一种轮胎五刚度测试装置及测试方法
文献发布时间:2023-06-19 10:00:31
技术领域
本发明属于轮胎力学特性分析与测试技术领域,具体涉及一种轮胎五刚度测试装置及测试方法。
背景技术
轮胎五刚度是指径向刚度、侧向刚度、纵向刚度、扭转刚度及包覆刚度,是反应轮胎力学特性的重要参数。准确测试轮胎五刚度,对轮胎设计、轮胎开发、轮胎性能评估及整车动力学性能分析等工作具有重要的意义。
目前,行业内轮胎刚度测试装置种类较多,可分为两大类。一类是纯刚度测试装置,这类装置结构简单,操作简单,对使用环境及操作人员要求低,缺点是可测试工况少,尤其不能测试处于外倾角状态下轮胎的刚度,有些测试装置仅能测试三个方向甚至更少方向刚度,测量精度与加载能力不高,性能不稳定,整车厂很少使用这类设备。另一类是六自由度轮胎测试装置,这类测试装置可试工况全,精度高,加载能力大,缺点是价格昂贵,动辄数千万人民币,设备庞大而复杂,需很大的使用空间及专业的技术人员,在国内,仅有极少数的整车厂与科研院所有条件使用此类设备。
上述轮胎刚度测试装置相同之处是,必需包含力与力矩加载功能、力与力矩值测试功能、位移与角度值测试功能,且轮胎刚度测试装置均在轮心处进行加载,其道路模拟面高度位置不能变。基于此,现有轮胎刚度测试装置无法被广泛推广使用。
与轮胎刚度测试装置没被普及使用的现状相反,底盘悬架K&C特性测试设备在整车厂已经被广泛使用。其精度很高,加载能力很大,所包含力与力矩加载、力与力矩值测试、位移与角度值测试、路面模拟等功能,正是轮胎刚度测试装置所必需的功能。
如能,在底盘悬架K&C特性测试设备基础上进行改进,研发出一种轮胎五刚度测试装置及测试方法,使其能够实现轮胎无外倾角、有外倾角状态的五刚度测试,以及模拟地面对轮胎进行力与力矩加载,是一种新的尝试,必将具有广泛的应用价值。
发明内容
本发明提供了一种轮胎五刚度测试装置,还提供了一种轮胎五刚度测试方法,以解决行业内轮胎刚度测试装置无法普遍应用的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种轮胎五刚度测试装置,包括左侧支架1-1、加载平面1-2、功能总成1-3以及右侧支架1-4,其特征在于:还包括左支撑梁2-1、左侧横梁2-2、轮胎安装板2-3、右侧横梁2-4以及右侧支撑梁2-5;
所述左支撑梁2-1与左侧支架1-1相连;所述左侧横梁2-2一侧与左支撑梁2-1固定,另一侧穿过轮胎、轮胎安装板2-3与右侧横梁2-4固定;所述右侧横梁2-4与右侧支撑梁2-5固定;所述右侧支撑梁2-5与右侧支架1-4固定;
所述功能总成1-3上端为加载平面1-2;所述轮胎与加载平面1-2接触;
所述功能总成1-3由力与力矩加载装置、力与力矩测试装置、位移与角度测试装置组成,用于实现力与力矩加载、力与力矩值测试、位移与角度值测试进一步地,所述左支撑梁2-1下端与左侧支架1-1螺栓连接。
进一步地,所述左支撑梁2-1上端与左侧横梁2-2左端螺栓连接。
进一步地,所述左侧横梁2-2右端穿过轮胎、轮胎安装板2-3中心孔,与右侧横梁2-4左端螺栓连接。
更进一步地,所述轮胎、轮胎安装板2-3与右侧横梁2-4左端螺栓连接。
进一步地,所述右侧横梁2-4右端与右侧支撑梁2-5上端螺栓连接。
进一步地,所述右侧支撑梁2-5下端与右侧支架1-4螺栓连接。
一种轮胎五刚度测试方法,是利用功能总成1-3的力与力矩加载功能、力与力矩值测试功能、位移与角度值测试功能以及加载平面1-2,在加载平面1-2对轮胎进行力与力矩加载,并测试相应的位移与角度值,具体包括以下步骤:
A、当驱动加载平面1-2上下运动时,即是对轮胎进行径向力加载,所述功能总成1-3所测加载平面1-2的垂向力与位移变化值,即是轮胎所受的径向力与径向变形,实现轮胎径向刚度测试;
B、当驱动加载平面1-2侧向运动时,即是对轮胎进行侧向力加载,所述功能总成1-3所测加载面的侧向力与位移变化值,即是轮胎所受的侧向力与侧向变形,实现轮胎侧向刚度测试;
C、当驱动加载平面1-2纵向运动时,即是对轮胎进行纵向力加载,所述功能总成1-3所测加载平面1-2的纵向力与位移变化值,即是轮胎所受的纵向力与纵向变形,实现轮胎纵向刚度测试;
D、当驱动加载平面1-2旋转时,即是对轮胎进行扭转力矩加载,所述功能总成1-3所测加载平面1-2的旋转力矩与角度变化值,即是轮胎所受的扭转力矩与扭转角度,实现轮胎扭转刚度测试;
E、在加载平面1-2安装凸块,重复步骤A,实现轮胎包覆刚度测试;
F、驱动加载平面1-2发生倾角3-5,重复步骤A-步骤E,实现轮胎在不同外倾角状态下五刚度测试;
G、加载平面1-2黏贴不同摩擦系数的砂纸,实现不同摩擦系数路面模拟。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明利用已经被整车厂广泛使用的底盘悬架K&C特性测试设备,二次开发出轮胎五刚度测试装置及测试方法,解决行业内轮胎刚度测试装置无法普遍应用的难点;
2、测试方法简单而科学,不需额外的技术人员;
3、模拟地面对轮胎进行力与力矩加载,更接近轮胎实际受力状态;
4、测试装置造价低、结构轻便、易于拆装,不需要额外的使用空间;
5、不对原测试设备主体进行任何改动,易于推广;
6、可分别实现轮胎无外倾角、有外倾角状态的五刚度测试,测试精度高,加载能力大,能够容易实现不同摩擦系数的模拟路面。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1原设备结构示意图;
图2本发明轮胎五刚度测试装置结构图;
图3本发明轮胎五刚度测试方法原理图。
图中,1-1.左侧支架 1-2.加载平面 1-3.功能总成 1-4.右侧支架 2-1.左支撑梁2-2.左侧横梁 2-3.轮胎安装板 2-4.右侧横梁 2-5.右侧支撑梁 3-1.垂向运动 3-2.侧向运动 3-3.纵向运动 3-4.扭转运动 3-5.倾角。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明:
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时,在本发明的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示,现有底盘悬架K&C特性测试设备(原设备)有4个加载平台,本发明仅利用其中一个。功能总成1-3具有力与力矩加载装置、力与力矩测试装置、位移与角度测试装置,功能总成1-3上端是加载平面1-2,轮胎与加载平面1-2接触;原设备自带左侧支架1-1、右侧支架1-4,轮胎刚度测试装置与安装支架连接,不对原设备主体进行更改。
如图2所示,本发明轮胎五刚度测试装置除左侧支架1-1、加载平面1-2、功能总成1-3以及右侧支架1-4外,还包括左支撑梁2-1、左侧横梁2-2、轮胎安装板2-3、右侧横梁2-4以及右侧支撑梁2-5。
所述左支撑梁2-1下端与原设备左侧支架1-1螺栓连接,上端与左侧横梁2-2左端螺栓连接;所述左侧横梁2-2右端穿过轮胎、轮胎安装板2-3中心孔,与右侧横梁2-4左端螺栓连接;轮胎、轮胎安装板2-3与右侧横梁2-4左端螺栓连接;所述右侧横梁2-4右端与右侧支撑梁2-5上端螺栓连接;所述右侧支撑梁2-5下端与原设备右侧支架1-4螺栓连接;所述轮胎固定于上述测试装置上,与原设备加载平面1-2接触。
所述功能总成1-3由力与力矩加载装置、力与力矩测试装置、位移与角度测试装置组成,用于实现力与力矩加载、力与力矩值测试、位移与角度值测试
如图3所示,本发明轮胎五刚度测试方法,是利用原设备的力与力矩加载功能、力与力矩值测试功能、位移与角度值测试功能及加载平面1-2,在加载平面1-2对轮胎进行力与力矩加载,并测试相应的位移与角度值。
具体的是:
A、垂向运动3-1,当驱动加载平面1-2上下运动时,即是对轮胎进行径向力加载,所述功能总成1-3所测加载平面1-2的垂向力与位移变化值,即是轮胎所受的径向力与径向变形,实现轮胎径向刚度测试;
B、侧向运动3-2,当驱动加载平面1-2侧向运动时,即是对轮胎进行侧向力加载,所述功能总成1-3所测加载面的侧向力与位移变化值,即是轮胎所受的侧向力与侧向变形,实现轮胎侧向刚度测试;
C、纵向运动3-3,当驱动加载平面1-2纵向运动时,即是对轮胎进行纵向力加载,所述功能总成1-3所测加载平面1-2的纵向力与位移变化值,即是轮胎所受的纵向力与纵向变形,实现轮胎纵向刚度测试;
D、扭转运动3-4,当驱动加载平面1-2旋转时,即是对轮胎进行扭转力矩加载,所述功能总成1-3所测加载平面1-2的旋转力矩与角度变化值,即是轮胎所受的扭转力矩与扭转角度,实现轮胎扭转刚度测试;
E、在加载平面1-2安装凸块,重复上述垂向运动3-1内容,实现轮胎包覆刚度测试;
F、实现倾角3-5,驱动加载平面1-2发生倾角3-5,重复上述所有运动内容,实现轮胎在不同外倾角状态下五刚度测试;
G、加载平面1-2黏贴不同摩擦系数的砂纸,实现不同摩擦系数路面模拟。注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
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