构水平面投影垂直于与y向加载机构的水平面投影，将x向加载机构安装在底座上，y向加载机构安装在x向记载机构上，回转力矩加载组件安装在y向加载机构上，六分力组件安装在回转力矩加载组件上；
8.步骤s2：利用步骤s1中的底座上的垂向滑台对力加载组件进行支撑；
9.步骤s3：利用步骤s2中的力加载组件对回转力矩加载组件的位置进行调整，其中，利用力加载组件的x向记载机构用于实现轮胎的x轴运动，利用y向加载机构实现轮胎的y轴运动；
10.步骤s4：利用步骤s3中的回转力矩加载组件对六分力组件的位置进行调整，其中，回转力矩加载组件用于实现轮胎绕z轴的回转运动；
11.步骤s5：利用步骤s4中的六分力组件承载轮胎并测量轮胎x、y、z轴的力及力矩；
12.步骤s6：利用pc机的数采模块通过通讯电缆控制并采集力加载组件、回转力矩加
载组件和六分力组件的伺服驱动器，通过力加载组件、回转力矩加载组件和六分力组件的伺服驱动器控制各自的伺服电机。
13.作为优选，在步骤s3中，将x向加载机构的x向减速机通过x向减速机支座固定在底座上，将x向加载机构的x向伺服电机的输出轴与减速机的输入轴连接，将x向加载机构的减速机的输出轴通过x向联轴器与x向滚珠丝杠的一端连接，将x向加载机构的x向滚珠丝杠的两端分别安装在x向丝杠前端支撑座、将x向加载机构的x向丝杠尾端支撑座内，将x向加载机构的x向丝杠前端支撑座与x向丝杠尾端支撑座固定在底座上，将x向加载机构的x向滚珠丝杠上的x向螺母装配有x向螺母座，将x向加载机构的x向螺母座与x向滑板固定连接，将x向加载机构的x向伺服电机作为x向加载机构的动力源，用于驱动x向滚珠丝杠转动，以转换为x向螺母座的直线运动，带动x向滑板沿x轴方向运动。
14.作为优选，在步骤s2中，在底座1上位于x向滚珠丝杠的两侧分别固定有与x向滚珠丝杠平行的x向导轨底座，在两个x向导轨底座上安装有x 向直线导轨，在两条x向直线导轨上滑动连接有x向导轨滑块，两个x向导轨滑块分别与x向滑板固定连接，通过x向导轨滑块与x向直线导轨的配合确保x向滑板能够沿x轴进行精确运动。
15.作为优选，在步骤s3中，将x向加载机构的两个x向位置开关支架分别固定在底座上位于x向导轨底座的一侧，具体布置在x向直线导轨的两端，将x向加载机构的两个x向位置开关分别安装在两个x向位置开关支架上，将x向加载机构的x向光栅尺支架固定在x向滑板的底面且位于x 向位置开关支架的正上方，将x向加载机构的x向光栅尺安装在x向光栅尺支架上，用于测量x向滑板移动的距离，将x向加载机构的x向位置开关感应弯板固定在x向光栅尺支架上，随着x向滑板移动，x向位置开关感应弯板与两个x向位置开关相互配合，用于感知限位x向滑板的两个极限位置。
16.作为优选，在步骤s3中，所述x向加载机构的x向位置开关可以为非接触式的光电开关和接触式的机械位置开关；在x向丝杠前端支撑座的内侧与x向丝杠尾端支撑座的内侧分别安装有x向限位块，用于在x向位置开关故障时，限位x向螺母座的位置，防止x向螺螺损坏。
17.作为优选，在步骤s3中，将y向加载机构的y向减速机通过y向减速机支座固定在x向滑板上，将y向加载机构的y向伺服电机的输出轴与减速机的输入轴连接，将y向加载机构的减速机的输出轴通过y向联轴器与y 向滚珠丝杠连接，将y向加载机构的y向滚珠丝杠的两端分别安装在y向丝杠前端支撑座、y向丝杠尾端支撑座内，将y向加载机构的y向丝杠前端支撑座与y向丝杠尾端支撑座固定在x向滑板上，y向滚珠丝杠上的螺母装配有y向螺母座，将y向加载机构的y向螺母座与y向滑板2-20固定连接。y向伺服电机用于驱动y向滚珠丝杠转动，驱使y向螺母座带动y 向滑板沿y轴移动。
18.作为优选，在步骤s3中，将y向加载机构的两个y向位置开关分别安装在两个y向位置开关支架上，将y向加载机构的两个y向位置开关支架分别固定在x向滑板上位于y向导轨底座的一侧，具体布置在y向直线导轨的两端，将y向加载机构的y向光栅尺安装在y向光栅尺支架上，y向光栅尺支架固定在y向滑板的底面上位于y向位置开关支架的正上方，将y 向加载机构的y向位置开关感应弯板固定在y向光栅尺支架上，随着y向滑板移动，将y向加载机构的两个y向限位块分别安装在y向丝杠前端支撑座的内侧与y向丝杠尾端支撑座的内侧。通过y向位置开关与两个y向位置开关感应弯板的配合，感知限位x向滑板的两个极限位
置，将y向加载机构的y向光栅尺用于测量y向滑板移动的距离，x向限位块用于在y向位置开关故障时，限位y向螺母座的位置，防止y向螺母损坏。
19.作为优选，在步骤s4中，将回转力矩加载组件的回转驱动副固定在y向滑板上的中心位置，将回转力矩加载组件的回转减速机通过回转减速机支座固定在y向滑板上，将回转力矩加载组件的回转伺服电机的输出轴与回转减速机的输入轴连接，将回转力矩加载组件的回转减速机的输出轴通过回转联轴器与回转驱动副的输入轴连接，将回转力矩加载组件的回转驱动副的输出轴与六分力连接板固定连接，通过回转伺服电机驱动回转驱动副带动六分力连接板转动，实现轮胎绕z轴的回转；将回转力矩加载组件的回转限位挡板位于回转驱动副的输入轴的一侧与六分力连接板固定连接，在六分力连接板转动时，带动回转限位挡板转动，将回转力矩加载组件的两个回转限位块固定在y向滑板上，且两个回转限位块的连线呈180
°
，通过两个回转限位块限制回转限位挡板只能旋转
±
90
°
，即六分力连接板在
±
90
°
内转动。
20.作为优选，在步骤s5中，将六分力组件的六分力下板固定在六分力连接板上，与六分力连接板同步转动，最终带动载轮板同步转动，载轮板用于承载轮胎，在载轮板的上表面镀有金刚砂，以增大与轮胎间的摩擦力，六分力传感器用于测量轮胎x、y、z轴的力及力矩。
21.本发明的优点及积极效果是：
22.1、本发明所述装置可增强对车辆悬架受力变化测量的可靠性，以往在对某一方向进行力加载的同时，其他方向的受力会对该方向的力值测量产生较大影响。发明的装置可在对某一方向进行力加载的同时，其他方向也可以同时运动，从而消除对主加载方向力值变化的影响。
23.2、本发明所述装置可成对设置在k&c试验台上，进行车辆单轴试验，减小k&c试验台的占地面积；也可同时设置四组，同时对乘用车的前轴和后轴进行试验
24.3、本发明所述装置可进行进行同一轴双侧悬架的性能试验及耐久性试验、四分之一悬架的性能及耐久试验、悬架的静态试验、悬架系统特性试验、减震器的性能及耐久性试验、接近整车形态的平顺性测试。
25.4、本发明试验台整体结构简单合理，易于操作、维护简便。
附图说明
26.通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
27.图1为根据本发明实施例的轴侧图。
28.图2为根据本发明实施例的正视图。
29.图3为根据本发明实施例的俯视图。
30.图4是本发明图3的剖视图。
31.图5是本发明图4的局部放大图。
32.图6为根据本发明实施例的整体结构右视图。
33.图7是本发明图3的另一方向剖视图。
34.图8是本发明图2的侧试图。
35.图9是本发明图7的局部放大图。
36.图10为根据本发明实施例的控制框图。
具体实施方式
37.在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
38.实施例1
39.图1-9示出了根据本发明实施例的整体结构示意图。
40.如图1-9所示，本发明实施例提供的基于悬架进行力和力矩加载的汽车悬架k&c试验台控制方法，包括以下步骤：
41.步骤s1：准备从下至上安装的底座1、力加载组件4、回转力矩加载组件5和六分力组件6，其中，利用力加载组件4的x向加载机构水平面投影垂直于与y向加载机构的水平面投影，将x向加载机构安装在底座上，y向加载机构安装在x向记载机构上，回转力矩加载组件5安装在y向加载机构上，六分力组件6安装在回转力矩加载组件5上；
42.步骤s2：利用步骤s1中的底座1上的垂向滑台3对力加载组件4进行支撑；
43.步骤s3：利用步骤s2中的力加载组件4对回转力矩加载组件5的位置进行调整，其中，利用力加载组件4的x向记载机构用于实现轮胎的x轴运动，利用y向加载机构实现轮胎的y轴运动；
44.步骤s4：利用步骤s3中的回转力矩加载组件5对六分力组件6的位置进行调整，其中，回转力矩加载组5件用于实现轮胎绕z轴的回转运动；
45.步骤s5：利用步骤s4中的六分力组件6承载轮胎并测量轮胎x、y、z轴的力及力矩；
46.步骤s6：利用pc机的数采模块通过通讯电缆控制并采集力加载组件4、回转力矩加载组件5和六分力组件6的伺服驱动器，通过力加载组件4、回转力矩加载组件5和六分力组件6的伺服驱动器控制各自的伺服电机。
47.实施例2
48.参阅图1-9，本实施例中基于悬架进行力和力矩加载的汽车悬架k&c试验台包括：底座1、基础固定座2、垂向滑台3、力加载组件4[包括垂向(z) 加载、纵向(x)加载和侧向(y)加载]、回转力矩(mz)加载组件5、六分力组件6和控制系统(pc机)7。所述底座1、力加载组件4、回转力矩加载组件5、六分力组件6由下至上依次安装。所述控制系统7实现对力加载组件4、回转力矩加载组件5的伺服控制及对六分力组件6的力的数值进行采集。
[0049]
由附图1、4、5、6、7、8所示：一种基于汽车悬架k&c试验台的轮胎垂向力、纵向力、侧向力、回转力矩加载组件。所述力加载组件2包括：三件伺服电机2-1、三件减速机2-2、三件减速机支座2-3、三件联轴器2-4、一件螺旋升降机2-5、两件丝杠前端支撑座2-6、两件滚珠丝杠2-7、两件丝母 2-8、两件丝母座2-9、四件限位块2-10、两件丝杠尾端支撑座2-11、四件导轨底座2-12、六件直线导轨2-13、六件导轨滑块2-14、两件位置开关支架 2-15、六件位置开关2-16、三件光栅尺2-17、三件光栅尺支架2-18、基础固定座2-19、垂向滑台2-20、纵向滑板2-21、侧向滑板2-22。
[0050]
其中，纵向(x)加载结构如下：减速机支座2-3设置在底座1上方、位于x轴轴线负方向一端，减速机2-1、伺服电机依次与减速机支座2-3连接；丝母2-8与滚珠丝杠2-7配合、丝
母2-9与丝母座2-10连接，丝杠前端支撑座2-6、丝杠尾端支撑座2-11分别设置在滚珠丝杠2-7两端、丝杠支撑座设置在底座1上方、x轴轴线上；丝杠前端与减速机输出轴之间设置有联轴器 2-4；限位块2-10设置在丝杠前端支撑座2-6、丝杠尾端支撑座2-11的内测、底座1上方；导轨底座2-12分别设置在滚珠丝杠2-6的两侧、底座1的上方，直线导轨2-13、导轨滑块2-14依次设置在导轨座2-11上方；位置开关支架 2-14设置导轨座2-11右侧、底座1上方，位置开关2-16设置在位置开关支架2-15上；纵向滑板2-21设置在导轨滑块2-14上方；光栅尺支架2-17设置在纵向滑板下方2-21、位置开关支架2-15的正上方，光栅尺2-17设置在光栅尺支架2-18上。
[0051]
其中侧向(y)加载结构如下：滚珠丝杠2-7设置在纵向滑板2-21上方、 y轴轴线上，滚珠丝杠2-7两侧设置有直线导轨2-14，侧向滑板2-22设置在导轨滑块2-14上方。具体结构与纵向加载结构相同，设置方向与纵向加载结构垂直，在此不再赘述。
[0052]
由附图1、3、6、7所示：一种基于汽车悬架k&c试验台的轮胎垂向力、纵向力、侧向力、回转力矩加载组件。所述回转力矩(mz)加载组件3包括：回转驱动副3-1、回转限位挡板3-2、六分力连接板3-3、回转限位块3-4(两件)、联轴器3-5、减速机支座3-6、减速机3-7、伺服电机3-8。
[0053]
具体的，回转驱动副3-1设置在侧向滑板上方2-22中心位置，六分力连接3-3板设置在回转驱动副3-1上方，回转限位挡板3-2设置在回转驱动副输入轴另一侧与六分力连接板3-3连接，回转限位块3-4设置在侧向滑板2-22 上方、回转限位挡板3-2圆周运动的90
°
位置，减速机支座3-6设置在侧向滑板2-22上方回转驱动副输入轴一侧，减速机3-7、伺服电机3-8依次设置在减速机支架3-6一侧，减速机3-7与回转驱动副3-1的输入轴中间设置联轴器。
[0054]
由附图1、6所示：一种基于汽车悬架k&c试验台的轮胎纵向力、侧向力、回转力矩加载组件。所述六分力组件4包括：六分力下板4-1、六分力传感器主体4-2、六分力上板4-3、补强板4-4、载轮板4-5。
[0055]
具体的，六分力下板4-1、六分力传感器主体4-2、六分力上板4-3、补强板4-4、载轮板4-5从下到上依次设置，六分力下板4-1设置在六分力连接 3-3板上方。
[0056]
其中载轮板4-5上表面镀有金刚砂，以增大与轮胎间的摩擦力。
[0057]
由附图1、9所示：一种基于汽车悬架k&c试验台的轮胎纵向力、侧向力、回转力矩加载组件。所述控制系统包括7：pc机、伺服驱动器、伺服电机、数采模块、通讯电缆。pc机、伺服驱动器、伺服电机、数采模块、通讯电缆通过通讯电缆连接。
[0058]
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。