专利名称：汽车车轮检测机气体静压测头机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车车轮检测机上的一种新型测头机构，尤其是气体静压测头机构。
背景技术：
汽车车轮是汽车的重要组成部件，并直接关系到车辆高速行驶的安全性和舒适性。汽车车轮检测的关键指标中，汽车车轮的径向跳动及轴向跳动的检测是其中检测的指标之一。汽车车轮轴向跳动和径向跳动有效测量部位的空间尺寸非常小，又要考虑检测效率，需要一个测头机构同时检测轴向跳动和径向跳动。测头机构可分为接触式和非接触式，由于非接触式测头稳定性差，工程上一般选用接触式测头机构。在检测过程中，车轮在回转驱动机构带动下旋转，测头与被测车轮在检测部位相接触，测头相对于车轮存在两个方向的表面移动，现有的测头机构一般只能保证一个方向上为滚动，在另一个方向为滑动。这样，在检测过程中不仅测头容易磨损，需要频繁更换测头，而且摩擦力还会影响测量精度。也有汽车车轮检测机采用滚动测量轮进行检测，但也不能完全保证其相对运动为纯滚动， 而且这种机构结构复杂，装备难度大。

发明内容
本发明的目的是提供一种汽车车轮检测机气体静压测头机构，，在检测过程中能够万向旋转，保证测头与被测车轮之间的相对运动为纯滚动，以提高检测精度。为此，本发明的技术方案如下汽车车轮检测机气体静压测头机构，包括测杆，测头，其特征在于测头呈圆球形状，测头通过连接在测杆上的气体静压支撑机构支撑；所述气体静压支撑机构的结构为包容件连接在测杆上，包容件上设有测头的支撑球面，支撑球面与测头之间留有一定的间隙，包容件上设有通气孔，支撑球面上设有多个对称设置的节流小孔，节流小孔与通气孔连通；当气体从包容件上的通气孔流入，经节流小孔进入测头与支撑球面之间的间隙，形成具有一定的刚度及承载能力的气膜，此时测头能在支撑球面上万向旋转。有益效果本发明创新结构，从包容件上的通气孔流入，经节流小孔进入测头与支撑球面之间的间隙，形成具有一定的刚度及承载能力的气膜，实现测头在支撑球面上的万向旋转，保证测头与被测车轮之间的相对运动为纯滚动，测头在检测过程中几乎无磨损，可大幅降低检测所需的驱动力，提高检测精度。


图I是本发明气体静压测头机构的检测原理图。图2是本发明气体静压测头机构的主视图。图3是本发明气体静压测头机构的俯视剖面图。图4是本发明气体静压测头机构无偏心量(非工作状态)的气膜压力分布示意图。图5是本发明气体静压测头机构有偏心量(工作状态)的气膜压力分布示意图。
图中所示1为被测车轮；2为测头；3为轴向位移传感器；4为径向位移传感器；5为测杆；6为十字滑台；7、8为螺栓；9、10为定位销；11、12为夹板；13为气管接头(共4个)；14为气膜；15为节流小孔(共8个)；16为通气孔(共4个)；A为径向跳动方向；B为轴向端
面跳动方向；Ps为气源压力
为测头无偏心量各节流孔出口压力为测头有偏心量右侧各节流孔出口压力为测
头有偏心量左侧各节流孔出口压力为环境 压力为测头无偏心量径向平均间隙；e为偏心量。
具体实施例方式如图I所示，是本发明气体静压测头机构的检测原理。检测时，车轮径向跳动的位移传递路线为测头2 —测杆5沿A向移动一十字滑台6 —径向位移传感器4 ;车轮轴向跳动的位移传递路线为测头2 —测杆5沿B向移动一十字滑台6 —轴向位移传感器3。如图2、3所示的汽车车轮检测机气体静压测头机构，包括测杆5，测头2，测头2呈圆球形状，测头2通过连接在测杆上的气体静压支撑机构支撑；所述气体静压支撑机构的结构为连接板11、连接板12通过螺栓7、螺栓8及定位销9、定位销10对称固定在测杆5上，连接板11、连接板12构成包容件，连接板11及连接板12的头部设有球窝，两个球窝构成测头的支撑球面，支撑球面与测头5之间留有一定的间隙，连接板11及连接板12设有通气孔16，连接板11的球窝及连接板12的球窝表面上设有多个对称设置的节流小孔15，节流小孔与通气孔16连通；当气体从连接板上的通气孔流入，经节流小孔进入测头与支撑球面之间的间隙，形成具有一定的刚度及承载能力的气膜14，此时测头能在支撑球面上万向旋转。连接板11、连接板12构成的包容件包容支撑测头，承受在检测过程中所产生的径向和轴向载荷。连接板11及连接板12上的球窝表面上分别设有四个对称设置的节流小孔15，连接板11及连接板12上分别设有两个通气孔16，每个通气孔与两个节流小孔连通。下面分析该种气体静压测头的承载能力和刚度
在工作过程中，气体静压测头要承受水平方向和垂直方向的载荷。首先，分析水平方向上的载荷。将包容件与测头相对应的球面分成左右两半，每个半球面(球窝)由顶角为Q1和02的圆锥截出。图4中是在每个半球面上以e ^为顶角的锥面上开设了 4个节流孔。气体从节流孔流入气膜会产生一定压力降，即从气源压力Ptl降至节流孔口压力Pd。如图4所示，是测头不检测(非工作)时的状态，测头与球面同心，它们间的间隙(气膜厚度为hj处处相等。气体从节流孔流出后分两路，一路向内经Q1圆锥内边界流入大气，另一路向外经92圆锥外边界流入大气。气体压力将自孔口的Pd向两端降至大气压力Pa。压
力的分布如图4所示，可见由于结构的对称，流动也完全对称(各节流孔出口压力都为A1
)。所以，此时压力的合力为零，即测头机构没有支承外载荷的能力。如图5所示，是测头检测(工作)时的状态，当测头在球面内沿水平方向产生一偏心量e时，测头(钢珠)与球面之间的间隙就要发生变化。由于气膜厚度的不同，造成气流的阻力也不一样。气膜厚度大的位置阻力小，而气膜厚度小的位置阻力大。因而气体自节流孔向环境区域流动时，测头左侧阻力小流动变快，使流经左侧节流孔的气流压力降变大，所以左侧节流孔孔口压力与无偏心量时相比较，有不同程度的下降(左侧各节流孔出口压
力为Pc PdS <P,1 )，从而引起气膜内的压力相应的下降(见图5)。而右侧恰与左侧相反，
由于气膜厚度比无偏心量时小，流动阻力变大，速度变小，使节流孔孔口压力升高(右侧各
节流孔出口压力为A2,> Pil )。因而整个右侧气膜内压力也有程度不同的升高(见图
5)。由于测头机构上下对称，作用在测头上的气体压力在垂直方向上的合力为零，而在水平方向上合力为
权利要求
1.汽车车轮检测机气体静压测头机构，包括测杆，测头，其特征在于测头呈圆球形状，测头通过连接在测杆上的气体静压支撑机构支撑；所述气体静压支撑机构的结构为包容件连接在测杆上，包容件上设有测头的支撑球面，支撑球面与测头之间留有一定的间隙，包容件上设有通气孔，支撑球面上设有多个对称设置的节流小孔，节流小孔与通气孔连通；当气体从包容件上的通气孔流入，经节流小孔进入测头与支撑球面之间的间隙，形成具有一定的刚度及承载能力的气膜，此时测头能在支撑球面上万向旋转。
2.根据权利要求I所述的汽车车轮检测机气体静压测头机构，其特征在于所述包容件的一种结构连接板(11)、连接板(12)通过螺栓(7)、螺栓(8)及定位销(9)、定位销(10)对称固定在测杆(5)上，连接板(11)、连接板(12)构成包容件；连接板(11)及连接板(12)的头部设有球窝，两个球窝构成测头的支撑球面，连接板(11)及连接板(12)设有通气孔(16)，连接板(11)的球窝及连接板(12)的球窝表面上设有多个对称设置的节流小孔(15)，节流小孔与通气孔(16)连通。
3.根据权利要求2所述的汽车车轮检测机气体静压测头机构，其特征在于所述连接板(11)及连接板(12)上的球窝表面上分别设有四个对称设置的节流小孔(15)，连接板(11)及连接板(12)上分别设有两个通气孔(16)，每个通气孔与两个节流小孔连通。
全文摘要
本发明提出了汽车车轮检测机气体静压测头机构，包括测杆，测头，测头呈圆球形状，测头通过连接在测杆上的气体静压支撑机构支撑；所述气体静压支撑机构的结构为包容件连接在测杆上，包容件上设有测头的支撑球面，支撑球面与测头之间留有一定的间隙，包容件上设有通气孔，支撑球面上设有多个对称设置的节流小孔，节流小孔与通气孔连通；当气体从包容件上的通气孔流入，经节流小孔进入测头与支撑球面之间的间隙，形成具有一定的刚度及承载能力的气膜，此时测头能在支撑球面上万向旋转。本发明创新结构，形成具有一定的刚度及承载能力的气膜，实现测头在支撑球面上的万向旋转，保证测头与被测车轮之间的相对运动为纯滚动，可大幅降低检测所需的驱动力，提高检测精度。
文档编号G01B21/00GK102759335SQ20121022724
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月3日 优先权日2012年7月3日
发明者李云梦, 邱新桥 申请人:湖北汽车工业学院