一种用于车辆轮胎静载模态测试用激励加载机构的制作方法

1.本发明涉及轮胎激励测试领域，特别涉及一种用于车辆轮胎静载模态测试用激励加载机构。


背景技术：

2.车辆在行驶过程中，轮胎受到地面支撑力的同时，由于地面的不平整也受到了地面传递来的震动激励；这种激励会通过轮胎、轮辋、和车架等结构传递到车内，以震动或噪声的形式被乘员感知，影响到驾乘感受；为了研究这个问题，需要研究震动传递路径上的各个子系统的震动传递特性，轮胎&轮辋就是要研究的关键一环；
3.为了研究轮胎&轮辋系统的震动传递特性，工程上使用的方法有：
4.a.自由模态测试，本方法是将轮胎和轮辋处于自由悬挂状态，选取特定的激励点和测量点进行激励和测量，建立被测件的模态模型；但在长期时间过程中发现，轮胎和轮辋系统在自由状态和工况状态所表现出的模态特性存在显著差异；该方法得到的结果对于研究实际工况下的震动传递特性存在显著偏差；
5.b.静载约束模态测试；将轮胎和轮辋固定在特定的支架上，并在轮胎表面施加垂向的静载；该方案已与本专利的方案相近；因为空间已被加载机构占用，该方案的轮胎加载面无法作为激励点和测试点；而实际工况下加载面同时也是激励面；所以，该方法建立的模态模型也不能准确的表达实际工况下的震动传递特性；
6.根据上述内容，本方案中针对b测试方法进行改进，实现了“加载面即激励面”的需求，使台架试验结果更贴近实际工况下的震动传递特性。


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于车辆轮胎静载模态测试用激励加载机构。
8.本发明提供了如下的技术方案：
9.本发明提供一种用于车辆轮胎静载模态测试用激励加载机构，包括工型底座和样件固定基座，所述样件固定基座通过铁地板模块滑动安装于工型底座的顶部滑轨面上，所述样件固定基座的顶部主轴端安装有轮毂适配器，所述样件固定基座的外侧通过固定板安装有线性滑轨，所述固定板的背面设置有z向刚度测量标尺，所述线性滑轨的外侧面上通过滑块滑动安装有主加载平台，所述主加载平台上设置有螺纹孔，所述主加载平台上设置有水平激励平台，所述水平激励平台的底端面中央处安装有滚动轴承，所述主加载平台的底部通过两组空气弹簧支撑，所述主加载平台的外侧通过激振器安装座固定装配有激振器。
10.作为本发明的一种优选技术方案，所述空气弹簧外接气泵进行充入压缩气体，实现主加载平台通过线性滑轨上下升降位移，从而调节主加载平台和水平激励平台之间的间距。
11.作为本发明的一种优选技术方案，所述激振器的激振杆端部和水平激励平台底面
的滚动轴承端部相衔接，所述激振器设置于主加载平台的x向外侧面或y向外侧面。
12.作为本发明的一种优选技术方案，所述样件固定基座的顶部主轴端部和轮毂适配器之间可串接动态力传感器。
13.作为本发明的一种优选技术方案，所述主加载平台和水平激励平台由镁合金或钛合金制备而成，其主加载平台的底面设置肋板以及减重孔增强自身结构刚度，所述水平激励平台的底面通过设置有若干相互交错的筋条增强自身结构刚度。
14.作为本发明的一种优选技术方案，所述水平激励平台的上表面为磨砂状或滚花状或黏贴有不同摩擦系数的摩擦片。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
16.本发明中可同时实现对被测轮胎件的z向静载加载和在静载加载面上的x、y、z向激励的方法；主加载平台和水平激励平台的结构设计，使主加载平台同时满足结构强度，一阶固有频率，自重轻量化的需求，实现了“加载面即激励面”的需求，使台架试验结果更贴近实际工况下的震动传递特性。
附图说明
17.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
18.图1是本发明的整体结构示意图；
19.图2是本发明的主加载平台示意图；
20.图3是本发明的水平激励平台示意图；
21.图4是本发明的激振器结构示意图；
22.图5是本发明的z向刚度测量标尺示意图；
23.图6是本发明中样件固定基座的端部装配轮毂适配器状态图；
24.图7是本发明中的水平激励平台仰视图；
25.图8是本发明在x向模态测试时的实施例示意图；
26.图9是本发明在y向模态测试时的实施例示意图；
27.图10是本发明在z向模态测试时的实施例示意图；
28.图中：1、工型底座；2、样件固定基座；3、铁地板模块；4、轮毂适配器；5、线性滑轨；6、z向刚度测量标尺；7、主加载平台；8、水平激励平台；9、滚动轴承；10、空气弹簧；11、激振器安装座；12、激振器；
29.71、螺纹孔。
具体实施方式
30.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。
31.此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
32.实施例1
33.如图1-10，本发明提供一种用于车辆轮胎静载模态测试用激励加载机构，包括工型底座1和样件固定基座2，样件固定基座2通过铁地板模块3滑动安装于工型底座1的顶部滑轨面上，样件固定基座2的顶部主轴端安装有轮毂适配器4，样件固定基座2的外侧通过固定板安装有线性滑轨5，固定板的背面设置有z向刚度测量标尺6，线性滑轨5的外侧面上通过滑块滑动安装有主加载平台7，主加载平台7上设置有螺纹孔71，主加载平台71上设置有水平激励平台8，水平激励平台8的底端面中央处安装有滚动轴承9，主加载平台7的底部通过两组空气弹簧10支撑，主加载平台7的外侧通过激振器安装座11固定装配有激振器12。
34.空气弹簧10外接气泵进行充入压缩气体，实现主加载平台7通过线性滑轨5上下升降位移，从而调节主加载平台7和水平激励平台8之间的间距。
35.激振器12的激振杆端部和水平激励平台8底面的滚动轴承9端部相衔接，激振器12设置于主加载平台7的x向外侧面或y向外侧面。
36.样件固定基座2的顶部主轴端部和轮毂适配器4之间可串接动态力传感器。
37.主加载平台7和水平激励平台8由镁合金或钛合金制备而成，其主加载平台7的底面设置肋板以及减重孔增强自身结构刚度，水平激励平台8的底面通过设置有若干相互交错的筋条增强自身结构刚度。
38.进一步的，本装置工作原理如下所示：
39.将轮胎样件安装于样件固定基座2顶端轴处，如图6所示，主加载平台7的作用包括以下：
40.(1)传递空气弹簧向上施加给被测轮胎样件的静载加载力，包括x、y、z向激励测试和刚度测试；
41.(2)在做垂向(z向)激励测试时，底部连接激振器，震动直接通过住家在平台7，无需水平激励平台8传递给被测轮胎样件；
42.激振器12是一种通用的标准实验设备；
43.其作用为：对外输出震动激励；
44.在做x、y向震动测试时，激振器12通过激振杆与水平激励平台8连接，使震动激励传递到被测轮胎件；
45.在做z向震动测试时，激振器12通过激振杆与主加载平台7连接，使震动激励传递到被测轮胎件；
46.具体工作原理如下所示：
47.其主加载平台7通过空气弹簧10进行驱动，无需外部其他驱动设备，当进行静载加载时，给空气弹簧10充气，空气弹簧10的高度随之增加，带动主加载平台7上升；与被测件的轮胎表面接触后，轮胎受力逐渐发生变形；达到加载要求时，停止为空气弹簧10充气，空气弹簧10向上的力和轮胎向下的力平衡；
48.可在轮毂适配器4和样件固定基座2连接轴之间串接上动态力传感器，用作轮心力的测量；动态力传感器有多种型号，其测试原理为：在基板和顶板之间布置3～4个3向力传感器单体(lc)，使每个传感器单体处于同一个节圆上；(基板与样件固定座的法兰面固定，顶板与被测件轮辋(或轮辋适配器4)固定)；每个传感器单体输出三个方向的力(fxi，fyi，fzi)；采集到所有传感器单体的输出并进行特定的运算，可获得被测件轮芯的6个方向的载
荷(力:fx,fy,fz，力矩：mx,my,mz)；
49.主加载平台7和水平激励平台8需要传递激振器12的震动激励给被测件，其自身重量对实验性能有直接影响；简单地说，其质量越大，其自身消耗的震动能量约多，那么施加到被测件的振动能量就越小；所以，其自身重量必须得到控制；
50.同时，主加载平台7和水平激励平台8与被测件直接接触，其自身的固有频率需要避开被测件测试关注的频率范围，此处需要大于250hz；
51.基于上述两点，主加载平台7和水平激励平台8的材料需要同时满足低密度和高硬度的要求，考虑镁合金、钛合金作为备用材料；结构方面，通过布置筋条、肋板的方式增强自身刚度，通过布置减重孔优化自重，如图2和图7所示；
52.水平激励平台8的上表面，经过特殊处理，使其摩擦系数得到控制，保证激振器12输出的激励能量更多的传递到被测轮胎件，其处理方式包含以下三种：
53.1.水平激励平台8表面喷砂后硬质氧化，此方案简单易行，但摩擦系数不高，适用于材质较软的轮胎；
54.2.水平激励平台8表面滚花后硬质氧化；
55.3.水平激励平台8表面黏贴不同目数(摩擦系数)的摩擦片，优点是可根据需求更换不同的摩擦片，缺点是长时间使用后易发生磨损；本方案推荐使用第三种方式。
56.主加载平台7在线性滑轨5的约束下，可以在z向运动；在下方空气弹簧10(两组)的驱动下，将静载加载到被测轮胎件上；
57.x向模态测试时(如图8所示)，沿x方向布置水平激励平台8，完成静载加载后，将激振器12按“x向激励”布置，连接激振器12的激振杆并用螺母锁紧；水平激励平台8在激振器12的驱动下将激励传递到被测件的轮胎表面；同时实现了对被测件的z向静载加载和在静载加载面上的x向激励；
58.y向模态测试时(如图9所示)，沿y方向布置水平激励平台8，完成静载加载后，将激振器12按“y向激励”布置，激振器12的激振杆的安装与x向应用相同；水平激励平台8在激振器12的驱动下将激励传递到被测件的轮胎表面；同时实现了对被测件的z向静载加载和在静载加载面上的y向激励；
59.z向模态测试时(如图10所示)，不使用水平激励平台8，将激振器12按“z向激励”布置(置于主加载平台7的下方)，将激振器12的激振杆端的螺纹拧入主加载平台7下表面中部的螺纹孔，并用螺母锁定；主加载平台7在激振器12的驱动下将激励传递到被测件的轮胎表面；同时实现了对被测件的z向静载加载和在静载加载面上的z向激励；
60.z向刚度测试时(如图10以及图5所示)，样件固定基座2外侧的固定板背面一侧设置z向刚度测量标尺6，其z向刚度测量标尺6的侧面有指针，方便指向z香港杜测量标尺6进行读数，不使用水平激励平台8和激振器12；调节被测轮胎件的静载加载力到特定值，同时读取z向刚度测量标尺6读数；记录一系列这样的静载加载力和标尺读数，计算得到被测件的刚度特性；
61.如，读取力传感器输出f1＝250n时，读取z向刚度测量标尺6的读数为h1＝50mm，继续给被测件加载，再次读取力传感器输出f2＝1000n时，读取z向刚度测量标尺6的读数为h2＝75mm，则得到被测件得刚度：d＝(f
2-f1)/(h
2-h1)＝(1000-250)/(75-50)＝30n/mm＝3*104n/m；
62.主加载平台和水平激励平台在不同测试应用时的作用汇总表如下所示：
[0063][0064][0065]
本发明中可同时实现对被测轮胎件的z向静载加载和在静载加载面上的x、y、z向激励的方法；主加载平台7和水平激励平台8的结构设计，使主加载平台7同时满足结构强度，一阶固有频率，自重轻量化的需求，实现了“加载面即激励面”的需求，使台架试验结果更贴近实际工况下的震动传递特性。
[0066]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于车辆轮胎静载模态测试用激励加载机构，包括工型底座(1)和样件固定基座(2)，其特征在于，所述样件固定基座(2)通过铁地板模块(3)滑动安装于工型底座(1)的顶部滑轨面上，所述样件固定基座(2)的顶部主轴端安装有轮毂适配器(4)，所述样件固定基座(2)的外侧通过固定板安装有线性滑轨(5)，所述固定板的背面设置有z向刚度测量标尺(6)，所述线性滑轨(5)的外侧面上通过滑块滑动安装有主加载平台(7)，所述主加载平台(7)上设置有螺纹孔(71)，所述主加载平台(71)上设置有水平激励平台(8)，所述水平激励平台(8)的底端面中央处安装有滚动轴承(9)，所述主加载平台(7)的底部通过两组空气弹簧(10)支撑，所述主加载平台(7)的外侧通过激振器安装座(11)固定装配有激振器(12)。2.根据权利要求1所述的一种用于车辆轮胎静载模态测试用激励加载机构，其特征在于，所述空气弹簧(10)外接气泵进行充入压缩气体，实现主加载平台(7)通过线性滑轨(5)上下升降位移，从而调节主加载平台(7)和水平激励平台(8)之间的间距。3.根据权利要求2所述的一种用于车辆轮胎静载模态测试用激励加载机构，其特征在于，所述激振器(12)的激振杆端部和水平激励平台(8)底面的滚动轴承(9)端部相衔接，所述激振器(12)设置于主加载平台(7)的x向外侧面或y向外侧面。4.根据权利要求1所述的一种用于车辆轮胎静载模态测试用激励加载机构，其特征在于，所述样件固定基座(2)的顶部主轴端部和轮毂适配器(4)之间可串接动态力传感器。5.根据权利要求1所述的一种用于车辆轮胎静载模态测试用激励加载机构，其特征在于，所述主加载平台(7)和水平激励平台(8)由镁合金或钛合金制备而成，其主加载平台(7)的底面设置肋板以及减重孔增强自身结构刚度，所述水平激励平台(8)的底面通过设置有若干相互交错的筋条增强自身结构刚度。6.根据权利要求1所述的一种用于车辆轮胎静载模态测试用激励加载机构，其特征在于，所述水平激励平台(8)的上表面为磨砂状或滚花状或黏贴有不同摩擦系数的摩擦片。

技术总结
本发明公开了一种用于车辆轮胎静载模态测试用激励加载机构，包括工型底座和样件固定基座，样件固定基座的顶部主轴端安装有轮毂适配器，固定板的背面设置有Z向刚度测量标尺，主加载平台上设置有水平激励平台，水平激励平台的底端面中央处安装有滚动轴承，主加载平台的底部通过两组空气弹簧支撑，主加载平台的外侧通过激振器安装座固定装配有激振器。本发明中可同时实现对被测轮胎件的Z向静载加载和在静载加载面上的X、Y、Z向激励的方法；主加载平台和水平激励平台的结构设计，使主加载平台同时满足结构强度，一阶固有频率，自重轻量化的需求，实现了“加载面即激励面”的需求，使台架试验结果更贴近实际工况下的震动传递特性。验结果更贴近实际工况下的震动传递特性。验结果更贴近实际工况下的震动传递特性。


技术研发人员：汤众 王伟峰 吴仍广
受保护的技术使用者：拾音汽车科技（上海）有限公司
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/8/9