阅读说明：本技术 一种组合式扭力梁试验装置 (A kind of combined type torsion beam experimental rig ) 是由 梁焕彬 吴博龙 梁天开 樊愿华 李开标 于 2018-05-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种组合式扭力梁试验装置,用于对扭力梁进行不同方向的加载试验,扭力梁包括横梁、设于横梁两端的纵臂以及与纵臂相连的轮毂,组合式扭力梁试验装置包括若干纵臂固定夹具、若干车轮模拟支架以及若干固定支柱,纵臂固定夹具以高度可调的方式固定于固定支柱上,纵臂的一端与纵臂固定夹具相连,纵臂的另一端与车轮模拟支架相连,车轮模拟支架包括车轮连接板,车轮连接板包括相互垂直的轮毂连接板和叉头连接板,轮毂连接板上设有用于连接轮毂的轮毂孔,叉头连接板能够在相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向与作动器相连,以在第一方向、第二方向和第三方向对扭力梁施加作用力。(The present invention provides a kind of combined type torsion beam experimental rigs, for carrying out the load test of different directions to torsion beam, torsion beam includes crossbeam, trailing arm set on crossbeam both ends and the wheel hub that is connected with trailing arm, combined type torsion beam experimental rig includes several trailing arm stationary fixtures, several simulated wheel brackets and several fixed pillars, trailing arm stationary fixture is fixed on fixed pillar in a manner of height-adjustable, one end of trailing arm is connected with trailing arm stationary fixture, the other end of trailing arm is connected with simulated wheel bracket, simulated wheel bracket includes wheel connecting plate, wheel connecting plate includes orthogonal wheel hub connecting plate and plug connecting plate, wheel hub connecting plate is equipped with the wheel bore for connecting wheel hub, plug connecting plate can be in orthogonal first direction, second direction and third direction are connected with actuator, with in a first direction, the Two directions and third direction apply active force to torsion beam.)

一种组合式扭力梁试验装置

技术领域

本发明涉及汽车试验领域，尤其涉及一种组合式扭力梁试验装置。

背景技术

扭力梁是一种常见的汽车后悬架形式，直接关系到汽车的底盘安全性能及行驶舒适性，故验证其力学性能显得尤为重要。扭力梁在实际汽车行驶中，承受车轮传递的纵向、侧向及垂向三个方向的力和力矩，同时扭力梁减振器支架和螺旋弹簧托盘也承受各自部件沿其轴向(垂向)的作用力。

目前对于此领域的试验装置一般为整体框架式，此种试验装置中扭力梁的各安装点不便调节，且一个试验装置仅适用于一种扭力梁；另外一种试验装置是在整体框架式的基础上加装部分调节结构，以实现扭力梁安装点的调整，但这种试验装置仍然存在整体框架式试验装置中存在的体积大且笨重的问题；另外，目前的各种台架试验，加载作用点都在车轮上，缺乏对减振器支架、螺旋弹簧托盘的加载考核；并且，部分台架的加载是通过车轮中心加载，而实际道路的作用力则是通过轮胎的接地点传递，产生的力矩对扭力梁的结构强度影响很大，而从车轮中心加载则直接忽略力矩影响，造成试验结果不准。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种能够在多个方向进行扭力梁加载试验的组合式扭力梁试验装置。

本发明提供的一种组合式扭力梁试验装置，用于对扭力梁进行不同方向的加载试验，所述组合式扭力梁试验装置包括若干纵臂固定夹具、若干车轮模拟支架、若干固定支柱以及若干作动器，所述纵臂固定夹具以高度可调的方式固定于所述固定支柱上，且所述纵臂固定夹具用于与扭力梁的纵臂的一端相连，所述车轮模拟支架用于与扭力梁的纵臂的另一端相连，所述车轮模拟支架包括车轮连接板，所述车轮连接板包括相互垂直的轮毂连接板和叉头连接板，所述轮毂连接板上设有用于连接扭力梁的轮毂的轮毂孔，所述叉头连接板能够在相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向与所述作动器相连，以在第一方向、第二方向和第三方向对所述扭力梁施加作用力。

进一步地，所述第一方向、第二方向和第三方向分别为汽车的纵向、侧向和垂向，当所述作动器对所述扭力梁施加纵向或侧向作用力时，所述叉头连接板位于所述轮毂连接板的下方，当所述作动器对所述扭力梁施加垂向作用力时，所述叉头连接板位于所述轮毂连接板的上方，所述组合式扭力梁试验装置进一步包括与所述叉头连接板相连的第一连接叉头，当所述作动器对所述扭力梁施加纵向、侧向或垂向作用力时，所述作动器通过所述第一连接叉头与所述叉头连接板相连。

进一步地，所述组合式扭力梁试验装置进一步包括位于第一连接叉头和所述作动器之间的加载连接杆，所述加载连接杆包括第一关节轴承以及与所述第一关节轴承相连的第一连接管，所述第一关节轴承与所述第一连接叉头相连，所述第一连接管与所述作动器相连。

进一步地，所述组合式扭力梁试验装置进一步包括龙门架，当所述作动器对所述扭力梁施加垂向力时，所述作动器的一端与所述叉头连接板相连，另一端与所述龙门架相连。

进一步地，所述扭力梁还包括与所述纵臂相连的减振器安装支架，所述组合式扭力梁试验装置进一步包括减振器固定柱，当所述作动器对所述扭力梁施加纵向或侧向作用力时，所述减振器固定柱的一端与所述减振器安装支架相连，所述减振器固定柱的另一端固定至实验平台。

进一步地，所述减振器固定柱包括位于两端的两个第二关节轴承、位于所述第二关节轴承之间且与所述第二关节轴承相连的两个第二连接管、以及位于所述第二连接管之间的调节螺杆，所述调节螺杆与所述第二连接管之间采用螺纹连接，且所述调节螺杆旋入所述第二连接管的长度可调。

进一步地，所述扭力梁还包括与所述纵臂相连的减振器安装支架和/或弹簧托盘，所述组合式扭力梁试验装置进一步包括龙门架，所述组合式扭力梁试验装置还能够用于进行减振器安装支架和/或弹簧托盘加载试验，当所述组合式扭力梁试验装置用于进行减振器安装支架和/或弹簧托盘加载试验时，所述叉头连接板固定至实验平台，所述作动器的一端与所述减振器安装支架和/或弹簧托盘相连，另一端与所述龙门架相连。

进一步地，所述叉头连接板上设有四个叉头连接孔，所述第一连接叉头包括叉头基板和垂直所述叉头基板的叉耳，所述叉耳上设有垂直于所述叉耳的叉耳轴孔，所述叉头基板上设有与所述叉头连接孔相对应的基板安装孔，所述基板安装孔位于一正方形的四角，所述第一连接叉头在第一方向和第二方向均能够安装至所述叉头连接板。

进一步地，所述组合式扭力梁试验装置进一步包括用于调整所述叉头连接板和所述第一连接叉头之间距离的垫片，所述垫片位于所述叉头连接板和所述第一连接叉头之间，且所述垫片上设有与所述叉头连接孔相对应的垫片安装孔。

进一步地，所述纵臂固定夹具包括夹具底板、以及设于所述夹具底板同侧的第一夹板和第二夹板，所述第一夹板和所述第二夹板固定于所述夹具底板，且所述第二夹板能够相对所述夹具底板移动而远离或靠近所述第一夹板，所述第一夹板和所述第二夹板上设有用于连接所述纵臂的纵臂连接孔。

进一步地，所述夹具底板上设有夹具安装孔，所述固定支柱上设有沿其高度方向排列的多组夹具固定孔，所述夹具固定孔与所述夹具安装孔相对应且所述夹具安装孔能够不同组的所述夹具固定孔配合，将所述夹具底板以高度可调的方式固定于所述固定支柱。

综上所述，本发明提供的组合式扭力梁试验装置可用于进行扭力梁的纵向、侧向和垂向加载试验，也可用于进行扭力梁的减震器安装支架和弹簧托盘加载试验；并且，本发明提供的组合式扭力梁试验装置通过采用分体式设计解决了整体框架式试验装置存在的体积大且笨重的问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一具体实施例的组合式扭力梁试验装置及其试验样件的结构示意图；

图2为试验样件结构示意图及其衬套套筒的结构示意图；

图3为图1中试验样件与车轮模拟支架、加载连接杆及纵臂固定夹具的连接关系示意图；

图4为图1中试验样件与车轮模拟支架、减振器固定柱、弹簧支架加载叉头、及纵臂固定夹具结构的连接关系示意图；

图5为图1中弹簧支架加载叉头的结构示意图；

图6为图1中纵臂固定夹具的结构示意图；

图7为图1中车轮模拟支架的结构示意图；

图8为图1中加载连接杆的结构示意图；

图9为图1中减振器固定柱的结构示意图；

图10为本发明组合式扭力梁试验装置对扭力梁施加纵向力的结构示意图；

图11为本发明组合式扭力梁试验装置对扭力梁施加侧向力的结构示意图；

图12为本发明组合式扭力梁试验装置对扭力梁施加垂向力的结构示意图；

图13为本发明组合式扭力梁试验装置对减震器安装支架施加垂向力的结构示意图；

图14为本发明组合式扭力梁试验装置对弹簧托盘施加垂向力的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明详细说明如下。

本发明提供的一种组合式扭力梁试验装置，即可用于进行扭力梁的纵向、侧向和垂向加载试验，也可用于进行扭力梁的减震器安装支架和弹簧托盘加载试验。

如图1所示，本发明提供的一种组合式扭力梁试验装置，包括水平连接于加载连接杆70一端的作动器40，作动器40的另一端以高度可调的方式固定于固定支柱60上，以对扭力梁20加载沿汽车侧向、纵向等外力。

本实施例中，固定支柱60为长方体结构，且固定支柱60上设有沿其高度方向排列的多组夹具固定孔601(见图11)。作动器40可利用不同组的夹具固定孔601固定至固定支柱60上，以实现作动器40在固定支柱60上的固定高度可调。

如图2至图4所示，本发明提供的一种组合式扭力梁试验装置的试验样件(即扭力梁20)包括横梁205、设于横梁205两端的纵臂200、设于纵臂200一端的衬套套筒201、以及设于纵臂200另一端附近的轮毂202、减震器安装支架203和弹簧托盘204。减震器安装支架203上设有减振器支架连接孔203a，减振器支架连接孔203a可在利用本发明的组合式扭力梁试验装置进行减震器安装支架203加载试验时与作动器40连接。本发明提供的组合式扭力梁试验装置还包括用于连接弹簧托盘204的弹簧托盘加载叉头204b。弹簧托盘加载叉头204b可在利用本发明的组合式扭力梁试验装置进行弹簧托盘204加载试验时与作动器40连接。

请一并参阅图5，弹簧托盘加载叉头204b包括叉头底座2043和设于叉头底座2043上的叉头耳板2044。其中，叉头底座2043为圆形板，叉头底座2043的边缘设有用于将叉头底座2043固定至弹簧托盘204的底板安装孔2042。叉头耳板2044上设有耳板连接孔2045，耳板连接孔2045可在利用本发明的组合式扭力梁试验装置进行弹簧托盘204加载试验时与作动器40连接。

请继续参阅图3和图4，进一步地，本发明提供的组合式扭力梁试验装置还包括用于与不同宽度的衬套套筒201连接的若干纵臂固定夹具10、以及用于连接轮毂202的若干车轮模拟支架30。

如图6所示，本实施例中，纵臂固定夹具10包括夹具底板101和设于夹具底板101同侧且垂直固定于夹具底板101的第一夹板102和第二夹板103。夹具底板101的边缘设有夹具安装孔105，夹具安装孔105与固定支柱60上的夹具固定孔601对应配合，可实现夹具底板101以高度可调的方式固定于固定支柱60，即实现了纵臂固定夹具10在固定支柱60上的高度可调，使本发明组合式扭力梁试验装置可适用于不同安装高度的试验样件。

第一夹板102和第二夹板103上分别设有纵臂连接孔104和106，衬套套筒201可通过穿设于纵臂连接孔104和106内的螺栓固定于第一夹板102与第二夹板103之间。并且，第一夹板102通过焊接垂直固定于夹具底板101，夹具底板101上设有用于连接第二夹板103的两个沉头腰型孔100，第二夹板103上设有分别与两个沉头腰型孔100相对应的两个螺纹孔，第二夹板103通过穿设于沉头腰型孔100和该两个螺纹孔内的螺栓可移动地固定至夹具底板101，使第二夹板103可靠近或远离第一夹板102，从而使纵臂固定夹具10可适用于具有不同宽度的衬套套筒201，增加了本发明组合式扭力梁试验装置的适用范围。

如图7所示，车轮模拟支架30包括车轮连接板301、垫片302和第一连接叉头303。

本实施例中，车轮连接板301为“L”形，车轮连接板301包括轮毂连接板301a和垂设于轮毂连接板301a一端的叉头连接板301b。轮毂连接板301a的一端设有用于连接轮毂202的五个轮毂孔301c。叉头连接板301b为方形板，且叉头连接板301b的四角设有叉头连接孔301d。垫片302设于叉头连接板301b和第一连接叉头303之间，且垫片302上设有与叉头连接孔301d相对应的垫片安装孔302a。第一连接叉头303包括叉头基板303a和垂设于叉头基板303a一侧的叉耳303b，叉头基板303a上设有基板安装孔303c，基板安装孔303c位于一正方形的四角。叉耳303b对称且并列设于叉头基板303a的一个表面，叉耳303b上设有叉耳轴孔303d，车轮模拟支架30可通过叉耳轴孔303d与加载连接杆70和作动器40相连。

第一连接叉头303与叉头连接板301b和垫片302可通过穿过叉头连接孔301d、垫片安装孔302a和基板安装孔303c的螺栓固定在一起。车轮模拟支架30从五个轮毂孔301c所在区域的中心到叉耳303b的中心尺寸等于车轮的滚动半径，为适应不同规格的车轮对应的不同滚动半径，可通过调整垫片302的厚度和/或数量来实现。并且，由于叉头连接孔301d、垫片安装孔302a和基板安装孔303c分布于正方形的四角，因此，第一连接叉头303在车轮连接板301上的安装方向可以做90°旋转，使叉耳轴孔303d的轴向既可以平行车轮平面方向，也可以垂直车轮平面方向(参图10和图11)，从而使作动器40既可以对车轮模拟支架30施加沿车辆纵向的力也可以施加沿车辆侧向的力，使本发明组合式扭力梁试验装置既可用于进行扭力梁的纵向加载试验，也可用于进行扭力梁的侧向加载试验。

另外，本发明组合式扭力梁试验装置还可用于进行扭力梁的垂向加载试验。如图12所示，当进行扭力梁的垂向加载试验时，需调整车轮连接板301的安装方向，将车轮连接板301旋转180°安装，使叉头连接板301b由位于轮毂连接板301a下方调整至位于轮毂连接板301a上方，然后利用加载连接杆70连接车轮模拟支架30和作动器40，并将作动器40固定于龙门架80上，即可利用作动器40对扭力梁进行垂向力的加载。

本发明提供的组合式扭力梁试验装置中，作动器40为直线作动器，作动器40可通过加载连接杆70对与其连接的车轮模拟支架30、弹簧托盘204、减震器安装支架203等各加载点施加沿作动器40轴线的力，同时作动器40还可记录施加的外力信息及在此外力作用下相关加载点的位移信息，并将读取的外力及位移的信息传递至与作动器40电连接的计算机系统，以成为汽车各种指标考核的重要参考数据。有关于作动器40与计算机系统的具体工作原理，可参见现有技术，在此不做赘述。

如图12～图14所示，本发明提供的组合式扭力梁试验装置中，龙门架80由两根立柱及一根横梁组成，作动器40垂直安装固定于龙门架80的横梁上。

进一步地，如图8所示，本发明提供的组合式扭力梁试验装置中，加载连接杆70包括第一连接管702、以及设于第一连接管702一端的第一关节轴承701和第一锁紧螺栓703。

本实施例中，第一关节轴承701的一端设有第一连接孔706，另一端设有第一连接柱705，第一连接孔706与车轮模拟支架30的叉耳轴孔303d对应并与螺栓配合，以将加载连接杆70固定至车轮模拟支架30。第一连接管702的两端开设第一内螺纹孔704，第一连接柱705旋入第一连接管702的第一内螺纹孔704内合适位置后再结合第一锁紧螺栓703将第一关节轴承701固定于第一连接管702。第一连接管702另一端的第一内螺纹孔704用于连接作动器40。

如图9和图10所示，本发明提供的组合式扭力梁试验装置中还包括用于固定减振器安装支架203的减振器固定柱50。

减振器固定柱50包括位于两端的两个第二关节轴承501、位于第二关节轴承501之间且与第二关节轴承501相连的两个第二连接管502、以及位于第二连接管502之间的调节螺杆503。

详细地，第二关节轴承501的一端设有第二连接孔506，另一端设有第二连接柱505，两个第二关节轴承501的第二连接孔506分别用于连接减振器安装支架203和位于减振器固定柱50下端的减振器固定柱安装座，减振器固定柱安装座的结构与第一连接叉头303完全相同，在此不再赘述。在作动器对扭力梁施加纵向或侧向作用力时，减震器安装支架203通过减振器固定柱50和减振器固定柱安装座固定于实验平台；在作动器40对扭力梁20施加垂向作用力时，取消减震器安装支架203通过减震器固定柱50、减震器固定柱安装座与实验平台的固定。

第二连接管502的两端开设第二内螺纹孔504，第二连接柱505旋入第二连接管502一端的第二内螺纹孔504并利用第二锁紧螺栓507将第二关节轴承501固定于第二连接管502。调节螺杆503与第二连接管502另一端的第二内螺纹孔504配合，将两个第二连接管502固定在一起。本实施例中，通过控制调节螺杆503旋入第二内螺纹孔504内的深度来控制减振器固定柱50的长度，可以适用不同高度的减震器安装支架203的安装需求。

如上面所述，本发明的组合式扭力梁试验装置即可用于进行扭力梁的纵向、侧向和垂向加载试验，也可用于进行扭力梁的减震器安装支架和弹簧托盘加载试验，下面就利用本发明的组合式扭力梁试验装置进行不同加载试验时的具体情况进行详细说明。

纵向力的加载试验：

如图10所示，纵向力加载时，利用纵臂固定夹具10将扭力梁20的纵臂200固定至固定支柱60上，将车轮模拟支架30固定至轮毂202上，车轮模拟支架30组装时使第一连接叉头303的叉耳开口方向朝向车辆的纵向，同时利用减振器固定柱50和减振器固定柱安装座将减震器安装支架203固定至实验平台，利用加载连接杆70连接车轮模拟支架30和作动器40，将作动器40固定于其它的固定支柱60上，即可进行扭力梁的纵向力加载。

侧向力的加载试验：

如图11所示，侧向力加载时，各部件的装夹及固定与纵向力加载时基本相同，不同之处在于，侧向力加载试验时需将车轮模拟支架30的第一连接叉头303及与其相连的加载连接杆70、作动器40和固定支柱60拆卸下来，旋转第一连接叉头303使其叉口开口方向旋转90°，使叉耳开口方向朝向车辆的侧向，然后再固定第一连接叉头303及与其相连的部件，即可进行扭力梁的侧向力加载。

垂向力的加载试验：

如图12所示，进行垂向力加载时，扭力梁20的装夹及固定采用与纵向力、侧向力加载类似的方式，但此时需取消减震器安装支架203的固定，并将车轮模拟支架30取下来将其旋转180°，将车轮模拟支架30的上下端调换位置，即此时叉头连接板301b位于轮毂连接板301a的上方，然后利用加载连接杆70连接车轮模拟支架30与作动器40，并将作动器40的另一端固定至龙门架80上，即可进行扭力梁的垂向力加载，利用作动器40对轮心施加垂向力。

减震器安装支架203的加载试验：

如图13所示，进行减震器安装支架203的加载试验时，扭力梁20的装夹及固定采用与垂向力加载类似的方式，不同的是，此时需拆除车轮模拟支架30中的垫片302和第一连接叉头303，将叉头连接板301b固定至实验平台，即将车轮模拟支架30从加载端转化成装夹固定端，同时利用螺栓连接加载连接杆70与减震器安装支架203的减振器支架连接孔203a，再将加载连接杆70与垂直布置的作动器40连接，并将作动器40固定在试验平台的龙门架80上，即可利用作动器40对减震器安装支架203施加垂向外力。

弹簧托盘的加载即弹簧托盘204的加载：

如图14所示，进行弹簧托盘204加载试验时，弹簧托盘204及扭力梁20的装夹固定方式与减震器安装支架203加载时的固定方式一致，但加载点转移到弹簧托盘204，具体地，利用弹簧托盘加载叉头204b上的叉头耳板2044和加载连接杆70的第一关节轴承701并配合螺栓将加载连接杆70固定至弹簧托盘204，并将加载连接杆70与作动器40垂直布置于固定在试验平台的龙门架80上，即可利用作动器40向弹簧托盘204施加垂向外力。

本发明提供的组合式扭力梁试验装置可通过连接于固定支柱60上的作动器40以对扭力梁20分别施加纵向和侧向的作用力；具体地，在对扭力梁20施加纵向或侧向作用力时，车轮模拟支架30作为加载端，同时减震器安装支架203通过减震器固定柱50固定而作为固定端，此时轮毂连接板301a位于叉头连接板301b的上方，并通过将第一连接叉头303相对垫片302或车轮连接板301旋转，以分别实现对扭力梁纵向、侧向外力的加载。

本发明提供的组合式扭力梁试验装置还可通过连接于龙门支架80上的作动器40以分别对扭力梁20、减震器安装支架203、弹簧托盘204施加垂向作用力；具体地，在对扭力梁20施加垂向作用力时，车轮模拟支架30作为加载端，同时通过将车轮模拟支架30相对轮毂202旋转以使叉头连接板301b位于轮毂连接板301a的上方，以实现对扭力梁垂向外力的加载；在对减震器安装支架203、或者弹簧托盘204进行加载实验时，车轮模拟支架30拆除垫片302和第一连接叉头303而固定至实验平台以作为固定端，同时通过减震器安装支架203、弹簧托盘204与作动器40的连接以分别对减震器安装支架203、弹簧托盘204进行加载实验。

本发明提供的提供的组合式扭力梁试验装置在对扭力梁侧向、纵向以及减震器安装支架203、弹簧托盘204进行加载实验时，车轮模拟支架30、减震器安装支架203、弹簧托盘204中至少一个为固定端。

综上所述，本发明提供的组合式扭力梁试验装置即可用于进行扭力梁的纵向、侧向和垂向加载试验，也可用于进行扭力梁的减震器安装支架和弹簧托盘加载试验；并且，本发明提供的组合式扭力梁试验装置通过采用分体式设计解决了整体框架式试验装置存在的体积大且笨重的问题；进一步地，本发明组合式扭力梁试验装置通过装夹宽度可调的纵臂固定夹具以适用于不同宽度的试验样件的装夹固定，解决了现有技术中台架实验装置通用性差的问题；同时引入车轮模拟支架以使得能通过车轮与实验平台接触点施加载荷而引入滚动半径形成的力矩加载，解决了以往通过轮心施加载荷的不合理问题；同时，本发明通过将车轮模拟支架由加载机构转换为固定机构以能对减震器安装支架、弹簧托盘等受力点进行加载，使得实验结果更全面、更合理，且很好地满足了《乘用车用扭转梁后桥疲劳寿命台架试验方法》的要求。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。