一种前副车架台架的试验装置和试验方法与流程

1.本发明涉及流体控制技术领域，具体涉及一种前副车架台架的试验装置和试验方法。


背景技术：

2.车辆的前副车架由于行驶过程中受力状况十分复杂，既要承载车辆自重和载重量的静载荷，同时还要承受车辆运动中的动载荷，因此需要对前副车架总成进行耐久试验，保证前副车架总成的强度满足安全要求。
3.目前对前副车架进行耐久试验主要通过车辆道路试验完成，但车辆道路试验周期长，试验成本过高，因此，后续开发出对前副车架进行台架耐久试验的工装，方法简单易实现。将左、右摆臂与前副车架装配在一起，固定副车架的4个车身安装点，在摆臂的球销处加载载荷，但这种约束加载方式与道路试验吻合度不高，失效模式与道路试验相差较大，不能满足大部分客户的精确模拟要求。


技术实现要素：

4.本技术提供一种前副车架台架的试验装置，前副车架台架包括前副车架和设置在所述前副车架的前悬挂、制动盘、转向器；所述试验装置包括：
5.前副车架安装模块，用于安装所述前副车架；
6.前悬挂安装模块，包括前悬挂安装工装和前悬挂预载工装，所述前悬挂安装工装用于连接所述前悬挂；所述前悬挂预载工装用于对所述前悬挂预加载；
7.制动盘垂向固定模块，用于向上提升所述制动盘以模拟地面对轮胎的支撑力；
8.车轮模拟加载模块，包括与所述制动盘连接以用于模拟车轮的车轮模拟工装，以及向所述车轮模拟工装分别进行侧向加载的侧向加载器和纵向加载的纵向加载器；
9.转向器固定模块，用于固定所述转向器；
10.制动盘旋转固定模块，用于卡住所述制动盘。
11.在一种具体实施方式中，所述前副车架安装模块包括纵梁、横梁形成的框架，以及支撑所述框架的支柱，所述纵梁或所述横梁设有安装工装，所述安装工装包括左后安装工装、左前安装工装、右后安装工装、右前安装工装，分别用于连接所述前副车架上用于连接车身的左后连接件、左前连接件、右后连接件、右前连接件。
12.在一种具体实施方式中，所述纵梁和所述横梁通过设置横向或纵向延伸的腰形孔并配合紧固件连接；和/或，所述安装工装和所述框架通过设置横向或纵向延伸的腰形孔并配合紧固件连接。
13.在一种具体实施方式中，所述前悬挂安装模块包括前悬挂安装基座和支撑横梁，所述支撑横梁的两端均设置所述前悬挂预载工装和所述前悬挂安装，所述前悬挂安装基座支撑固定于前副车架安装模块。
14.在一种具体实施方式中，所述前悬挂预载工装包括竖向布置的螺杆，所述螺杆的
下端连接所述前悬挂安装工装，所述螺杆与所述支撑横梁螺纹配合。
15.在一种具体实施方式中，所述支撑横梁包括中部梁和与所述中部梁的两端连接的端梁；所述端梁和所述中部梁，以及所述端梁和所述前悬挂安装基座，均通过设置沿横向延伸的腰形孔和配合的紧固件连接。
16.在一种具体实施方式中，所述车轮模拟加载模块包括竖向调节部件，所述竖向调节部件调节所述侧向加载器、所述纵向加载器以及所述车轮模拟工装的高度。
17.在一种具体实施方式中，所述侧向加载器和所述纵向加载器均包括驱动缸。
18.在一种具体实施方式中，所述侧向加载器和所述纵向加载器均包括加载器基座和吊门，所述竖向调节部件为螺杆螺纹副机构，所述加载器基座设置有所述螺杆螺纹副机构，所述驱动缸的缸体、活塞杆中的一者连接所述加载器基座的所述螺杆螺纹副机构；
19.所述缸体、所述活塞杆中的另一者穿出所述吊门，且所述吊门也设有所述螺杆螺纹副机构，所述螺杆螺纹副机构与穿出所述吊门的所述缸体或所述活塞杆连接。
20.在一种具体实施方式中，所述车轮模拟加载模块还包括加载连接块，所述加载连接块与所述侧向加载器、所述纵向加载器铰接，所述车轮模拟工装固定于所述加载连接块。
21.在一种具体实施方式中，所述制动盘垂向固定模块包括支撑座，所述支撑座的上部设置有连接横梁，所述吊杆的一端球接于所述连接横梁，另一端用于和所述制动盘球接。
22.在一种具体实施方式中，所述吊杆为伸缩可调的杆结构。
23.在一种具体实施方式中，所述转向器固定模块包括固定基座，所述固定基座固定于所述框架，所述固定基座还设有卡箍，用于卡住所述转向器的转向柱。
24.在一种具体实施方式中，所述卡箍与所述固定基座通过设置横向或纵向延伸的腰形孔，并配合紧固件紧固。
25.在一种具体实施方式中，所述制动盘旋转固定模块包括u型基座，所述u型基座用于和转向节固定，且所述u型基座的两侧侧板设有多个紧固孔，多个所述螺栓能够穿过所述紧固孔以抵紧所述制动盘。
26.本技术还提供一种前副车架台架的试验方法，通过上述任一项所述的前副车架台架的试验装置进行；包括下述步骤：
27.将前副车架安装至所述前副车架安装模块，将前悬挂的顶部连接到前悬挂安装工装；
28.通过所述前悬挂预载工装对所述前悬挂预加载，施加整车满载载荷；
29.将所述制动盘垂向固定模块连接所述制动盘，以将所述制动盘提升到整车满载载荷下的高度；
30.通过所述转向器固定模块固定所述转向器，并通过所述制动盘旋转固定模块卡住所述制动盘；
31.通过所述侧向加载器以及所述纵向加载器对所述车轮模拟工装的模拟接地位置施加侧向力、纵向力。
32.上述试验装置和试验方法可以对前副车架台架进行综合工况的耐久试验，可以模拟同时制动和转向的工况，即模拟转向制动耐久工况。针对的试验样件为前副车架带前悬挂的形式，其中，前副车架台架为带摆臂、转向器、稳定杆、前悬挂、转向节、制动盘的大装配总成，对该试验样件进行试验，可通过前副车架安装模块、前悬挂安装模块和制动盘垂向固
定模块将前副车架定位于满载位置，通过车轮模拟加载模块对轮胎接地位置进行侧向和纵向载荷的施加，前副车架所受垂向载荷由制动盘垂向固定模块对制动盘施加预载实现，前副车架所受纵向和侧向载荷由车轮模拟加载模块实现，通过多轴试验可对前副车架进行多方向加载(即垂向、纵向、侧向)，能够更好的模拟前副车架真实工况的约束与多向载荷情况，更加接近整车前轮的受力情况，与实际路试失效模式吻合度高，试验精度高，可满足大部分客户的精确模拟需求。
附图说明
33.图1为本技术实施例中前副车架台架试验装置和前副车架台架安装后的示意图；
34.图2为图1中前副车架台架的示意图；
35.图3为图1中前副车架安装模块的示意图；
36.图4为图1的仰视图；
37.图5为图1中前悬挂安装模块的示意图；
38.图6为图1中制动盘垂向固定模块的示意图；
39.图7为图1中车轮模拟加载模块的示意图；
40.图8为本技术实施例中试验装置的转向器固定模块的示意图；
41.图9为图1中制动盘旋转固定模块的示意图。
42.图1-9中附图标记说明如下：
43.11-前悬挂；12-前副车架；12a-左后连接件；12b-左前连接件；12c-右后连接件；12d-右前连接件；121-摆臂；13-制动盘；14-转向节；15-转向器；151-转向柱；16-稳定杆；
44.2-前副车架安装模块；21-支柱；22-纵梁；22a-安装孔；23-横梁；23a-第一腰形孔；241-右后安装工装；242-左后安装工装；24a-第二腰形孔；251-右前安装工装；252-左前安装工装；25a-第三腰形孔；
45.3-车轮模拟加载模块；31-纵向加载器基座；32-侧向加载器基座；33-车轮模拟工装；34-纵向吊门；35-侧向吊门；36-纵向驱动缸；37-侧向驱动缸；38-螺杆螺纹副机构；39-螺杆螺纹副机构；310-加载连接块；311-纵向检测元件；312-侧向检测元件；
46.4-制动盘垂向固定模块；41-支撑座；42-连接梁；43-吊杆；44-球接端；
47.5-转向器固定模块；51-固定基座；51a-第六腰形孔；52-螺栓；53-卡箍；
48.6-制动盘旋转固定模块；61-u型基座；62-螺栓；63-螺栓；
49.7-前悬挂安装模块；71-中部梁；71a-第四腰形孔；72-前悬挂安装基座；72a-第五腰形孔；73-端梁；74-手柄；75-螺杆；76-前悬挂安装工装；
具体实施方式
50.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
51.请参考图1、2，图1为本技术实施例中前副车架台架试验装置和前副车架台架安装后的示意图；图2为图1中前副车架台架的示意图。
52.如图2所示，前副车架台架包括前副车架12，前副车架12的左右两侧设有摆臂121，摆臂121的外端连接到转向节14，制动盘13连接于转向节14，前悬挂11的下端也连接到转向
节14，前副车架12还设有稳定杆16。这里，左右和前后的方向也可以车辆的行驶方向为参考理解，车辆的行进方向为前，反之为后，车辆的左右两侧即为前副车架12的左右两侧。前副车架12前端的左右两侧位置和后端的左右两侧位置均设有用于和车身连接的连接件，连接件具体是套管结构，四个连接件分别是左后连接件12a、左前连接件12b、右后连接件12c、右前连接件12d。
53.请继续参考图1，本技术实施例中的试验装置包括用于安装前副车架12的前副车架安装模块2、安装前悬挂11的前悬挂安装模块7，以及制动盘垂向固定模块4、车轮模拟加载模块3、转向器固定模块5、制动盘旋转固定模块6。下面将对所有的模块一一进行描述。
54.请继续参考图3、4理解，图3为图1中前副车架安装模块2的示意图；
55.图4为图1的仰视图。
56.本实施例中前副车架安装模块2包括框架和支撑框架的支柱21。如图3所示，框架由横梁23和纵梁22形成，具体设置两个纵梁22和两个横梁23，与前副车架12安装时，横梁23是沿左右方向延伸，纵梁22是沿前后方向延伸，前副车架12需要安装到框架，框架的横梁23和纵梁22的数量不限于两个，也可以更多。为了稳定地支撑框架，图3中在框架的四角分别设置四个支柱21，支柱21为圆柱形结构，支柱21的底部设有连接板，用于和试验的平台或者地面固定，可知，支撑框架的结构也可以是其他结构形式，比如前后两端仅设置一个支撑座结构作为支柱。支柱21具体支撑在纵梁22的端部，可知，横梁23设于纵梁22的底部，支柱21支撑横梁23也可以。
57.框架的纵梁22或横梁23设有安装工装，用于和前副车架12连接，如图4所示，本实施例中的安装工装设置在两个纵梁22，每个纵梁22在前后方向分布有两个安装工装，分别是左后安装工装242、左前安装工装252、右后安装工装241、右前安装工装251，分别用于连接前副车架12的左后12a、左前连接件12b、右后连接件12c、右前连接件12d。这样利用已有的前副车架12上与车身连接的连接件与前副车架安装模块2连接，可以更接近真实地前副车架12与车身连接的状态，提高试验结果的可靠性。当然，前副车架12与前副车架安装模块2在其他位置建立连接也可以。
58.另外，本实施例中，纵梁22和横梁23通过设置横向或纵向延伸的腰形孔并配合紧固件连接，紧固件可以是螺栓，如图4所示，具体在横梁23上述设置横向延伸的第一腰形孔23a，这样通过调节螺栓和第一腰形孔23a配合的位置，可以调节两个纵梁22之间的距离，以适应具有不同跨距的前副车架12的安装。同理，设置纵向延伸的腰形孔可以调节纵向长度。
59.安装工装本身也可以与框架通过设置横向或纵向延伸的腰形孔并配合紧固件连接，以进行微调。如图4所示，左后安装工装242和右后安装工装241设置有沿纵向延伸的第二腰形孔24a，左前安装工装252和右前安装工装251设有沿横向延伸的第三腰形孔23a，分别可以进行纵向和横向距离的调整。
60.再请看图5，图5为图1中前悬挂安装模块7的示意图。
61.如图1、5所示，前悬挂安装模块7包括前悬挂安装基座72和支撑横梁，前悬挂安装基座72支撑固定在前副车架安装模块2，沿左右方向共设置两个前悬挂安装基座72，分别支撑固定在左右两个纵梁22。
62.支撑横梁具体包括中部梁71和与中部梁71的两端连接的端梁73；端梁73和中部梁71，以及端梁73和前悬挂安装基座72，均通过设置沿横向延伸的腰形孔和配合的紧固件连
接。图5中示意出中部梁71设置第四腰形孔71a与端梁73连接，这样可以调节支撑横梁的横向长度，以适应不同型号前副车架12的前悬挂11的横向跨度要求。前悬挂安装基座72还设置第五腰形孔72a与纵梁22连接，以调节前悬挂安装模块2在纵向的间距。
63.如图5所示，支撑横梁的两端分别设置前悬挂预载工装和前悬挂安装工装76。支撑横梁左右两端的前悬挂安装工装76分别用于和左右侧的前悬挂11连接，前悬挂11的底部连接于前副车架台架，前悬挂11的顶部连接在前悬挂安装工装76。
64.具体地，本实施例中，前悬挂预载工装包括竖向布置的螺杆75，螺杆75的下端连接前悬挂安装工装76，螺杆75与支撑横梁的端梁73螺纹配合，这样旋转螺杆75时，螺杆75相对端梁73竖向运动，向下运动时可以通过前悬挂安装工装76向前悬挂11施加整车满载的载荷，以对前悬挂11进行预加载，即对前悬挂11的弹簧进行预压，以模拟整车满载时前悬挂11的负载情况。本实施例中为便于进行预加载，设置与螺杆75固定或者周向限位连接的手柄74，直接人工转动手柄74即可施加载荷，操作非常便利，当然，设置其他前悬挂预载工装也可以，比如设置液压缸下压前悬挂11等，本实施例设置的螺杆75结构作为前悬挂11预载工装较为简单，成本较低。
65.请继续参考图6，图6为图1中制动盘垂向固定模块4的示意图。
66.制动盘垂向固定模块4用于向上提升制动盘13以模拟地面对轮胎的支撑力。在实际工况中，当整车满载并由前悬挂11传递载荷后，前悬挂11受压压缩，车轮的重心也会降低到一定的高度，此高度是可以确定的值，根据整车标准确定。本实施例中的试验装置需要模拟测试地面对车轮接地位置的作用力，则不能通过地面或者其他平台支撑制动盘13，否则摩擦力会影响到试验。因此，为模拟车轮受到地面支撑的工况，本实施例中通过前悬挂预载工装施加整车满载载荷，还通过制动盘垂向固定模块4提升制动盘13，以模拟地面的支撑力，提升到实际满载时制动盘13下降的位置即可。如图1所示，共设置两个制动盘垂向固定模块4，分别用于连接左右两侧的制动盘13。
67.如图6所示，本实施例中的制动盘垂向固定模块4包括支撑座41，支撑座41具体为柱状结构，支撑座41的上部设置有连接横梁42，连接横梁42连接有吊杆43，吊杆43的一端球接于连接横梁42，另一端用于和制动盘13球接，图6中示意出吊杆43用于和制动盘13球接的球接端44。如图1所示，吊杆43有利于提供可靠的提拉力，吊杆43两端球接，可满足一定的角偏差自适应。图6中，吊杆43可以是伸缩可调的杆结构，即可以包括至少两段依次套接的杆体，并在调节到所需位置时进行定位，这样吊杆43的长度可调，从而适应于不同型号前副车架12台架在满载时制动盘13可能处于不同高度的调节需求。
68.如图7所示，图7为图1中车轮模拟加载模块3的示意图。
69.本实施例中的车轮模拟加载模块3，包括与制动盘13连接以用于模拟车轮的车轮模拟工装33，以及向车轮模拟工装33分别进行侧向加载的侧向加载器和纵向加载的纵向加载器，如图7所示，侧向加载器和纵向加载器均包括驱动缸，分别为侧向驱动缸37和纵向驱动缸36，为提高较大的力，可以采用液压缸。这里的侧向加载器即沿横向施加载荷，以模拟车轮在地面上受到的横向力，一般车辆在转向和制动时，车轮会同时受到地面给予的纵向力和侧向力。
70.如图7所示，车轮模拟工装33为板状结构，其上部设有与制动盘13的中部连接的连接孔，其下端通过加载连接块310与侧向加载器和纵向加载器连接，连接孔和其下端连接加
载连接块310的距离等于车轮的半径，这样可以相当于模拟加载器作用于车轮与地面接触的位置。
71.车轮模拟加载模块3包括竖向调节部件，竖向调节部件调节侧向加载器、纵向加载器以及车轮模拟工装33的高度，这样可以适应于和不同高度的制动盘13进行连接。如图7所示，竖向调节部件为螺杆螺纹副机构38、39，侧向加载器和纵向加载器分别与螺杆螺纹副机构连接，则螺杆转动时，可带动侧向加载器、纵向加载器以及与加载器连接的车轮模拟工装33进行升降，以调节高度。
72.车轮模拟加载模块3还包括两组加载器基座和吊门，分别是侧向加载器基座32、纵向加载器基座31以及侧向吊门35和纵向吊门34，分别对应于侧向驱动缸37和纵向驱动缸36。其中，加载器基座设置有上述的螺杆螺纹副机构，图7中侧向加载器基座32设置螺纹螺纹副机构39，侧向吊门35设置螺纹螺纹副机构38。驱动缸的缸体、活塞杆中的一者连接加载器基座的螺杆螺纹副机构，驱动缸的缸体、活塞杆中的另一者则穿出吊门，且吊门也设有螺杆螺纹副机构，螺杆螺纹副机构与穿出吊门的缸体或杠杆连接。如图1所示，纵向驱动缸36的缸体连接到纵向加载器基座31的螺杆螺纹副机构，纵向吊门34横跨纵向驱动缸36设置，纵向驱动缸36的活塞杆的顶部连接纵向吊门34的螺杆螺纹副机构，活塞杆的端部连接到加载连接块310；侧向驱动缸37的缸体连接到侧向加载器基座32的螺杆螺纹副机构39，侧向吊门35横跨侧向驱动缸37设置，侧向驱动缸37的活塞杆的顶部连接侧向吊门35的螺杆螺纹副机构38，活塞杆的端部连接到加载连接块310。
73.设置加载器基座的同时，还设置吊门并配设螺杆螺纹副机构，可以为侧向加载器、纵向加载器提供两个支撑点，可以保障加载器施加载荷的可靠、稳定性。可知，车轮模拟加载模块3也不限于此，比如，侧向加载器和纵向加载器的底部设置带动升降的结构以实现高度调节也可以，加载器也不限于是驱动缸，例如也可以是螺杆结构。
74.如图7所示，车轮模拟加载模块3还包括加载连接块310，加载连接块310与侧向加载器、纵向加载器铰接，铰接轴线竖直设置，车轮模拟工装33固定于加载连接块310，加载连接块310的设置，便于车轮模拟工装33与侧向加载器、纵向加载器的连接，铰接可允许位置的微调。
75.如图7所示，纵向驱动缸36和侧向驱动缸37分别配设有纵向检测元件311和侧向检测元件312，用于检测对应驱动缸的行程，还可以控制驱动缸的行程，以根据所需施加的力控制驱动缸动作。
76.如图8所示，图8为本技术实施例中试验装置的转向器固定模块5的示意图，图1中基于遮挡未能完整示出。
77.转向器固定模块5用于固定转向器15，即模拟握住方向盘，防止在试验过程中，转向器15带动车轮转动，即防止图2中的制动盘13和转向节14一起转动，以免影响试验。图8中，转向器固定模块5包括固定基座51，固定基座51固定于前副车架安装模块2的框架，如图4所示，框架的纵梁22设有安装孔22a，固定基座51可以连接到安装孔22a的位置。图8中，固定基座51设有沿纵向延伸的第六腰形孔51a，这样通过紧固件和第六腰形孔51a配合的位置调整，以调节转向器固定模块5的位置，实现灵活调节。本实施例中，固定基座51还设有卡箍53，具体用于卡住转向器15的转向柱151，从而方便地实现转向器15的位置固定，当然，也可以通过其他固定结构转向器15。
78.请参考图9，图9为图1中制动盘旋转固定模块6的示意图。
79.本实施例中的制动盘旋转固定模块6，用于卡住制动盘13，防止制动盘13发生转动而影响试验，即模拟踩住刹车的工况。如图9所示，该制动盘旋转固定模块6包括u型基座61，u型基座61的一侧用于和转向节14固定，可通过一侧的螺栓63与转向节14固定，另外，u型基座61的两侧侧板设有多个紧固孔，多个螺栓62能够穿过紧固孔以抵紧制动盘13，实现卡紧制动盘13。这种实现制动的结构较为简单，易于加工制造和安装。
80.本实施例还提供一种前副车架台架的试验方法，通过上述所述的前副车架台架的试验装置进行；包括下述步骤：
81.将前副车架12安装至前副车架安装模块2，即将左后安装件12a、右后安装件12b、左前安装件12c、右前安装件12d，分别和左后安装工装242、右后安装工装241、左前安装工装252、右前安装工装251连接；还将前悬挂11的顶部连接到前悬挂安装工装76；
82.通过前悬挂预载工装对前悬挂11预加载，施加整车满载载荷；
83.将制动盘垂向固定模块4连接制动盘13，以将制动盘13提升到整车满载载荷下的高度；
84.通过转向器固定模块5固定转向器15，并通过制动盘旋转固定模块6卡住制动盘13；
85.通过车轮模拟加载模块3的侧向加载器以及纵向加载器分别对车轮模拟工装33的模拟接地位置施加侧向力、纵向力。
86.上述“包括下述步骤”是指该试验方法包括这些步骤，但并不限定步骤的顺序，在不矛盾的前提下可以更换或者同时进行。比如，上述的固定转向器15和卡住制动盘13的步骤可以最先进行，或者在穿插在其他步骤之间都可以，而制动盘13的提升步骤则需要在前悬挂预载工装对前悬挂11实施预加载之后进行。
87.上述试验装置和试验方法可以对前副车架台架进行综合工况的耐久试验，可以模拟同时制动和转向的工况，即模拟转向制动耐久工况。针对的试验样件为前副车架12带前悬挂的形式，其中，前副车架台架为带摆臂121、转向器15、稳定杆16、前悬挂11、转向节14、制动盘13的大装配总成，对该试验样件进行试验，可通过前副车架安装模块2、前悬挂安装模块7和制动盘垂向固定模块4将前副车架12定位于满载位置，通过车轮模拟加载模块3对轮胎接地位置进行侧向和纵向载荷的施加，前副车架12所受垂向载荷由制动盘垂向固定模块4对制动盘13施加预载实现，前副车架12所受纵向和侧向载荷由车轮模拟加载模块3实现，通过多轴试验可对前副车架12进行多方向加载(即垂向、纵向、侧向)，能够更好的模拟前副车架12真实工况的约束与多向载荷情况，更加接近整车前轮的受力情况，与实际路试失效模式吻合度高，试验精度高，可满足大部分客户的精确模拟需求。
88.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。