CN111999017B - 一种车身刚度试验***及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车身刚度试验***及其方法，该***包括车体支撑机构和载荷加载机构；所述车体支撑机构包括支撑台、支撑杆组件和悬架安装件，所述支撑杆组件的底端可拆卸地安装在支撑台上，所述支撑杆组件的顶端与悬架安装件的底端活动连接，所述悬架安装件的顶端与车身的悬架安装点相连；所述载荷加载机构包括驱动装置和钢丝绳，所述钢丝绳的一端与驱动装置连接，另一端与车身上设定的牵引点相连。本发明的试验***更加精简、集成度更高、加载精度更高、且可靠性更好，同时可用于其他试验，节省了试验设备成本，扩大了试验***的应用范围。

Description

一种车身刚度试验***及其方法

技术领域

本发明属于汽车的技术领域，具体地指一种车身刚度试验***及其方法。

背景技术

车身刚度试验是汽车开发试验中的重要组成部分。主要在试验室环境下，将车体通过固定治具稳固地固定在钢平台上，并通过专用设备对车身按照规定的方式施加一定的载荷，并采集关键点的相关数据，并通过相关数据和车身自身相关参数计算出车身相应的刚度值，以此判断车身刚度值是否满足要求。

一般情况下，车身的刚度试验设备是由前悬T型架、前悬安装机构、可调槽板、后悬安装架、伺服电机、伺服电机加载齿轮箱、减速器等组成的支架式试验***，并通过悬架安装点与车体连接，通常只能用于部分车体刚度试验，要进行其他车体强度试验时需要其他的专用试验装置***，且由于不方便拆装和调试，需要占用一块专门的钢平台安装和放置试验设备，适应性较差，占用了宝贵的试验空间和钢平台资源。同时，载荷加载机构受结构等限制，用途单一，适应性差，不能用于其他试验。而且，车身扭转实现方式较为复杂。

发明内容

本发明的目的就是为了克服背景技术中的不足，提供一种车身刚度试验***及其方法，该***能够稳固地固定车体，方便快捷地调整车身高度、调平车身，同时方便拆卸及收纳，而且试验方法简单、适应性强。

为实现上述目的，本发明所设计的一种车身刚度试验***，包括车体支撑机构和载荷加载机构；

所述车体支撑机构包括支撑台、支撑杆组件和悬架安装件，所述支撑杆组件的底端可拆卸地安装在支撑台上，所述支撑杆组件的顶端与悬架安装件的底端活动连接，所述悬架安装件的顶端与车身的悬架安装点相连；

所述载荷加载机构包括驱动装置和钢丝绳，所述钢丝绳的一端与驱动装置连接，另一端与车身上设定的牵引点相连。

上述技术方案中，所述支撑杆组件包括支撑筒和高度调节杆，所述支撑筒的底端与支撑台可拆卸连接，所述高度调节杆的下部旋入支撑筒内与其螺纹连接，所述高度调节杆的顶端与悬架安装件活动连接。

上述技术方案中，所述高度调节杆与悬架安装件之间设置有球窝万向节，所述球窝万向节的两端分别与高度调节杆与悬架安装件螺纹连接，所述球窝万向节的两端连接处均设置有弹簧垫片。

上述技术方案中，所述悬架安装件包括安装套筒、安装盘、安装杆、安装环和螺母；

所述球窝万向节的上端旋入安装套筒的下端与其螺纹连接，所述安装套筒的上端与安装盘的下端固定连接，所述安装盘的上端中部与安装杆的下端固定连接，所述安装环和螺母套设在安装杆上。

上述技术方案中，所述球窝万向节的下端设置有连接套筒，所述高度调节杆的上端旋入连接套筒内与其螺纹连接；所述高度调节杆上套设有用于将其锁紧在支撑筒上锁紧环。

上述技术方案中，所述支撑台由四块钢板焊接成两端开口的矩形箱状结构，每块所述钢板上均设置有若干个螺孔；所述支撑筒的底端设置有底座，所述底座上设置有若干个通孔，所述底座通过螺栓安装在支撑台上；

所述悬架安装点包括第一前悬架安装点、第二前悬架安装点、第一后悬架安装点、第二后悬架安装点，所述第一前悬架安装点、第二前悬架安装点设置在车身的前侧，所述第一后悬架安装点、第二后悬架安装点设置在车身的后侧。

上述技术方案中，所述载荷加载机构还包括定滑轮，所述钢丝绳与定滑轮缠绕连接。

本发明还提供一种车身刚度试验方法，包括车身扭转刚度试验，所述车身扭转刚度试验包括如下步骤：采用三组车体支撑机构分别与车身的第一前悬架安装点、第一后悬架安装点、第二后悬架安装点相连对车体进行支撑，采用载荷加载机构与第二前悬架安装点连接，通过载荷加载机构对车身加载规定的扭转力矩，检测形变位移，根据检测的数据计算扭转刚度。

上述技术方案中，还包括车身弯曲扭转刚度试验，所述车身弯曲扭转刚度试验包括如下步骤：采用四组车体支撑机构分别与车身的第一前悬架安装点、第二前悬架安装点、第一后悬架安装点、第二后悬架安装点相连对车体进行支撑，采用两组载荷加载机构分别与设置在车身中部两侧的弯曲载荷施加治具连接，通过载荷加载机构对车身加载规定的扭转力矩，检测形变位移，根据检测的数据计算弯曲刚度。

上述技术方案中，还包括牵引钩静拉伸试验，所述牵引钩静拉伸试验包括如下步骤：采用四组车体支撑机构分别与车身的第一前悬架安装点、第二前悬架安装点、第一后悬架安装点、第二后悬架安装点相连对车体进行支撑，采用载荷加载机构与车身牵引钩连接，通过载荷加载机构对车身加载规定的拉力，检测形变位移。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

其一，本发明的车身刚度试验***采用了相互独立且高度可调的车体支撑机构取代传统试验***中的T型架等构造，可使车辆调平更加便捷迅速，且方便拆卸和收纳避免了传统车身刚性试验设备对钢平台的长期占用，且由于支撑固定高度调节范围较大，本试验***还可应用于车门下沉、牵引钩静拉伸等试验。

其二，本发明的载荷加载机构包括驱动装置、配合高强度钢丝绳和定滑轮，相比传统试验设备厂家自行采购伺服电机、减速机、加载齿轮箱、控制设备等进行组装和集成所构成的载荷施加***，设备构造更加精简，集成度更高、加载精度更高、且可靠性更好，同时驱动装置可用于其他试验，节省了试验设备成本，扩大了试验***的应用范围。

其三，本发明的试验***在车身弯曲刚性试验中采用将两个电动作动缸水平安装在钢平台上，通过两组安装在钢平台上的定滑轮和高强度钢丝绳对车身进行载荷施加。通过定滑轮将驱动装置水平拉力转变为对车身垂直向下的载荷，以取代传统试验设备弯曲刚度试验中使用挂砝码或伺服电机加载装置进行加载的方式，设备安装布置方式更为灵活，加载精度更高。

其四，本发明的试验***在车身扭转刚性试验中采用将车身上两个后悬安装点及一个前悬安装点分别使用三个车身支撑固定治具进行固定约束，采用一个水平安装在钢平台上的驱动装置，通过一组安装在钢平台上的定滑轮和高强度钢丝绳，连接至车身上剩余的那一个前悬安装点上，通过定滑轮将驱动装置水平拉力转变为对单侧前悬安装点的垂直向下载荷，从而实现对车身进行扭转，以取代传统试验设备中固定两个后悬架安装点，并使用加载装置驱动同时连接车身两个前悬安装点的前悬T型架，带动车身旋转，从而完成车身扭转的方式。在新的扭转方式下，仅需测量单侧的形变及可完成扭转角的计算，减少了所需位移传感器的数量、缩短了试验准备所需时间、减轻了数据处理工作量。

附图说明

图1为车体支撑机构的结构示意图；

图2为图1所示车体支撑机构的拆解示意图；

图3为载荷加载机构的结构示意图；

图4为在车身扭转刚度试验时的示意图；

图5为在车身弯曲扭转刚度试验时的示意图；

图6为在牵引钩静拉伸试验时的示意图；

其中：1-支撑台、1.1-钢板、1.2-螺孔、2-支撑杆组件、2.1-支撑筒、2.2-高度调节杆、2.3-底座、2.4-通孔、3-悬架安装件、3.1-安装套筒、3.2-安装盘、3.3-安装杆、3.4-安装环、3.5-螺母、4-驱动装置、5-钢丝绳、6-球窝万向节、6.1-连接套筒、7-弹簧垫片、8-锁紧环、9-定滑轮、10.1-第一前悬架安装点、10.2-第二前悬架安装点、10.3-第一后悬架安装点、10.4-第二后悬架安装点、11-弯曲载荷施加治具、12-车身牵引钩、13-安装平台。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

一种车身刚度试验***，包括车体支撑机构和载荷加载机构。如图1所示，所述车体支撑机构包括支撑台1、支撑杆组件2和悬架安装件3，所述支撑杆组件2的底端可拆卸地安装在支撑台1上，所述支撑杆组件2的顶端与悬架安装件3的底端活动连接，所述悬架安装件3的顶端与车身的悬架安装点相连；

如图2所示，所述支撑杆组件2包括支撑筒2.1和高度调节杆2.2，所述支撑筒2.1的底端与支撑台1可拆卸连接，所述高度调节杆2.2的下部旋入支撑筒2.1内与其螺纹连接，所述高度调节杆2.2的顶端与悬架安装件3活动连接。支撑筒2.1内部具备内螺纹，高度调节杆2.2具备外螺纹，二者装备在一起后，可通过旋转高度调节杆2.2进一步改变支撑高度。

所述高度调节杆2.2与悬架安装件3之间设置有球窝万向节6，所述球窝万向节6的两端分别与高度调节杆2.2与悬架安装件3螺纹连接，所述球窝万向节6的两端连接处均设置有弹簧垫片7。高度调节杆2.2与悬架安装件3通过球窝万向节6进行连接，使悬架安装件3具备一定角度的摆动余量适应不同的车型和试验需求，同时悬架安装件3具备不同的长度规格以适应不同车型和试验要求对支撑高度和摆动余量的要求。

所述球窝万向节6的下端设置有连接套筒6.1，所述高度调节杆2.2的上端旋入连接套筒6.1内与其螺纹连接；所述高度调节杆2.2上套设有用于将其锁紧在支撑筒2.1上锁紧环8。锁紧环8呈空心圆柱形，锁紧环8装配于高度调节杆2.2上，且具备与高度调节杆2.2的外螺纹相匹配的内螺纹，当调整到适合的高度后，向下旋转并拧紧锁紧环8，增加轴力防止松动。

所述支撑台1由四块钢板1.1焊接成两端开口的矩形箱状结构，每块所述钢板1.1上均设置有若干个螺孔1.2；所述支撑筒2.1的底端设置有底座2.3，所述底座2.3上设置有若干个通孔2.4，所述底座2.3通过螺栓安装在支撑台1上。支撑台1不仅具有不同的高度规格以适应不同高度要求，且四面具备螺孔，同一个支撑台1可以通过不同的摆放方式获得不同的支撑高度。

所述悬架安装件3包括安装套筒3.1、安装盘3.2、安装杆3.3、安装环3.4和螺母3.5；所述球窝万向节6的上端旋入安装套筒3.1的下端与其螺纹连接，所述安装套筒3.1的上端与安装盘3.2的下端固定连接，所述安装盘3.2的上端中部与安装杆3.3的下端固定连接，所述安装环3.4和螺母3.5套设在安装杆3.3上。在使用中，根据试验种类和车型的不同，选择相应规格的支撑台1或者同一支撑台1的不同固定面以及相应规格的悬架安装件3与上述其他组件一起组成一整套符合支撑要求的车体支撑机构。

所述悬架安装点包括第一前悬架安装点10.1、第二前悬架安装点10.2、第一后悬架安装点10.3、第二后悬架安装点10.4，所述第一前悬架安装点10.1、第二前悬架安装点10.2设置在车身的前侧，所述第一后悬架安装点10.3、第二后悬架安装点10.4设置在车身的后侧。一般情况下，由3或4套车体支撑机构分别与安装平台13以及车身上悬架安装点进行连接，实现对车身进行支撑和固定的功能，在车身与固定装置连接后，仍可通过支撑杆组件2和锁紧环8对高度和车体的水平情况进行进一步调整。

如图3所示，所述载荷加载机构包括驱动装置4和钢丝绳5，所述钢丝绳5的一端与驱动装置4连接，另一端与车身上设定的牵引点相连，驱动装置4可采用电动缸。所述载荷加载机构还包括定滑轮9，所述钢丝绳5与定滑轮9缠绕连接。根据不同试验，需搭配不同治具，其中车身弯曲试验需要两组载荷施加装置，分别布置在车身两侧；车身扭转试验等其他试验需要一组载荷施加装置，根据试验的不同，布置方式不同，且部分试验不需要定滑轮进行力的方向转换。

如图4所示，一种车身刚度试验方法，包括车身扭转刚度试验，所述车身扭转刚度试验包括如下步骤：

1)采用三组车体支撑机构分别与车身的第一前悬架安装点10.1、第一后悬架安装点10.3、第二后悬架安装点10.4相连对车体进行支撑；

2)采用载荷加载机构与第二前悬架安装点10.2连接，在第二前悬架安装点10.2安装扭转载荷加载治具，将扭转载荷加载治具的下端与钢丝绳5进行连接，将驱动装置4和定滑轮9安装在安装平台13上，将钢丝绳5穿过定滑轮9，并与驱动装置4的前端进行连接，调整定滑轮9位置，使钢丝绳5与扭转载荷加载治具连接的部分垂直，并与驱动装置4对齐，调整钢丝绳5长度，使之绷紧，通过载荷加载机构对车身加载规定的扭转力矩，

3)根据车型在合适的位置安装位移传感器，检测形变位移，根据检测的数据计算扭转刚度。

如图5所示，一种车身弯曲扭转刚度试验，所述车身弯曲扭转刚度试验包括如下步骤：

1)采用四组车体支撑机构分别与车身的第一前悬架安装点10.1、第二前悬架安装点10.2、第一后悬架安装点10.3、第二后悬架安装点10.4相连对车体进行支撑；

2)采用两组载荷加载机构分别与设置在车身中部两侧的弯曲载荷施加治具11连接，将两个驱动装置4、两个定滑轮9安装在安装平台13上，将两根钢丝绳5穿过两个定滑轮9，并分别与两个驱动装置4的前端进行连接，调整两个定滑轮9位置，使两根钢丝绳5与弯曲载荷加载治具11连接的部分垂直，并与驱动装置4对齐，通过载荷加载机构对车身加载规定的扭转力矩；

3)根据车型在合适的位置安装位移传感器，检测形变位移，根据检测的数据计算弯曲刚度。

如图6所示，一种牵引钩静拉伸试验，所述牵引钩静拉伸试验包括如下步骤：

1)采用四组车体支撑机构分别与车身的第一前悬架安装点10.1、第二前悬架安装点10.2、第一后悬架安装点10.3、第二后悬架安装点10.4相连对车体进行支撑，

2)采用载荷加载机构与车身牵引钩12连接，将驱动装置4安装在一个合适高度的支撑台1上，将钢丝绳5的一端连接在车身牵引钩12上，另一端与驱动装置4的前端进行连接，调整支撑台1与驱动装置4的位置，使钢丝绳5方向及力的施加方向满足试验要求，通过载荷加载机构对车身加载规定的拉力；

3)根据车型在合适的位置安装位移传感器，检测形变位移。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，其余未详细说明的为现有技术。

Claims (5)

1.一种车身刚度试验***，其特征在于：包括车体支撑机构和载荷加载机构；

所述车体支撑机构包括支撑台(1)、支撑杆组件(2)和悬架安装件(3)，所述支撑杆组件(2)的底端可拆卸地安装在支撑台(1)上，所述支撑杆组件(2)的顶端与悬架安装件(3)的底端活动连接，所述悬架安装件(3)的顶端与车身的悬架安装点相连；

所述载荷加载机构包括驱动装置(4)和钢丝绳(5)，所述钢丝绳(5)的一端与驱动装置(4)连接，另一端与车身上设定的牵引点相连；

所述支撑杆组件(2)包括支撑筒(2.1)和高度调节杆(2.2)，所述支撑筒(2.1)的底端与支撑台(1)可拆卸连接，所述高度调节杆(2.2)的下部旋入支撑筒(2.1)内与其螺纹连接，所述高度调节杆(2.2)的顶端与悬架安装件(3)活动连接；

所述高度调节杆(2.2)与悬架安装件(3)之间设置有球窝万向节(6)，所述球窝万向节(6)的两端分别与高度调节杆(2.2)与悬架安装件(3)螺纹连接，所述球窝万向节(6)的两端连接处均设置有弹簧垫片(7)；

所述悬架安装件(3)包括安装套筒(3.1)、安装盘(3.2)、安装杆(3.3)、安装环(3.4)和螺母(3.5)；

所述球窝万向节(6)的上端旋入安装套筒(3.1)的下端与其螺纹连接，所述安装套筒(3.1)的上端与安装盘(3.2)的下端固定连接，所述安装盘(3.2)的上端中部与安装杆(3.3)的下端固定连接，所述安装环(3.4)和螺母(3.5)套设在安装杆(3.3)上；

所述球窝万向节(6)的下端设置有连接套筒(6.1)，所述高度调节杆(2.2)的上端旋入连接套筒(6.1)内与其螺纹连接；所述高度调节杆(2.2)上套设有用于将其锁紧在支撑筒(2.1)上锁紧环(8)；

所述支撑台(1)由四块钢板(1.1)焊接成两端开口的矩形箱状结构，每块所述钢板(1.1)上均设置有若干个螺孔(1.2)；所述支撑筒(2.1)的底端设置有底座(2.3)，所述底座(2.3)上设置有若干个通孔(2.4)，所述底座(2.3)通过螺栓安装在支撑台(1)上；

所述悬架安装点包括第一前悬架安装点(10.1)、第二前悬架安装点(10.2)、第一后悬架安装点(10.3)、第二后悬架安装点(10.4)，所述第一前悬架安装点(10.1)、第二前悬架安装点(10.2)设置在车身的前侧，所述第一后悬架安装点(10.3)、第二后悬架安装点(10.4)设置在车身的后侧。

2.根据权利要求1所述的车身刚度试验***，其特征在于：所述载荷加载机构还包括定滑轮(9)，所述钢丝绳(5)与定滑轮(9)缠绕连接。

3.一种利用权利要求1或2所述的车身刚度试验***进行车身刚度试验方法，其特征在于：包括车身扭转刚度试验，所述车身扭转刚度试验包括如下步骤：采用三组车体支撑机构分别与车身的第一前悬架安装点(10.1)、第一后悬架安装点(10.3)、第二后悬架安装点(10.4)相连对车体进行支撑，采用载荷加载机构与第二前悬架安装点(10.2)连接，通过载荷加载机构对车身加载规定的扭转力矩，检测形变位移，根据检测的数据计算扭转刚度。

4.根据权利要求3所述的车身刚度试验方法，其特征在于：还包括车身弯曲扭转刚度试验，所述车身弯曲扭转刚度试验包括如下步骤：采用四组车体支撑机构分别与车身的第一前悬架安装点(10.1)、第二前悬架安装点(10.2)、第一后悬架安装点(10.3)、第二后悬架安装点(10.4)相连对车体进行支撑，采用两组载荷加载机构分别与设置在车身中部两侧的弯曲载荷施加治具(11)连接，通过载荷加载机构对车身加载规定的扭转力矩，检测形变位移，根据检测的数据计算弯曲刚度。

5.根据权利要求4所述的车身刚度试验方法，其特征在于：还包括牵引钩静拉伸试验，所述牵引钩静拉伸试验包括如下步骤：采用四组车体支撑机构分别与车身的第一前悬架安装点(10.1)、第二前悬架安装点(10.2)、第一后悬架安装点(10.3)、第二后悬架安装点(10.4)相连对车体进行支撑，采用载荷加载机构与车身牵引钩(12)连接，通过载荷加载机构对车身加载规定的拉力，检测形变位移。

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