专利名称：一体化汽车转向拉杆总成橡胶零件动态环境试验装置的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车零部件试验、检测技术领域，具体涉及一种用于对汽车转向拉杆总成橡胶零件进行动态环境试验的装置。
背景技术：
齿轮侧防尘罩、齿条侧防尘罩等橡胶零部件是汽车转向拉杆总成的重要构件，装配在转向拉杆的齿轮一侧和齿条一侧，主要功能是用于防护转向拉杆传动系统抵御道路砂石撞击、泥水喷淋及大气环境腐蚀，保证汽车转向功能灵活安全。为确认汽车转向杆总成橡胶零部件承受疲劳应力和抵御环境侵蚀能力，就需要对转向拉杆总成橡胶零件进行动态环境试验。
橡胶零件动态环境试验是一项新兴的检测试验技术，其基本原理是在实验室里模拟橡胶零件的工作运动状况和环境条件下进行的加速运动疲劳试验，定性及定量评价橡胶零件的综合质量水平。目前国内涉及汽车转向拉杆总成的试验技术的研究工作，主要针对转向拉杆和球头销等金属零件的可靠性和寿命试验，且是不考虑环境因素的动态试验。例如汽车转向机构高速振动试验装置、转向拉杆及球头销寿命试验台、智能化汽车转向拉杆接头总成试验台和汽车转向拉杆接头总成多功能试验台等动态试验装置的设计和研究。关于橡胶零件试验技术的研究报道甚少，而汽车转向拉杆总成的橡胶零件动态环境试验装置的研究尚属空白。基于国内橡胶材料、产品零件的加工工艺以及检测技术较为落后的现状，国内汽车(包括微型汽车)转向拉杆总成的橡胶零件的质量不稳定，使用寿命很低，特别是齿轮侧防尘罩和齿条侧防尘罩开裂、破脆现象严重，直接影响了汽车的转向性能及安全性能。为了解决这一问题，汽车转向拉杆总成的齿轮侧防尘罩、齿条侧防尘罩、球销防尘罩等橡胶零件必须通过耐候性、常温变形、刚性、温度变形、常温耐久、低温耐久、高温耐久、耐寒性、耐温度变化性、泥水喷淋等项动态环境试验。目前的单一的、静态的试验装置无法满足这种需要。
发明内容
本发明的目的是针对现有试验技术存在的上述不足，提出一种用于对汽车转向拉杆总成橡胶零件进行动态环境试验的装置，为橡胶零件动态试验同时提供环境条件(如温度环境、臭氧气氛和泥水喷淋等)和运动形式(包括水平伸缩及空间摆动)，形成多环境、多运动形式的一体化复合试验，使试验更接近与工件的实际工作状态，结构设计合理、紧凑，运行平稳可靠，试验操作简便。
为了实现上述目的，本发明的技术解决方案如下一体化汽车转向拉杆总成橡胶零件动态环境试验装置，由专用环境试验箱、运动试验台架和控制系统三部分构成，运动试验台架安装在专用环境试验箱中的台架支撑座上，运动试验台架的传动轴连接电机的动力输出。专用环境试验箱内安装有电机、臭氧发生器、泥水喷淋装置、加热制冷装置和可替换的运动试验台架，控制系统也设置在专用环境试验箱内，通过控制线路分别连接电机、臭氧发生器、泥水喷淋装置、加热制冷装置，并通过线路连接控制面板和计算机接口。
根据橡胶零件的实际运动形式，本试验装置的运动试验台架配套有两套供选择使用一套是水平收缩运动试验台架，安装在试验箱的台架支撑座上，运动试验台架的支撑架上设置与电机连接的传动轴，传动轴上安装轮盘，轮盘偏心连接连杆，连杆连接滑块，滑块限位安装于滑块支座上，设有样品夹持头A，与滑块的运动方向相对的位置有与样品夹持头A相对应的样品夹持头B，样品夹持头B固定在支撑架上。
另一套是提供空间摆动运动的试验台架，也可安装在试验箱的台架支撑座上，运动试验台架的支撑架上设置与电机连接的传动轴，传动轴上安装轮盘，轮盘偏心连接连杆组件，连杆组件连接摇杆，摇杆的端部有样品夹持端C，摇杆通过销轴连接样品夹持杆，样品夹持杆的端部有样品夹持端D，样品夹持杆固定在支撑架上。
本装置将专用环境试验箱、运动试验台架和控制系统三部分有机地集于一体，对工件的试验同时提供了温度环境、臭氧气氛和泥水喷淋等多种环境条件，试验条件设计周全，可用于测试橡胶零件的耐候性、常温变形、刚性、温度变形、常温耐久、低温耐久、高温耐久、耐寒性、耐温度变化性、泥水喷淋等多项指标，提高了检测水平，有利于控制橡胶零件质量；并同时通过两套可供选择的运动试验台架，提供工件的水平伸缩和空间摆动两种运动形式，使工件能在各种复合环境条件下，并在接于实际的工作运动状态下，进行试验，试验结果更真实；结构设计合理、紧凑，并且整个动态环境试验全程由控制系统执行准确控制，运行平稳可靠，试验操作简便。
图1-1是本装置的试验箱体部分的正面结构示意图；图1-2是本装置的试验箱体部分的背面结构示意图；图2是本装置的控制系统的框3是本装置的水平伸缩运动试验台架的结构示意图(放大后)；图4是水平伸缩运动试验台架安装了被试验工件后的状态图(放大后)；图5是本装置的空间摆动运动试验台架的结构示意图(放大后)；图6是空间摆动运动试验台架安装了被试验工件后的状态图(放大后)。
具体实施例方式
本装置由专用环境试验箱、运动试验台架和控制系统三部分集成为一体构成。运动试验台架和控制系统都装在专用环境试验箱中。参见图1-1和图1-2，专用环境试验箱的内腔中设有台架支撑座3，用于安装运动试验台架，试验箱的前门上有观察窗2，用于观察试验情况。提供环境条件的臭氧发生器11、泥水喷淋装置10、加热制冷装置13分别安装在试验箱内腔顶部和底部的箱体9上，箱体内还安装电机12，电机12的输出连接运动试验台架的传动轴，为运动试验台架提供动力。箱体内适当位置还设有控制系统8的电路�？�。控制系统7通过控制线路分别连接电机12、臭氧发生器11、泥水喷淋装置10和加热制冷装置13，以控制试验温度、臭氧浓度和泥水量，控制系统还通过线路连接箱体9表面的环境控制面板4、运动控制面板5和电源控制面板7，通过对控制面板上的功能键的选择来设置试验条件，控制试验运行。控制系统还设有计算机接口6，也可以通过外接计算机来设置试验条件，控制试验运行。
参见图2，控制系统7的电路控制部分的核心是CPU，CPU工作条件复位rest电路、电源和时钟clock电路。CPU I/O输出端通过7404转换，控制可控硅组件15，驱动电机8工作，因电机8为交流电机；故用光藕14隔离。CPU另一路I/O端通过驱动译码LCD显示。CPU另一接口接打印机17打印结果。通过键盘接口接运动控制面板5。通过RS-232通讯接口外接计算机及打印机16，连接另一单板机。通过温度、臭氧、泥水控制器9、10、11，测量探头，以进行环境控制。整机电源包括交流直流，高低压电源19，由独立的电源控制面板7控制。
运动试验台架有两套，一套是供水平伸缩运动试验，参见图3，由支撑架20-13、转动轴20-6、轮盘20-1、连杆20-3、滑块20-7、样品夹持头A、B等部件构成。支撑架20-13是用于与试验箱台架支撑座3安装结合，支撑架20-13上通过支承座20-4安装与电机12连接的传动轴20-6，支承座20-4端面紧固轴承套20-5，防止传动轴在高速旋转中发生窜动，传动轴的顶端安装轮盘20-1，轮盘20-1偏心连接连杆20-3，连杆20-3通过连接销20-8连接滑块20-7，滑块20-7安装定位于滑块支座20-10的燕尾型轨道上，滑块盖20-9固定在滑块支座20-10上，滑块20-7的限位凸沿伸进滑块支座20-10与滑块盖20-9之间，可在滑块支座20-10和滑块盖20-9之间水平滑动。参见图4，滑块上连接有样品夹持头A，用于夹持橡胶零件22的一端，样品夹持头A的样品夹持部位安装样品端面护罩20-12，保证橡胶零件夹持端头部位在运动中受力均匀，与滑块的运动方向相对的位置设样品夹持头B，用于夹持橡胶零件的另一端，样品夹持头B端面设有供橡胶零件水平伸缩运动的排气孔20-14，样品夹持头B通过样品支承座20-11固定在支撑架20-13上。
运动试验台架的另一套是供空间摆动运动试验，参见图5，由支撑架21-14、转动轴21-6、轮盘21-1、摇杆21-10、样品夹持杆21-12等构成。支撑架21-14是用于与专用环境试验箱的台架支撑座3安装结合，支撑架21-14上通过支撑座21-4设置与电机12连接的传动轴21-6，支承座20-4端面紧固轴承套20-5，防止传动轴在高速旋转中发生窜动，传动轴的顶端安装轮盘21-1，轮盘21-1偏心连接连杆组件，连杆组件连接摇杆21-10。连杆组件为可调结构，由两头的可调连杆21-7和中间的螺杆21-8连接而成，可调连杆21-7与螺杆21-8的连接部位安装紧固螺栓21-8，防止可调连杆21-7在运动中发生松动，可调连杆21-7与轮盘21-1通过连接销21-2连接，连接处有径向调节槽21-3。参见图6，摇杆一端设有样品夹持端C，可用于夹持橡胶零件22一端，摇杆通过销轴21-11连接样品夹持杆21-12的一端，样品夹持杆下部有样品夹持端D，样品夹持杆D端面上设有供橡胶零件空间摆动运动的排气孔21-15，样品夹持杆通过样品支承座21-13固定在支撑架21-14上。
采用上述装置对微型汽车转向拉杆总成的齿轮侧防护罩进行动态耐久试验，如下运动形式水平收缩和空间摆动试验环境-40C试验操作步骤一、水平收缩运动试验1、打开试验箱前门，将水平收缩运动试验台架安装在箱体内腔中的台架支撑座上。
2、安装夹持橡胶零件将橡胶零件的大端装夹在台架的样品夹持头A上，橡胶零件的小端装夹在样品夹持头B上，分别用紧固环夹固，使橡胶零件处于自由状态。
3、调控运动速度启动控制系统电源，在试验箱控制面标或外接计算机上设定橡胶零件水平收缩运动速度，按下运动键，对橡胶零件进行试运行五分钟，确认橡胶零件运动状况无异常，按下停止键，使橡胶零件处于自由状态，关闭试验箱前门。
4、调控试验温度在试验箱控制面板上按下制冷键，设定橡胶零件试验温度为-40℃，按下运行键，当控制面板指示达到设定试验温度并处于恒温状态时，按下控制系统的运行键，动态低温耐久试验正式启动，控制系统进入工作，试验箱面板自动显示运动速度和运动次数。
二、空间摆动运动试验1、打开试验箱前门，将空间摆动运动试验台架安装在箱体内腔中的台架支撑座上。
2、安装夹持橡胶零件
将橡胶零件的大端装夹在台架的样品夹持杆的D端上，橡胶零件的小端装夹在摇杆上的样品夹持端C上，分别用紧固环夹固，使橡胶零件处于自由状态，用计算机模拟调控连接销、可调连杆、螺杆和紧固螺栓，使摇杆的空间摆动角度符合试验指定角度。
3、调控运动速度同水平收缩运动试验的调控方式；4、调控试验温度同水平收缩运动试验的调控方式。
权利要求
1.一体化汽车转向拉杆总成橡胶零件动态环境试验装置，其特征在于由专用环境试验箱、可替换运动试验台架和控制系统三部分构成；专用环境试验箱内安装电机、臭氧发生器、泥水喷淋装置、加热制冷装置和台架支撑座；控制系统设置在专用环境试验箱上，通过线路连接控制面板；可替换运动试验台架安装在专用环境试验箱中的台架支撑座上，运动试验台架的传动轴连接电机的输出。
2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于所述的运动试验台架安装在专用环境试验箱的台架支撑座上，运动试验台架的支撑架上设置与电机连接的传动轴，传动轴上安装轮盘，轮盘偏心连接连杆，连杆连接滑块，滑块限位安装于滑块支座上，滑块上有样品夹持头A，与滑块的运动方向相对的位置有与样品夹持头A对应的样品夹持头B，样品夹持头B固定在支撑架上。
3.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于样品夹持头A的夹持部位安装样品端面护罩，样品夹持头B的端面开有排气孔。
4.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于传动轴靠近支撑位置设置有紧固轴承套。
5.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于滑块限位安装在滑块支座的轨道上，滑块支座上固定有滑块盖，滑块具有限位凸沿，伸进滑块支座与滑块盖之间。
6.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于运动试验台架安装在专用环境试验箱的台架支撑座上，运动试验台架的支撑架上设置与电机连接的传动轴，传动轴上安装轮盘，轮盘偏心连接连杆组件，连杆组件连接摇杆，摇杆端部为样品夹持端C，摇杆通过销轴连接样品夹持杆，样品夹持杆固定在支撑架上，其端部有对应的样品夹持端D。
7.根据权利要求6所述的试验装置，其特征在于连杆组件为可调结构，由两头的可调连杆和中间的螺杆连接而成，可调连杆与轮盘通过连接销连接，轮盘在连接处设有径向调节槽，可调连杆与螺杆的连接部位装有紧固螺栓。
8.根据权利要求6所述的试验装置，其特征在于传动轴靠近支撑位置设置有紧固轴承套。
9.根据权利要求6所述的试验装置，其特征在于样品夹持端D的端面上设有排气孔。
10.根据权利要求1、2或8所述的试验装置，其特征在于控制面板分运动控制面板、环境控制面板和电源控制面板。
全文摘要
一体化汽车转向拉杆总成橡胶零件动态环境试验装置，由专用环境试验箱、运动试验台架和控制系统构成，试验台架安装在箱体中的台架支撑座上，其传动轴连接电机，试验台架有水平运动和空间摆动两套结构。箱体内装电机、臭氧发生器、泥水喷淋装置、加热制冷装置和控制系统，控制系统的控制线路连接控制面板和计算机接口。本装置将专用环境试验箱、运动试验台架和控制系统有机地集于一体，同时提供温度环境、臭氧气氛和泥水喷淋等多种环境条件，可提高检测水平，有利于控制橡胶零件质量；设计两套可供选择的试验台架，结构设计合理、紧凑；整个动态环境试验全程由控制系统执行准确控制，运行平稳可靠，试验操作简便。
文档编号G01M99/00GK1560588SQ20041002193
公开日2005年1月5日 申请日期2004年2月28日 优先权日2004年2月28日
发明者梅克力, 熊文华, 陈绍强, 刘兴智, 杨中兰, 陈昌云 申请人:长安汽车(集团)有限责任公司
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