多自由度地形模拟装置

技术领域

本发明属于车辆或特种工程机械的性能检测设备技术领域，具体涉及一种多自由度地形模拟装置。

背景技术

作为机械产品，车辆在正常使用的情况下，整车、子系统以及关键零部件上会产生动态负载。为了测试车辆在真实路况中的运行情况，设计开发了路面模拟设备。

目前路面模拟设备按动力源可以分为模拟器主动，汽车静止或被动运行；或者汽车运行，主动适应不同模拟的不同路况。第一种模式无法真实的反应汽车运行时的真实状况，比如中国专利CN209802677U；第二种一般是直接构建路况，因此需要较大场地，而且只能直行，无法实现车辆转弯等情况操作的验证。

而目前的路面模拟设备一般都只能针对一种项目进行检测，比如 CN209525104U中公开了一种路面模拟设备是用于检测汽车设置的重心是否合理、汽车的减震性能是否完善，可有效的减小汽车在恶劣路况下行驶出现因重心太高而翻车的可能。中国专利CN105486519A通过浮动式动态路面模拟机构把转向轮侧向力大小传到侧向力测力机构，测出转向轮侧向力的大小，实现车辆在出厂前或检测时快速的对转向轮进行侧向力的检测和调试。还有针对不同工况的路面模拟、汽车转向系统、减震器测试等等单一性能测试的模拟器。

发明内容

本发明提供了一种多自由度地形模拟装置，用以解决目前路面模拟器模拟失真、可检测性能单一等问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：所述多自由度地形模拟装置，其包括下框架和设置在下框架上的至少2个运动机构，所述运动机构用于承载被测具有行走机构的工程机械，运动机构的数量及位置与独立设置的行走机构相对应，所述运动机构包括设置在下框架上的起伏调节机构、设置在起伏调节机构上的转向机构和设置在转向机构上的行走支撑机构。

所述工程机械是指两轮以上车轮，比如摩托车、三轮电动车、四轮车或更多轮的车辆，或者履带式车辆，或者通过轮子或履带运动的特殊工程的机械设备等，所述行走机构是指轮子或履带。

可选地，所述起伏调节机构包括三角平台、与三角平台铰接的三个气缸机构和控制三个气缸机构运动的控制系统，所述气缸机构位于三角平台的三个顶角处，所述气缸机构通过固定机构固定在下框架上。

可选地，所述下框架由多个相互独立的框架构成，所述框架的个数和排布位置与运动机构对应。

模块式组成，有利于适应不同类型的工程机械。

可选地，所述框架包括网状矩形框、设置在矩形框内的安装辅助梁及固定在矩形框和安装辅助梁上的多个固定板，气缸机构通过固定机构固定在固定板上，所述气缸机构与固定板一一对应。

可选地，所述固定机构包括固定在下框架上的第一轴承座、第二轴承座、设置在第一轴承座和第二轴承座之间的转动轴和设置在转动轴上的连接板，所述气缸机构固定在连接板上。

可选地，所述转向机构为止推轴承，所述止推轴承的座圈固定在所述起伏调节机构上，所述行走支撑机构固定在止推轴承的轴圈上。

可选地，所述行走支撑机构包括与转向机构相连的底盘、设置在底盘上的滚筒组件、设置在行走机构外侧的行走挡板和设置在行走机构和行走挡板之间的弹性机构。

滚筒组件模拟行走机构行走时接触的地面，行走机构转动时，滚筒组件随之转动，可模拟前行效果；所述行走挡板便于行走机构的安装固定，同时实现工程机械的行走、转向的防护功能。

可选地，所述滚筒组件包括滚筒支架及设置在滚筒支架上的若干根滚筒，滚筒表面设有滚花条纹。

滚花条纹可以优化工程机械与滚筒组件之间摩擦力分布，使得运动与转向平滑。

可选地，所述行走支撑机构还包括限位机构，所述限位机构将行走机构卡在弹性机构和限位机构之间。

可选地，所述限位机构包括限位架和设置在限位架上的托辊。

本发明提供的多自由度地形模拟装置可用于体验实际路况，收集实际路况起伏及周边环境的数据，然后将其输入控制系统，将车辆置于多自由度地形模拟装置上，驾驶员根据屏幕的图像启动车辆前行，车轮在行走支撑机构上转动，运动机构针对每个车轮模拟个位置的高低起伏及倾斜，驾驶员驱动方向盘转动时，独立的转向机构应对每个行走机构可独立转动。本装置可以用于游戏模拟，用于新手上路模拟、或为特殊工程机械提供宛如真实工作等多个应用场景，这种基于人员培训的功能，目前的地形模拟器很难实现。另外，还可以实现测试车辆实际运行时前行转弯倒退等运行的状况，当然对于车辆振动测试只借助运动机构就可以实现。

本发明提供的技术方案采用多个三自由度运动平台协同运动的复合式机构，可用于对轮式、履带式等各种车辆、特种工程机械，提供支撑，主要完成车辆或特种工程机械在多参量，如，地势高低、起伏地面的行走、转向及作业模拟，为车辆或特种工程机械提供宛如真实的工作场景，该装置也可以实现车辆或特种工程机械的振动测试以及车辆或特种工程机械的驾驶员实操训练等。

附图说明

图1是本发明所述多自由度地形模拟装置一具体实施方式的结构示意图；

图2是本发明所述框架一具体实施方式的结构示意图；

图3是本发明所述起伏调节机构一具体实施方式的结构示意图；

图4是本发明所述行走支撑机构与行走机构的结构示意图；

图5是本发明所述行走支撑机构立体结构示意图；

图6是本发明所述转向机构一具体实施方式的结构示意图。

图中所示：

01-行走机构、10-下框架、11-框架、111-矩形框、112-安装辅助梁、113- 固定板、20-运动机构、21-起伏调节机构、211-三角平台、212-气缸机构、213- 固定机构、2131-第一轴承座、2132-第二轴承座、2133-转动轴、2134-连接板、 22-转向机构、221-座圈、222-轴圈、23-行走支撑机构、231-底盘、232-滚筒组件、2321-滚筒支架、2322-滚筒、233-行走挡板、2331-腰型孔、234-弹性机构、2341-前推板、2342-后推板、2343-连接杆、2344-第一弹簧、2345-第二弹簧、235-限位机构、2351-限位架、2352-托辊。

具体实施方式

为了便于理解，下面结合实施例阐述所述多自由度地形模拟装置，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位和位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供的技术方案可以服务于通过行走机构行走的工程机械，比如两轮的摩托车、三轮的电动车、四轮的汽车或更多轮的卡车或工程车，还有履带式车辆，以及通过轮子履带运动的特殊工程机械设备的在路面上行驶时的模拟测试。

本实施例中以最常见的四轮或四履带式行进的工程设备为例，对本发明所述多自由度地形模拟装置的结构予以说明。

如图1所示，所述多自由度地形模拟装置，其包括下框架10和设置在下框架10上的4个运动机构20，4个运动机构20与车辆两侧前后分布的四个行走机构一一对应和支撑。

继续参见图1，所述下框架10为模块式设计，由4个相互独立的框架11 构成，一个框架11上固定一个运动机构20，因此根据不同轴距，前后轮距离的车辆，直接调整各框架11之间的位置即可适应，如图2所示，所述框架11 包括网状矩形框111、设置在矩形框111内的安装辅助梁112及固定在矩形框 111和安装辅助梁112上的多个固定板113。

继续参见图1，所述运动机构20包括设置在下框架10上的起伏调节机构 21、设置在起伏调节机构21上的转向机构22和设置在转向机构22上的行走支撑机构23。

如图3所示，所述起伏调节机构21包括三角平台211、与三角平台211 铰接的三个气缸机构212和控制气缸机构212运动的控制系统(图中未示)，此处的铰接件为虎克铰，所述气缸机构212位于三角平台211的三个顶角处，继续参见图1，所述气缸机构212通过固定机构213固定在固定板113上，所述气缸机构212与固定板113一一对应。

继续参见图3，所述固定机构213包括固定在对应固定板113上的第一轴承座2131、第二轴承座2132、设置在第一轴承座2131和第二轴承座2132之间的转动轴2133和设置在转动轴2133上的连接板2134，所述气缸机构212 固定在连接板2134上。

如图4和5所示，所述行走支撑机构23包括底盘231、设置在底盘231 上的滚筒组件232、设置在行走机构01外侧的行走挡板233和设置在行走机构01、行走挡板233之间的弹性机构234和设置在行走机构01内侧的限位机构235。

继续参见图4，所述弹性机构234包括位于行走挡板233两侧的前推板 2341和后推板2342、从行走支撑机构23穿过且连接前推板2341后推板2342 的4根连接杆2343、套在连接杆2343上的第一弹簧2344和第二弹簧2345，所述第一弹簧2344位于前推板2341和行走挡板233之间，所述第二弹簧2345 位于行走挡板233和后推板2342之间。

继续参见图1，所述行走挡板233上供连接杆2343穿过的孔均为腰型孔 2331，其中前面两组为横向腰型孔，后面两组为纵向腰型孔。

继续参见图4和5，所述限位机构235包括限位架2351和设置在限位架 2351上的托辊2352。

继续参见图4，所述滚筒组件232包括滚筒支架2321及设置在滚筒支架 2321上的若干根滚筒2322，滚筒2322表面设有滚花条纹。

如图6所示，所述转向机构22为止推轴承，所述止推轴承的座圈221通过一圈均布的若干紧固件与三角平台211固定连接，所述止推轴承的轴圈222 通过一圈均布的若干紧固件与底盘231固定连接。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。