專利名稱:一種擺臂多軸疲勞試驗臺架的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種擺臂多軸疲勞試驗臺架，包括X向作動機構、Y向作動機構、Z向作動機構以及擺臂固定支架，擺臂通過襯套可轉動連接在所述擺臂固定支架上，所述X向作動機構包括加載桿，所述加載桿的前端與所述擺臂的球銷鉸接，所述Y向作動機構、Z向作動機構分別與所述加載桿靠近所述擺臂的球銷一端的桿體鉸接。采用本實用新型，能夠形成一個可以三向協調加載的系統，可以高效快速的在三個方向上對擺臂進行試驗，達到臺架試驗的疲勞失效模式與實際工況一致的目的。
【專利說明】
一種擺臂多軸疲勞試驗臺架
技術領域
[0001]本實用新型涉及汽車領域，尤其涉及一種擺臂多軸疲勞試驗臺架。【背景技術】
[0002]在汽車底盤懸架中，尤其是麥弗遜式懸架和雙橫臂式懸架中，擺臂起著舉足輕重的重用，其疲勞耐久度關涉行車安全。車輛在使用過程中，擺臂球銷的位置受到多方向載荷的作用。
[0003]圖1所示為現有的一種轎車的雙橫臂式懸架的示意圖。在該雙橫臂式懸架10中，擺臂11右側設有兩個與車架連接的襯套12,且該兩個襯套12同軸設置，使下擺臂11可繞該軸線轉動。減震器13的下叉形臂14與擺臂11中部襯套15的內圈通過螺栓固聯。擺臂11中部襯套15的內圈和外圈之間為橡膠，在載荷作用下內圈及減震器13可相對于下擺臂11轉動。擺臂11左側設有與轉向節17連接的球銷16，該球銷16通過錐形孔連接到轉向節17。
[0004]如圖2所示，當車輪受到地面載荷時，引起轉向節17運動，球銷16的位置隨之受載。 球銷16在某一時刻所受的載荷可以分解為Fx、Fy、Fz三個分力。球銷16受到的Fx和Fy由擺臂 11右側的兩個襯套12平衡，而Fz則由減震器13來平衡。在進行擺臂的疲勞耐久度試驗時，需要從X、Y、Z三個方向對球銷16施加載荷，然而，現有的試驗臺架一般僅沿某一方向進行單軸加載疲勞試驗，未能模擬多軸工況，造成臺架試驗的疲勞失效模式與實際工況不一致。【實用新型內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題在于，提供一種擺臂多軸疲勞試驗臺架，能夠形成一個可以三向協調加載的系統，可以高效快速的在三個方向上對擺臂進行試驗，達到臺架試驗的疲勞失效模式與實際工況一致的目的。
[0006]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種擺臂多軸疲勞試驗臺架，其包括X 向作動機構、Y向作動機構、Z向作動機構以及擺臂固定支架，所述擺臂設有與轉向節連接的球銷以及兩個與車架連接的襯套，擺臂可轉動連接在所述擺臂固定支架上，所述X向作動機構包括加載桿，所述加載桿的前端與所述擺臂的球銷鉸接，所述Y向作動機構、Z向作動機構分別與所述加載桿靠近所述擺臂的球銷一端的桿體鉸接。
[0007]作為優選的，所述X向作動機構包括第一反力架、第一作動器、導向桿、導向桿固定支架以及所述加載桿，所述第一反力架和導向桿固定支架均固定在地板上，所述導向桿可滑動連接在所述導向桿固定支架上，所述第一作動器的后端與所述第一反力架鉸接，所述第一作動器的前端與所述導向桿的后端鉸接，所述導向桿的前端與所述加載桿的后端鉸接，所述加載桿的前端與所述擺臂的球銷鉸接。
[0008]作為優選的，所述Y向作動機構包括第二反力架以及第二作動器，所述第二反力架固定在地板上，所述第二作動器的后端與所述第二反力架鉸接，所述第二作動器的前端與所述加載桿靠近所述擺臂的球銷一端的桿體鉸接。
[0009]作為優選的，所述Z向作動機構包括龍門架以及第三作動器，所述龍門架固定在地板上，所述第三作動器的上端與所述龍門架鉸接，所述第三作動器的下端與所述加載桿靠近所述擺臂的球銷一端的桿體鉸接。
[0010]作為優選的，所述第二作動器前端的鉸接中心、第三作動器下端的鉸接中心、所述擺臂的球銷中心均與所述加載桿的本體軸線重合。
[0011]作為優選的，所述導向桿與所述第一作動器同軸設置。
[0012]作為優選的，所述第一反力架的正面設有豎直布置的T形槽以及與T形槽滑動連接的第一鉸接座，所述第一作動器的后端設有與所述第一鉸接座連接的第一球鉸;所述導向桿的后端設有第二鉸接座，所述第一作動器的前端設有與所述第二鉸接座連接的第二球鉸;所述導向桿的前端設有第一桿端軸承座，所述加載桿的后端設有與所述第一桿端軸承座的第一桿端軸承;所述加載桿的前端設有L形支架，所述L形支架上設有用于連接所述球銷的安裝孔。
[0013]作為優選的，所述第二反力架的正面設有豎直布置的T形槽以及與T形槽滑動連接的第三鉸接座，所述第二作動器的后端設有與所述第三鉸接座連接的第三球鉸;所述加載桿靠近所述擺臂的球銷一端的桿體上設有第二桿端軸承座，所述第二作動器的前端設有與所述第二桿端軸承座連接的第二桿端軸承，所述第二桿端軸承座由可供所述第二桿端軸承插入的長方形通孔和垂直于長方形通孔的中心位置且可供緊固件穿過并將第二桿端軸承連接在長方形通孔內的圓形通孔構成。
[0014]作為優選的，所述龍門架包括立柱及位于立柱之間的橫梁，所述橫梁上設有可沿橫梁延伸方向調整位置的固定夾板，所述固定夾板上設有第四鉸接座，所述第三作動器的上端設有與所述第四鉸接座連接的第四球鉸;所述加載桿靠近所述擺臂的球銷一端的桿體上設有第三桿端軸承座，所述第三作動器的下端設有與所述第三桿端軸承座連接的第三桿端軸承，所述第三桿端軸承座由可供所述第二桿端軸承插入的長方形通孔和垂直于長方形通孔的中心位置且可供緊固件穿過并將第二桿端軸承連接在長方形通孔內的圓形通孔構成。
[0015]作為優選的，所述立柱上設有多組用于連接所述橫梁的固定孔，所述立柱的設有固定孔的部分的長度大于所述橫梁高度，且所述立柱在所述固定孔的下方設有限位塊。
[0016]作為優選的，所述擺臂多軸疲勞試驗臺架還包括減震器以及減震器固定支架，所述減震器的下端與所述擺臂的本體鉸接，所述減震器的上端與所述減震器固定支架鉸接。
[0017]實施本實用新型的一種擺臂多軸疲勞試驗臺架，與現有技術相比較，具有如下有益效果:將三個不同方向的作動器及若干桿系組合到一起形成一個可以三向協調加載的系統，可以高效快速的在三個方向上對擺臂進行試驗，達到臺架試驗的疲勞失效模式與實際工況一致的目的，而且三個方向的加載力均由加載桿傳遞至球銷，無需另外制作球銷的固定工裝，結構簡單，成本低，容易實現;對于麥弗遜式懸架下擺臂，本實用新型同樣適用，不同之處在于擺臂上未安裝有減振器，Z向作動器可使用位移控制，僅模擬擺臂擺動，無載荷要求，試驗臺架通用性高。【附圖說明】

[0018]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例的附圖作簡單地介紹。
[0019]圖1是現有的一種雙橫臂式懸架的組裝狀態示意圖；
[0020]圖2是圖1中的雙橫臂式懸架的部分元件及其球銷的受力情況示意圖；
[0021]圖3是本實用新型的一種擺臂多軸疲勞試驗臺架的結構示意圖；[〇〇22]圖4是圖3中A處的放大圖；[0〇23]圖5是圖4于另一視向的結構不意圖。【具體實施方式】
[0024]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0025]結合參見圖3至圖5所示，本實用新型的優選實施例，一種擺臂多軸疲勞試驗臺架， 包括X向作動機構20、Y向作動機構30、Z向作動機構40以及擺臂固定支架50，擺臂11通過襯套12可轉動連接在所述擺臂固定支架50上，所述X向作動機構20包括加載桿25,所述加載桿 25的前端與所述擺臂11的球銷16鉸接，所述Y向作動機構30、Z向作動機構40分別與所述加載桿25靠近所述擺臂11的球銷16—端的桿體鉸接。
[0026]下面即以本實用新型用于測試如圖1和圖2所示的雙橫臂式懸架10為例對本實用新型的擺臂單軸疲勞試驗臺架進行詳細說明。[〇〇27]所述X向作動機構20包括第一反力架21、第一作動器22、導向桿23、導向桿固定支架24以及所述加載桿25,所述第一反力架21和導向桿固定支架24均固定在地板(優選為鐵地板)上，所述導向桿23可滑動連接在所述導向桿固定支架24上，所述第一作動器22的后端與所述第一反力架21鉸接，所述第一作動器22的前端與所述導向桿23的后端鉸接，所述導向桿23的前端與所述加載桿25的后端鉸接，所述加載桿25的前端與所述擺臂11的球銷鉸接。優選地，所述第一反力架21的長*寬*高為450mm*380mm*1000mm，其正面設有豎直布置的 T形槽以及與T形槽滑動連接的第一鉸接座211，從而方便調節第一作動器22的高度。第一反力架21的背面焊接有加強板以提高反力架本體的強度。所述第一作動器22可以為但不限于液壓作動器，其前后兩端分別設有球鉸，其中，位于其后端的第一球鉸(圖中未指示)與所述第一鉸接座211連接。所述導向桿23可以為但不限于圓柱桿，所述導向桿固定支架24上設有與所述導向桿23配合套接的套筒241，所述導向桿23通過該套筒241可滑動連接在所述導向桿固定支架24上。所述導向桿23的后端設有第二鉸接座231，位于所述第一作動器22前端的第二球鉸222與所述第二鉸接座231連接，所述導向桿23的前端設有第一桿端軸承座232。所述加載桿25可以為但不限于圓柱桿，其后端設有與所述第一桿端軸承座232連接的第一桿端軸承251，其前端設有L形支架252,所述L形支架252上設有用于連接所述球銷16的安裝孔 253，該安裝孔253優選為錐形孔。需要說明的是，由于第一作動器22的前后兩端分別設有球鉸，使得第一作動器成為二力桿，以避免第一作動器22產生彎矩及徑向力，達到保護作動器密封圈的目的；又由于加載桿25的前后兩端分別是第一桿端軸承251和球銷16,使得加載桿 25也成為二力桿，以避免加載桿25產生彎矩及徑向力，達到適應擺臂11動作的目的；導向桿 23銜接于第一作動器22和加載桿25之間，通過導向桿23的導向輸出，以保證第一作動器22 的軸向加載力更平穩地傳遞至加載桿25。
[0028]所述Y向作動機構30包括第二反力架31以及第二作動器32,所述第二反力架31固定在地板(優選為鐵地板)上，所述第二作動器32的后端與所述第二反力架31鉸接，所述第二作動器32的前端與所述加載桿25靠近所述擺臂11的球銷一端的桿體鉸接。優選地，所述第二反力架31的長*寬*高為450mm*380mm*1000mm，其正面設有豎直布置的T形槽312以及與 T形槽312滑動連接的第三鉸接座311，從而方便調節第二作動器32的高度。第二反力架31的背面焊接有加強板以提高反力架本體的強度。所述第二作動器32可以為但不限于液壓作動器，其后端設有第三球鉸321、前端設有第二桿端軸承322,其中，位于其后端的第三球鉸321 與所述第三鉸接座311連接。所述加載桿25靠近所述擺臂11的球銷16—端的桿體上設有第二桿端軸承座254,所述第二作動器32的前端設有與所述第二桿端軸承座254連接的第二桿端軸承322,在本實施例中，所述第二桿端軸承座254由可供所述第二桿端軸承322插入的長方形通孔和垂直于長方形通孔的中心位置且可供緊固件穿過并將第二桿端軸承322連接在長方形通孔內的圓形通孔構成。需要說明的是，由于第二作動器32的前后兩端分別是第二桿端軸承322和第三球鉸321，使得第二作動器32成為二力桿，以避免第二作動器32產生彎矩及徑向力，達到保護作動器密封圈的目的。[〇〇29]所述Z向作動機構40包括龍門架41以及第三作動器42,所述龍門架41固定在地板 (優選為鐵地板)上，所述第三作動器42的上端與所述龍門架41鉸接，所述第三作動器42的下端與所述加載桿25靠近所述擺臂11的球銷一端的桿體鉸接。具體的，所述龍門架41呈“H” 形，由兩立柱411及位于兩立柱411之間的橫梁412構成，本實施例中，其高度為2.7m，跨度為 2.2m，所述橫梁412上設有可沿橫梁412延伸方向調整位置的固定夾板413,所述固定夾板 413上設有第四鉸接座(圖中未指示)，所述第三作動器42的上端設有與所述第四鉸接座連接的第四球鉸421。由此，通過上述固定夾板413的設計，可方便調節第三作動器42的水平位置;所述立柱411上設有多組用于連接所述橫梁412的固定孔415,所述立柱411的設有固定孔415的部分的長度大于所述橫梁412高度，可調高度范圍為1.2m?2.5m;為了防止橫梁412 安裝過程中突然跌落而對人員造成傷害，所述立柱411在所述固定孔415的下方設有限位塊 416。此外，立柱411及橫梁412由鋼板焊接而成，橫梁412為“工”字形，在保證強度、剛度的前提下，立柱411上開孔以減輕重量。所述加載桿25靠近所述擺臂11的球銷16—端的桿體上設有第三桿端軸承座255,所述第三桿端軸承座255與所述第二桿端軸承座254相互垂直，且不重合。所述第三作動器42的下端設有與所述第三桿端軸承座255連接的第三桿端軸承422， 在本實施例中，所述第三桿端軸承座255由可供所述第二桿端軸承322插入的長方形通孔和垂直于長方形通孔的中心位置且可供緊固件穿過并將第二桿端軸承322連接在長方形通孔內的圓形通孔構成。需要說明的是，由于第三作動器42的前后兩端分別是第三桿端軸承422 和第四球鉸421，使得第三作動器42成為二力桿，以避免第三作動器42產生彎矩及徑向力， 達到保護作動器密封圈的目的。
[0030]還需要說明的是，所述第二作動器32前端的鉸接中心、第三作動器42下端的鉸接中心、所述擺臂11的球銷16中心均與所述加載桿25的本體軸線重合。如此設計可以有效防止加載桿25受轉矩。[〇〇31] 更佳地，所述導向桿23與所述第一作動器22同軸設置，以保證第一作動器22的加載力全部作用在導向桿23上，并推動加載桿25對擺臂11進行加載，過程中，作動器不產生其它方向分力。
[0032]所述擺臂多軸疲勞試驗臺架還包括減震器13以及減震器固定支架60,所述減震器 13的下端與所述擺臂11的本體鉸接，所述減震器13的上端與所述減震器固定支架60鉸接。 如此設計能夠更好地適用于雙橫臂懸架的多軸向疲勞試驗。需要說明的是，對于麥弗遜式懸架下擺臂，本實用新型的試驗臺架同樣適用，不同之處在于擺臂11上未安裝有減振器13， 第三作動器42可使用位移控制，僅模擬擺臂擺動，無載荷要求，試驗臺架通用性高。[〇〇33]上述各個鉸接點，如第一鉸接座211和第一球鉸、第二鉸接座231和第二球鉸222、 第三鉸接座311和第三球鉸321、第四鉸接座和第四球鉸421、第一桿端軸承座232和第一桿端軸承251、第二桿端軸承座254和第二桿端軸承322、第三桿端軸承座255和第三桿端軸承 422、加載桿25前端的安裝孔253和擺臂11的球銷16等均通過螺栓或螺絲或螺母等緊固件連接在一起，實現各桿系繞各自鉸接中心自由轉動。[〇〇34]本實用新型的擺臂多軸疲勞試驗臺架的工作原理如下:[〇〇35] X向加載:第一作動器22的加載頭向前運動，推動導向桿23，導向桿23推動加載桿 25，加載桿25推動擺臂11的球銷，球銷受載。反之，第二作動器32的加載頭向后運動，拉動導向桿23，導向桿23拉動加載桿25，加載桿25拉動擺臂11的球銷，球銷受載。[〇〇36] Y向加載:第二作動器32的加載頭向前運動，推動加載桿25;此時加載桿25為以其上的第二桿端軸承322中心為中心的杠桿;加載桿25轉動，推動擺臂11的球銷，球銷受載，其載荷大小=(球銷至加載桿25的第一桿端軸承251的距離/第二作動器32的第二桿端軸承 322至加載桿25的第一桿端軸承251的距離)*第一作動器22載荷。[〇〇37] Z向加載:第三作動器42的加載頭向前運動，推動加載桿25;此時加載桿25為以其上的第三桿端軸承422中心為中心的杠桿;加載桿25轉動，推動擺臂11的球銷，球銷受載，其載荷大小=(球銷至加載桿25的第一桿端軸承251的距離/第三作動器42的第三桿端軸承 422至加載桿25的第一桿端軸承251的距離)*第三作動器42載荷。
[0038]三向加載過程中，任意方向的運動都會引起另外兩個方向的運動;但是，因為Y、Z 向作動器及加載桿25較長，影響較小。[〇〇39]三個方向的作動器按照既定的波形和相位同時加載。[〇〇4〇]本試驗臺架中安裝了減振器13作為Z向的負載，若僅有擺臂11，第三作動器42可僅進行位移運動，模擬擺臂擺動，對擺臂11的襯套12起到疲勞耐久性驗證。
[0041]綜上所述，本實用新型的擺臂多軸疲勞試驗臺架將三個不同方向的作動器及若干桿系組合到一起形成一個可以三向協調加載的系統，可以高效快速的在三個方向上對擺臂進行試驗，達到臺架試驗的疲勞失效模式與實際工況一致的目的，而且三個方向的加載力均由加載桿傳遞至球銷，無需另外制作球銷的固定工裝，結構簡單，成本低，容易實現。 [〇〇42]以上所揭露的僅為本實用新型的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利范圍，因此依本實用新型申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的范圍。
【主權項】
1.一種擺臂多軸疲勞試驗臺架，其特征在于，包括X向作動機構、Y向作動機構、Z向作動 機構以及擺臂固定支架，擺臂可轉動連接在所述擺臂固定支架上，所述X向作動機構包括加 載桿，所述加載桿的前端與所述擺臂的球銷鉸接，所述Y向作動機構、Z向作動機構分別與所 述加載桿靠近所述擺臂的球銷一端的桿體鉸接。2.如權利要求1所述的擺臂多軸疲勞試驗臺架，其特征在于，所述X向作動機構包括第 一反力架、第一作動器、導向桿、導向桿固定支架以及所述加載桿，所述第一反力架和導向 桿固定支架均固定在地板上，所述導向桿可滑動連接在所述導向桿固定支架上，所述第一 作動器的后端與所述第一反力架鉸接，所述第一作動器的前端與所述導向桿的后端鉸接， 所述導向桿的前端與所述加載桿的后端鉸接，所述加載桿的前端與所述擺臂的球銷鉸接。3.如權利要求2所述的擺臂多軸疲勞試驗臺架，其特征在于，所述Y向作動機構包括第 二反力架以及第二作動器，所述第二反力架固定在地板上，所述第二作動器的后端與所述 第二反力架鉸接，所述第二作動器的前端與所述加載桿靠近所述擺臂的球銷一端的桿體鉸 接。4.如權利要求3所述的擺臂多軸疲勞試驗臺架，其特征在于，所述Z向作動機構包括龍 門架以及第三作動器，所述龍門架固定在地板上，所述第三作動器的上端與所述龍門架鉸 接，所述第三作動器的下端與所述加載桿靠近所述擺臂的球銷一端的桿體鉸接。5.如權利要求4所述的擺臂多軸疲勞試驗臺架，其特征在于，所述第二作動器前端的鉸 接中心、第三作動器下端的鉸接中心、所述擺臂的球銷中心均與所述加載桿的本體軸線重 合。6.如權利要求2所述的擺臂多軸疲勞試驗臺架，其特征在于，所述導向桿與所述第一作 動器同軸設置。7.如權利要求2所述的擺臂多軸疲勞試驗臺架，其特征在于，所述第一反力架的正面設 有豎直布置的T形槽以及與T形槽滑動連接的第一鉸接座，所述第一作動器的后端設有與所 述第一鉸接座連接的第一球鉸;所述導向桿的后端設有第二鉸接座，所述第一作動器的前 端設有與所述第二鉸接座連接的第二球鉸;所述導向桿的前端設有第一桿端軸承座，所述 加載桿的后端設有與所述第一桿端軸承座的第一桿端軸承;所述加載桿的前端設有L形支 架，所述L形支架上設有用于連接所述球銷的安裝孔。8.如權利要求4所述的擺臂多軸疲勞試驗臺架，其特征在于，所述第二反力架的正面設 有豎直布置的T形槽以及與T形槽滑動連接的第三鉸接座，所述第二作動器的后端設有與所 述第三鉸接座連接的第三球鉸;所述加載桿靠近所述擺臂的球銷一端的桿體上設有第二桿 端軸承座，所述第二作動器的前端設有與所述第二桿端軸承座連接的第二桿端軸承，所述 第二桿端軸承座由可供所述第二桿端軸承插入的長方形通孔和垂直于長方形通孔的中心 位置且可供緊固件穿過并將第二桿端軸承連接在長方形通孔內的圓形通孔構成。9.如權利要求8所述的擺臂多軸疲勞試驗臺架，其特征在于，所述龍門架包括立柱及位 于立柱之間的橫梁，所述橫梁上設有可沿橫梁延伸方向調整位置的固定夾板，所述固定夾 板上設有第四鉸接座，所述第三作動器的上端設有與所述第四鉸接座連接的第四球鉸;所 述加載桿靠近所述擺臂的球銷一端的桿體上設有第三桿端軸承座，所述第三作動器的下端 設有與所述第三桿端軸承座連接的第三桿端軸承，所述第三桿端軸承座由可供所述第二桿 端軸承插入的長方形通孔和垂直于長方形通孔的中心位置且可供緊固件穿過并將第二桿端軸承連接在長方形通孔內的圓形通孔構成。10.如權利要求9所述的擺臂多軸疲勞試驗臺架，其特征在于，所述立柱上設有多組用 于連接所述橫梁的固定孔，所述立柱的設有固定孔的部分的長度大于所述橫梁高度，且所 述立柱在所述固定孔的下方設有限位塊。11.如權利要求1至10任一項所述的擺臂多軸疲勞試驗臺架，其特征在于，所述擺臂多 軸疲勞試驗臺架還包括減震器以及減震器固定支架，所述減震器的下端與所述擺臂的本體 鉸接，所述減震器的上端與所述減震器固定支架鉸接。
【文檔編號】G01M17/04GK205719581SQ201620308251
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月12日
【發明人】李濤, 盧海波, 高峰
【申請人】廣州汽車集團股份有限公司