专利名称：一种摆锤试验台结构的制作方法
技术领域：
一种摆锤试验台结构
技术领域：
本实用新型涉及一种车辆部件的碰撞测试装置，尤其地，本实用新型涉及一种用 于对车辆零部件级以及整车级进行碰撞测试的摆锤试验台结构。
背景技术：
随着车辆在中国的日益普及，车辆的安全性能已成为消费者评价车辆质量好坏的 一个重要标志。车辆的车架强度以及其上的重要零部件的“防撞能力”直接反映出了整车 的防撞能力，也是保证车辆安全行驶的必要前提。因此目前，多数整车厂都会设计相关设备 并采用一定的试验手段来完成在零部件级(比如悬架系统)以及整车级的碰撞试验，以通 过实验所获得的试验数据来确实车辆的重要零部件以及车身的强度是否满足设计要求。在目前使用的试验设备中，通常使用能够将动能和势能相互转换的摆锤试验台来 进行碰撞试验。这是因为摆锤试验台结构以及其工作原理都相对简单等特征。但是，在现 有使用的摆锤试验台结构中，通常会存在下述的一个或者多个问题由于需要牵引钢索，摆 锤试验台结构的操作复杂并且连续工作能力低；每次试验时候需要计算举升高度并且计算 相对复杂；由于安装时没有考虑到设备以后移位的情形，使得其效率较低并且对场地要求 过高；此外，现有的摆锤试验台结构普遍的自动化程度不高，需要过多的人工干预，这降低 了其使用的安全性；等。正是如此，提供一种克服上述缺陷的摆锤试验台，诚为车辆碰撞测试领域所亟需 解决的技术问题。
实用新型内容本实用新型的一个目的旨在于，提出一种在测量精度、自动化程度、可靠性、稳定 性、安全性等诸多方面都有较大提高的摆锤试验台结构。本实用新型的目的通过如下技术方案实现本实用新型提供一种摆锤试验台结构，其用于对车辆零部件级以及整车级进行碰 撞测试，所述摆锤试验台结构包括有机架、固定安装在机架两端的梁组件、设置在所述梁组 件上的用于驱动摆锤的驱动系统和摆锤转动机构、以及通过所述驱动系统和摆锤转动机构 进行运动的摆锤组件。本实用新型所提供的一种摆锤试验台结构，优选地，所述机架为直角三角形，在所 述机架的直角边外缘处设置有通过槽孔和转动销进行转动的转动中心，并且在所述机架的 锐角处设置有橡胶垫。本实用新型所提供的一种摆锤试验台结构，优选地，所述梁组件包括有主梁和设 置在主梁上并能够在主梁上移动的活动梁，在所述活动梁上安装固定有所述摆锤转动机 构。本实用新型所提供的一种摆锤试验台结构，优选地，所述主梁采用板材焊接而成， 以使得所述摆锤组件具有足够的举升角度。[0011]本实用新型所提供的一种摆锤试验台结构，优选地，所述驱动系统设置在所述摆 锤转动机构的两侧，其中在所述摆锤转动机构的一侧分别设置有第一主减速器、与第一主 减速器相连的单向变速器以及与单向变速器相连并用于其精确驱动的伺服电机，在所述摆 锤转动机构的另一侧分别设置有第二主减速器以及驱动所述第二主减速器的变频电机。本实用新型所提供的一种摆锤试验台结构，优选地，所述摆锤转动机构包括有两 个超越离合器、连接臂、法兰和包括轴承座的轴承，其中所述两个超越离合器通过所述法兰 设置在所述连接臂上，并且通过所述轴承悬挂。本实用新型所提供的一种摆锤试验台结构，优选地，所述摆锤组件包括有固定套、 活动套、固定质量块和活动质量块，其中固定套和活动套采用薄璧板材剪折而成，所述固定 套上设有滑轨，所述活动套上设有在所述滑轨上滑动的滑块，所述固定质量块固定连接在 所述活动套上，所述活动质量块能滑动地连接在所述活动套上。本实用新型所提供的一种摆锤试验台结构，优选地，所述机架、所述梁组件、所述 驱动系统和摆锤转动机构以及所述摆锤组件之间的连接通过螺栓或固定销实现。本实用新型所提供的一种摆锤试验台结构，优选地，所述轴承为深沟轴承，并且所 述连接臂为等强度连接臂。采用上述技术方案的摆锤试验台结构，由于各组件之间都是采用螺栓和销的方式 进行连接固定，方便了摆锤试验台的安装。拆卸以及以后可能的移动要求；优选设置有为总 质量块1/2的固定质量块和为总质量块1/2的活动质量块，可实现了打击能量的变化要求； 固定质量块可以通过形状的扩大实现快速更换，而活动质量块则通过注铅的方式实现快速 更换，从而在改变质心不能满足打击能量时，进一步调整质量块的质量实现较大的打击能 量；通过使用变频电机，不仅可使试验速度大大提高，而且可使试验测试精度和可测试范围 得以提高；此外，加大了所有机械装置的安全系数，以满足试验中可能出现的不确定的动载 荷要求；同时加大了机架的质量用以减小摆锤在冲击试验时的冲量对的整个架体的影响， 以及在机架上设置的弹性吸收装置也可以确保系统的工作安全。
现结合下述附图，对本实用新型的技术方案进行详细或者优选的描述，其中，图1是本实用新型的摆锤试验台的结构示意图；图2是本实用新型的摆锤试验台的工作结构示意图；图3是本实用新型的摆锤试验台的单向变速器的工作示意图；图4是本实用新型的摆锤试验台的机架机构的示意图；图5是本实用新型的摆锤试验台的梁组件的结构示意图；图6是本实用新型的摆锤试验台的摆锤转动机构的结构示意图；图7是本实用新型的摆锤试验台的摆锤组件的结构示意图。
具体实施方式容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型的实质精神下，本领 域的一般技术人员可以提出本实用新型的多个结构方式。因此以下具体实施方式
以及附图 仅是对本实用新型的技术方案的具体说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。下面请参考图1，其示意性地图示了本实用新型的摆锤试验台的整体结构。其中， 摆锤试验台1主要包括有机架11、安装在机架11两端的梁组件12，设置在梁组件12上的 用于驱动摆锤的驱动系统13和摆锤转动机构14，以及通过驱动系统13进行运动的摆锤组 件15。优选地，各个组件之间的连接采用螺栓和销进行固定连接，以利于整个摆锤试验台结 构的便捷安装和拆卸，从而适应在不同工作地点的应用。此外，在实际试验下，可以根据实 际需要轻易地增加摆锤试验台结构的其他组件。此外，由于摆锤冲击试验相对而言实施比 较困难并且为危险系数高，因此安全性必须高度重视。在本实用新型的优选实施方式中，加 大所有组件的安全系统，以满足试验中可能出现的不确定的动载荷要求。下面结合图4到图7，对本实用新型的摆锤试验台的各个部分进行描述。参考图4，其是在一种优选实施方式中本实用新型的摆锤试验台的机架11的结构 示意图。其中，机架11可以采用高刚度钢焊接而成。机架11的结构优选为类似直角三角 形，这样的结构能够对将放置在其上的梁组件12的支撑点内收，以便提高梁组件12的承载 能力。机架11上的转动中心设置在三角形形状的直角边外缘处，这样使得本实用新型的摆 锤试验台能够满足不同尺寸试件边缘的放置要求，尤其是大尺寸试件边缘放置的要求。在 本实用新型的一个优选实施方式中，在机架11的直角端处槽孔111，以便于通过该槽孔111 能够在直角端处设置转动销，由此形成转动。这样的设置一方面有利于机架的安装，另一方 面便于在锐角处设置橡胶垫，以保证在重载的情况下且当减速度大于2G时的弹性吸能并 减小机架对固定螺栓的剪切破坏作用。此外，在本实用新型的一个优选实施方式中，应当适 度加大机架11的质量，用以减小摆锤在冲击试验时的冲量对的整个架体的影响。参考图5，其是本实用新型的摆锤试验台的梁组件12的结构示意图。如图5所示， 在本实用新型的一种优选实施方式中，梁组件12包括有主梁121 (如图5中(a)所述)和 活动梁122 (如图5中(b)所述)。其中主梁121可采用板材焊接而成，以保证摆锤具有足 够的举升角度。主梁121内部安装有活动梁122。优选地，主梁121和活动梁122通过直线 滑道连接并且通过丝杆机构进行牵引，从而使得活动梁122能够在主梁121上移动。活动 梁122用于在其上安装固定相应摆锤转动机构14。参考图2，本实用新型的摆锤试验台的驱动系统13主要包括有设置在摆锤转动机 构14两侧的变速驱动部件。其中，在本实用新型的一个优选实施方式中，在图2中所示的 摆锤转动机构14的左侧，分别设置有第一主减速器131、与第一主减速器131相连的单向变 速器132以及与单向变速器相连并用于其精确驱动的伺服电机133。在图2中所示的摆锤 转动机构14的右侧，分别设置有第二主减速器134以及驱动第二主减速器134的变频电机 135。摆锤工作时的能量与其工作速度是正比关系，较高的摆锤速度对试验的精度和试验范 围都非常地有利。正是如此，本实用新型优选采用的变频电机135，不仅解决了双超越离合 器141结构方式下的工作问题，同时可以突破由物理特征确定的摆锤速度的问题。这样不 仅可根据电机功率提高试验速度，而且可以进一步提高试验测试精度和可测试范围。驱动系统3的工作方式将在下面详细描述。参考图6，其图示了本实用新型的摆锤试验台的摆锤转动机构14的结构示意图。 在本实用新型的一个优选实施方式中，如图5(a)和图5(b)所示，摆锤转动机构14主要包 括有两个超越离合器141、连接臂144、法兰143和包括轴承座的轴承142。其中两个超越离合器141通过法兰143设置在连接臂144上，并且通过轴承142悬挂。其中，所述轴承142 优选采用深沟轴承。摆锤的冲击力主要由轴承座承担，因此轴承座优选采用高强度的材料 制成。连接臂144设计为等强度方式，以使打击中心尽可能接近锤体。超越离合器141与驱动系统13之间的扭矩传送和约束将在下面详细描述。参考图7，其图示了本实用新型的摆锤试验台的摆锤组件15的结构示意图。如图 中所示，在本实用新型的一个优选实施方式中，摆锤组件15主要包括有固定套151、活动套 152、固定质量块156和活动质量块155。优选地，固定质量块156和活动质量块155分别为 重质量块的质量的1/2。设置一个固定质量块156和一个活动质量块155是为了满足不同 的试件对冲击质量不同要求的试验仿真效果，当活动质量块155向转动轴心移动时，也就 是改变了转动惯量，即同时实现了打击能量的变化要求。此外，优选地，本实用新型的质量 块能够快速更换，其中固定质量块156可通过形状的扩大实现，活动质量块155可通过注铅 的方式实现。这样，当通过改变质心的做法不能满足所有的对试件的打击能量要求时，通过 快速更换不同重量的质量块实现打击目的。进一步优选地，固定套151和活动套152采用 薄璧板材剪折而成，以减小连接臂144的转动惯量。固定套151和活动套152通过连接臂 144和螺栓实现固定。固定套151上设有滑轨153，活动套152上设有在滑轨153上滑动的 滑块154。并且优选地，所述滑轨为H型滑轨。使用这种滑轨结构有利于机构对空间的压 缩，同时也有利于强度的提高。固定质量块156通过螺栓连接固定在活动套152上。而活 动质量块155可活动地连接在活动套152上，优选地，活动质量块155设在丝杠机构上，通 过电机的驱动在活动套152上沿着活动套152的凸起所确定的方向移动。质量块的更换采 用下装式，可用升降台快速安装和更换。下面进一步结合附图2和附图3，对本实用新型的摆锤试验台的工作进行描述。参考图2，两个超越离合器141连接到连接臂144，并反向设置。常态时，摆锤自锁， 不能运动。当变频电机135逆时针转动时，图2中所示的右边的超越离合器141可以看成 解锁，此时如果伺服电机133顺时针转动，第一主减速器131的转速小于第二主减速器134， 经过单向变速器132和第一主减速器131减速增矩后，摆锤可与伺服电机133相同的方相 举起。如果伺服电机133停止转动，由于第一主减速器131的较大减速比所形成的自锁作 用，即使伺服电机133无保持力矩，摆锤也不可能落下。如果伺服电机133逆时针转动，单 向变速器132能够以1 1的变速比输出在第一主减速器131上，摆锤下落。摆锤的下落 速度通常小于伺服电机133驱动下的第一主减速器131的转速，由此实现了运动速度的理 想控制。下落过程完成以后，或者如果摆锤完成冲击后继续转动到另一高点并且发生向下 运动时，如果变频电机135此时不转动，图2中右边的超越离合器141由于第二主减速器 134的自锁作用将限制摆锤的下落，从而起到摆锤保持的作用。此外，在举升后的摆锤下落期间，如果变频电机135也顺时针转动增加力矩的话， 显然摆锤下落运动速度将会加快，从而产生更大的冲击力。但是在该方式下，需要控制第二 主减速器134的转速不能大于第一主减速器131的转速，并在摆锤接近下止点时结束增钮。 在该方式下工作，需要在过下止点的上升阶段，用伺服电机133控制摆锤上升期间的减速 度变化，以此来实现更快运动速度的冲击试验。进一步参考图3，其图示了单向变速器132的工作原理。其中，图3(a)是控制锤体上升时的30 1变速比示意。当伺服电机135的动力输入顺时针作用在行星架时，左边的 超越离合器141与齿轮Z3的运动方向一致，建立约束，而齿轮Z 1的运动方向与右边的超 越离合器141运动方向相反，是自由状态。此时行星架通过轮系Z2'、Z2、Z1作用，以减速 增钮的方式传递力矩。图3(b)是控制锤体下降时的1 1直接输出示意。当伺服电机133的动力输入 逆顺时针作用在行星架时，左边的超越离合器141与齿轮Z3的运动方向相反，系自由状态， 而齿轮Z1的运动方向与右边的超越离合器141运动方向相同，建立约束。此时行星架通过 右边的超越离合器141直接将伺服电机133的力传递过去。以上对本实用新型的摆锤试验台结构进行了描述。容易理解，对于本领域的技术 人员而言，在上述描述的基础上可以提出多个变换结构，例如，根据实际需要改变机架的外 形结构，固定套和活动套之间采用燕尾槽滑动方式等等。显然，上述这种显而易见的修改均 包含在本实用新型所要求保护的范围之内。本实用新型的摆锤试验台结构，制造工艺简单，容易调整各个组件之间出现的偏 差，试验精度得以提高。并且，本摆锤试验台结构进一步提高了系统的安全性和可更换性。
权利要求一种摆锤试验台结构，其用于对车辆零部件级以及整车级进行碰撞测试，所述摆锤试验台结构包括有机架、固定安装在机架两端的梁组件、设置在所述梁组件上的用于驱动摆锤的驱动系统和摆锤转动机构、以及通过所述驱动系统和摆锤转动机构进行运动的摆锤组件。
2.如权利要求1所述的摆锤试验台结构，其特征在于，所述机架为直角三角形，在所述 机架的直角边外缘处设置有通过槽孔和转动销进行转动的转动中心，并且在所述机架的锐 角处设置有橡胶垫。
3.如权利要求1所述的摆锤试验台结构，其特征在于，所述梁组件包括有主梁和设置 在主梁上并能够在主梁上移动的活动梁，在所述活动梁上安装固定有所述摆锤转动机构。
4.如权利要求3所述的摆锤试验台结构，其特征在于，所述主梁采用板材焊接而成，以 使得所述摆锤组件具有足够的举升角度。
5.如权利要求1所述的摆锤试验台结构，其特征在于，所述驱动系统设置在所述摆锤 转动机构的两侧，其中在所述摆锤转动机构的一侧分别设置有第一主减速器、与第一主减 速器相连的单向变速器以及与单向变速器相连并用于其精确驱动的伺服电机，在所述摆锤 转动机构的另一侧分别设置有第二主减速器以及驱动所述第二主减速器的变频电机。
6.如权利要求1所述的摆锤试验台结构，其特征在于，所述摆锤转动机构包括有两个 超越离合器、连接臂、法兰和包括轴承座的轴承，其中所述两个超越离合器通过所述法兰设 置在所述连接臂上，并且通过所述轴承悬挂。
7.如权利要求1所述的摆锤试验台结构，其特征在于，所述摆锤组件包括有固定套、活 动套、固定质量块和活动质量块，其中固定套和活动套采用薄璧板材剪折而成，所述固定套 上设有滑轨，所述活动套上设有在所述滑轨上滑动的滑块，所述固定质量块固定连接在所 述活动套上，所述活动质量块能滑动地连接在所述活动套上。
8.如权利要求1所述的摆锤试验台结构，其特征在于，所述机架、所述梁组件、所述驱 动系统和摆锤转动机构以及所述摆锤组件之间的连接通过螺栓或固定销实现。
9.如权利要求6所述的摆锤试验台结构，其特征在于，所述轴承为深沟轴承，并且所述 连接臂为等强度连接臂。
专利摘要一种摆锤试验台结构，其用于对车辆零部件级以及整车级进行碰撞测试，所述摆锤试验台结构包括有机架、固定安装在机架两端的梁组件、设置在所述梁组件上的用于驱动摆锤的驱动系统和摆锤转动机构、以及通过所述驱动系统和摆锤转动机构进行运动的摆锤组件。本实用新型的摆锤试验台结构制造工艺简单，容易调整各个组件之间出现的偏差并且试验精度得以提高。
文档编号G01M7/08GK201600233SQ20092028710
公开日2010年10月6日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者姚烈, 张家宁, 张钊, 施思明, 李超, 陶俊, 韩愈琦, 龚红兵 申请人:上海汽车集团股份有限公司
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