一种电动轮综合性能加载试验装置

1.本发明涉及电动汽车性能测试技术领域，尤其是涉及一种电动轮综合性能加载试验装置。


背景技术：

2.四轮驱动是电动汽车的一个独特的发展方向，将驱动电机安装在轮毂上，以形成电动车轮直接驱动，通过线控电子控制技术可以直接控制车轮转速，从而达到四轮转向差速的效果。与传统汽车相比，四轮驱动电动汽车具有结构简单和高效传动的特点，在动力源配置、电机驱动、传动、底盘乃至车身技术方面有其独特的先进性。
3.电动轮模块是基于轮毂电机驱动型电动汽车的关键部件，其性能和可靠性是决定整车性能的重要因素。电动轮模块中，轮毂电机与制动系统布置于驱动轮内，构成轮内直接驱动或轮内减速驱动的电动轮总成，其承受的各向复杂载荷不同于传统集中驱动电动汽车的电驱动系统，因而不能简单沿用传统电机系统的试验方法。实际上，有关电动轮性能试验与测试评价，目前还缺乏适用的试验规程和评价方法。
4.当前，国内外的汽车转鼓试验台主要针对传统结构的整车，基于轮毂电机电动轮模块的电动轮驱动电动汽车，由轮毂电机直接安装在轮辋内表面直接驱动车轮运动，在结构上与传统汽车有很大的不同，其中轮毂电机是其中的关键部件，车轮受到的各种垂向力、侧向力和扭矩等都由电机来承受，因此轮毂电机各零部件的寿命和耐久性是非常关键的。若使用传统的汽车转鼓试验台，并不能正确反映这些参数的变化，因此现有的汽车试验台并不适用于电动轮模块的试验和研究，有必要设计专用的试验台架，以实现对轮毂电机驱动系统的试验和检测。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电动轮综合性能加载试验装置，以能够对电动轮的驱动性、制动性、nvh性能以及耐久性进行综合性能测试。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种电动轮综合性能加载试验装置，包括可移动的台架，所述台架上安装有垂向载荷加载模块、侧向载荷加载模块和下摆臂固定模块，所述垂向载荷加载模块用于模拟电动轮在路面行驶时受垂向载荷而发生的上下跳动；所述侧向载荷加载模块用于通过转向生成法生成侧向力，对电动轮施加侧向载荷；所述下摆臂固定模块用于实现下摆臂三向可调的功能，实现试验台对不同车型的通用性；所述台架连接至底盘测功机。
7.进一步地，所述垂向载荷加载模块安装在台架的顶部，所述垂向载荷加载模块包括自上而下依次连接的伺服电机、滚珠丝杆、加压板，所述加压板的下端通过压力传感器连接有减震连接板，所述减震连接板的下端与电动轮悬架中的减震器弹簧上止点连接。
8.进一步地，所述伺服电机通过电机座固定安装在台架上，所述伺服电机通过联轴
器与滚珠丝杆的一端相连接，所述滚珠丝杆的另一端通过丝杆支撑座固定安装在台架上。
9.进一步地，所述加压板和减震连接板分别连接至滑动机构，所述滑动机构安装在台架上，所述滑动机构包括滑轨和滑块，所述滑轨安装在台架上，所述滑块沿滑轨上下滑动。
10.进一步地，所述侧向载荷加载模块位于垂向载荷加载模块的下方，所述侧向载荷加载模块安装在台架的两侧，所述侧向载荷加载模块包括加载电缸、球头座、转向横拉杆和转向节，所述加载电缸固定安装在台架上，所述加载电缸集成安装有电缸丝杆和驱动电机，所述电缸丝杆的伸出端与球头座的一端连接，所述球头座的另一端连接至转向横拉杆，所述转向横拉杆与转向节连接，在驱动电机作用下，通过转向生成侧向力，以对电动轮施加侧向载荷。
11.进一步地，所述电缸丝杆的伸出端加工有螺纹，所述电缸丝杆的伸出端通过衬套与球头座连接。
12.进一步地，所述加载电缸通过l型支座固定安装在台架上。
13.进一步地，所述下摆臂固定模块安装在台架的底部，所述下摆臂固定模块包括对称设置的两个固定座，所述固定座的一端连接有纵向滑轨，所述纵向滑轨连接有十字槽滑块，所述十字槽滑块与垂向滑轨连接，所述垂向滑轨安装在台架的侧面；
14.所述固定座的前侧安装有横向滑轨，所述横向滑轨內安装有横向滑块，所述横向滑块通过连接板与电动轮下摆臂相连接。
15.进一步地，所述固定座的后侧连接有移动工作台，所述移动工作台的底座安装在台架上，所述移动工作台上组合安装有两套丝杆螺母机构，所述两套丝杆螺母机构分别连接有纵向手轮和垂向手轮，转动纵向手轮时，与纵向手轮连接的丝杆螺母机构带动移动工作台前后移动；转动垂向手轮时，与垂向手轮连接的丝杆螺母机构带动移动工作台上下移动。
16.进一步地，所述台架包括支架主体，所述支架主体的顶部安装有上盖板，所述上盖板与垂向载荷加载模型连接，所述上盖板下部与所述支架主体通过加强肋连接，所述支架主体的底部安装有脚轮。
17.与现有技术相比，本发明通过在台架上设置垂向载荷加载模块、侧向载荷加载模块和下摆臂固定模块，利用垂向载荷加载模块模拟电动轮在路面行驶时受垂向载荷而发生的上下跳动；利用侧向载荷加载模块通过转向生成法生成侧向力，对电动轮施加侧向载荷；利用下摆臂固定模块实现下摆臂三向可调的功能，可适应各种形式的悬架，模拟不同方向的载荷且载荷动静态可调，适应于不同车型；利用台架实现与底盘测功机的配套使用。由此实现一种能够有效可靠测试电动轮的驱动性、制动性、nvh性能、耐久性等多种性能的综合性能试验装置。
附图说明
18.图1为本发明的整体结构示意图；
19.图2为垂向载荷加载模块的结构示意图；
20.图3为侧向载荷加载模块的结构示意图；
21.图4为下摆臂固定模块的前视结构示意图；
22.图5为下摆臂固定模块的俯视结构示意图；
23.图6为台架的结构示意图；
24.图中标记说明：1、伺服电机，2、上盖板，3、联轴器，4、电机座，5、滚珠丝杆，6、丝杆螺母，7、加压板，8、滑块，9、丝杆支撑座，10、滑轨，11、压力传感器，12、减震连接板，13、减震器，14、垂向滑轨，15、十字槽滑块，16、纵向滑轨，17、固定座，18、连接板，19、横向滑块，20、横向滑轨，21、移动工作台，22、加强肋，23、支架主体，24、脚轮，25、加载电缸，26、电缸丝杆，27、衬套，28、球头座，29、转向横拉杆，30、转向节。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
26.实施例
27.如图1～图6所示，一种电动轮综合性能加载试验装置，由垂向载荷加载模块、侧向载荷加载模块、下摆臂固定模块和台架组成，其中，垂向载荷加载模块用于模拟电动轮在路面行驶时受垂向载荷而发生的上下跳动；侧向载荷加载模块用于通过转向生成法生成侧向力，对电动轮施加侧向载荷；下摆臂固定模块用于实现下摆臂三向可调的功能，实现试验台对不同车型的通用性；台架为整个试验装置的主体框架，用于为垂向载荷加载模块、侧向载荷加载模块和下摆臂固定模块提供安装位置，并起支撑作用，此外还提供在实际使用中拆装时的移动功能和试验进行中的固定功能，以及实现与底盘测功机的配套使用。
28.具体的，垂向载荷加载模块包含伺服电机1、滚珠丝杆5、加压板7、压力传感器11、滑块滑轨机构(包括滑块8和滑轨10)和减震连接板12。其中，伺服电机1位于最上方，通过电机座4用螺栓固定在台架上，并通过联轴器3与滚珠丝杆5连接，实现电机轴的转动带动滚珠丝杆5转动。滚珠丝杆5另一端通过丝杆支撑座9用螺栓固定在台架上，故不能移动，只能转动；丝杆螺母6通过螺栓与加压板7固连，同样不能转动，只能移动，随着滚珠丝杆5的转动，丝杆螺母6将带动加压板7上下移动。加压板7的下端通过压力传感器11与减震连接板12连接，以测得垂向压力。减震连接板12的下端与悬架中的减震器弹簧上止点连接，通过减震器13向电动轮施加垂向载荷。此外，加压板7和减震连接板12的两端均通过螺栓与滑块8固连，滑块8沿安装在台架上的滑轨10上下滑动，约束使之只能沿垂向运动，并且承受由于减震器13偏移产生的部分力和力矩。
29.在实际应用中，垂向载荷加载模块可以模拟垂向静态以及动态的载荷，控制载荷的伺服电机1可通过编程模拟实际工况下的垂向跳动，通过电脑编程，可使伺服电机1输出所需的静载荷或动载荷。
30.侧向载荷加载模块包含加载电缸25、球头座28、转向横拉杆29和转向节30。其中，加载电缸25集成了一套滚珠丝杆机构和驱动电机，固定在l型支座上，电缸丝杠26的伸出端加工有螺纹，通过衬套27与球头座28连接。球头座28的另一端与转向横拉杆29连接，转向横拉杆29另一端与转向节30连接。工作时，驱动电机转动、带动电缸丝杠26前后移动，从而带动转向横拉杆29，使转向节30沿转向套筒产生转角，在行驶过程中，便会产生侧边角，进而产生侧向力。
31.下摆臂固定模块包含两个纵向滑轨16、两个垂向滑轨14、两个十字槽滑块15、两个横向滑轨20、两个横向滑块19、两个连接板18、两个固定座17和一个移动工作台21。其中，两
个纵向滑轨16通过螺栓分别安装在两个固定座17的左右外侧，纵向滑轨16可沿十字槽滑块5中的纵向滑槽前后移动。同时，十字槽滑块5可沿安装在台架底座上的垂向滑轨14上下移动。电动轮下摆臂上的两个连接点通过衬套分别与两个连接板18连接，两个连接板18分别与两个横向滑块19连接，横向滑块19可沿安装在固定座17上的横向滑轨20左右移动。如此，连接麦弗逊悬架下摆臂的硬点即拥有了上下左前后三个方向移动的自由度。
32.下摆臂固定模块调整自由度时，由于横向滑轨20滑动摩擦力小，左右调节时横向滑块19通过拧松锁止螺栓手动调节即可，而由于垂向和纵向两方向上的调节阻力较大，则需借助移动工作台21实现。移动工作台21组合了两套丝杆螺母机构，两套丝杆螺母机构分别连接有纵向手轮和垂向手轮，以实现移动工作台21沿上下前后两个方向的移动。移动工作台21的下底座通过螺栓固定在台架底座上，转动纵向手轮，丝杠螺母机构带动移动工作台21前后移动；转动垂向手轮，丝杠螺母机构带动移动工作台21上下移动。两个移动工作台21分别与两个固定座17通过螺栓连接，需要调节时，转动垂向手轮和纵向手轮即可调整固定座17的位置。
33.台架支架包含上盖板2、加强肋22、支架主体23和四个脚轮24(本实施例采用福马轮)，上盖板2和支架主体23通过螺栓和加强肋22连接，台架脚轮24和支架主体23通过螺栓连接。其中，上盖板2与垂向载荷加载模块的滑轨10通过螺栓连接，支架主体23两侧与下摆臂固定模块的垂向滑轨14通过螺栓连接，支架主体23底板部分与移动工作台21通过螺栓连接。
34.在实际应用中，上述电动轮综合性能加载试验装置与转鼓试验室配套使用，通过和单转鼓相结合为电动轮提供纵向力，所用单转鼓可更换不同鼓面，产生不同路面激励。
35.电动轮综合性能加载试验装置可进行多种性能的测试，包括驱制动测试、底盘角系统振动噪声测试，组合载荷作用下的电动轮总成作用性测试以及电动轮耐久测试等。
36.电动轮综合性能加载试验装置硬点三向可调，可适应各种形式的悬架，同时可模拟不同方向的载荷且载荷动静态可调，适用范围广。
37.与现有技术相比，本发明布置紧凑、结构简单、适用范围广，解决了现有试验台不适用于四轮驱动电动车的问题，能够有效可靠地进行电动轮综合性能测试。