专利名称：组合式汽车白车身动静态性能柔性综合测试系统的制作方法
技术领域：
本实用新型主要涉及到汽车白车身性能检测设备领域，特指一种组合式汽车白车身动静 态性能柔性综合测试系统，可用来检测汽车白车身的强度、刚度、固有频率、平顺性、转动 惯量、碰撞安全性、疲劳特性等多种动态和静态性能。
背景技术：
汽车的性能表现在很多方面，汽车白车身是整个汽车的支撑骨架，其性能在汽车的性能 中占有很大的比重，是汽车性能中至关重要的技术指标之一。按汽车的功能特点及安全性、 轻量化、外观等各类要求综合考虑，白车身的结构变得非常复杂，是一个薄钢板经过复杂的 冲压工艺后再铆接和焊接而成的组合体，作为汽车的框架主体和乘员的容身场所，对其有强 度、刚度、固有频率、平顺性、转动惯量、碰撞安全性、疲劳特性等多种性能的要求,而这些 性能的测试方法、测试过程和数据分析评估成为了检验性能是否达标的必要步骤。随着汽车 制造业渡过初期阶段之后，技术上的不断消化吸收，制造能力上的不断提高，产品销售的不 断旺盛，随之而来汽车的质量上等级的问题将是有长远目标的企业必须面对的问题，而汽车 的质量体现在诸多的性能指标上，这些指标不应当只是口头上的猜测，无根据的定性说明， 甚至是照搬从国外引进的样车的性能指标，而是应当因车制宜，用具体的、权威性的一组组 殷实的实测定量数据来表征汽车的性能，这才是最有说服力的。
汽车的性能主要有动态和静态性能两大类型，白车身动静态特性试验是汽车企业进行整 车研发的必备环节，同时也是车身设计的核心，是不可替代的。无论是新车上市还是汽车改 型，汽车本身的主要力学特性都必须通过相关试验进行验证。但是车身动静态特性综合测试 内容广泛，具有较强的系统性，技术难度大，需要专用的高精度、高灵敏度试验设备，且试 验方法和过程复杂、不易掌握。现有技术中，汽车制造市场己日益成熟，对于汽车的设计、 制造等都有很严肃的规范，对汽车的性能试验也有较为厚实的基础，已开发了较多的实验项 目，但在系统性、综合性、实用性、经济性等方面仍存在一些死角和问题。没有统一标准如 何进行各项试验，缺少一种能进行全部三种试验的集成度很高的实验装备(包括试验软件)， 对实验结果的分析评判也缺乏统一的规范。现有技术中有相关研究，但测试项目不全，测试 手段也有较大差别。
实用新型内容
本实用新型要解决的问题就在于针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种 结构简单紧凑、布局合理、操作方便、功能齐全、适用范围广、拓展性好的组合式汽车白车身动静态性能柔性综合测试系统。
为解决上述技术问题，本实用新型提出的解决方案为 一种组合式汽车白车身动静态性 能柔性综合测试系统，其特征在于它包括龙门式框架、支撑约束装置、可调集中力加载装 置、扭转摆架加载装置以及测量器具总成，用来支撑待测汽车白车身的支撑约束装置固定于 龙门式框架上，测量器具总成通过支架固定于龙门式框架上或直接固定于龙门式框架上，用 来对待测汽车白车身进行应力加载的可调集中力加载装置和扭转摆架加载装置固定于龙门式 框架上或装设于龙门式框架的周侧。
所述龙门式框架包括横梁、纵梁、桁架结构方柱、夹持装置和设有多条T型槽的安装底 座，所述桁架结构方柱设有四件且呈矩形布置，各桁架结构方柱由四件竖杆和多件横杆构成， 多件横杆平行布置于桁架结构方柱的各柱面上，且连接在两竖杆之间，位于桁架结构方柱两 对称柱面上的横杆对称布置，各桁架结构方柱的底部还设有底板，各底板通过置于T型槽内 的紧固件固定于安装底座上，所述横梁和纵梁各设有两件，并分别通过夹持装置与对应的桁 架结构方柱上的横杆连接。
所述支撑约束装置包括一件全约束支座、 一件双自由度约束支座和两件单自由度约束支 座，四件支座呈矩形布置于白车身底部，所述全约束支座对白车身的支点和双自由度约束支 座对白车身的支点的连线与两件单自由度约束支座对白车身的两支点的连线平行，所述单自 由度约束支座约束垂直于水平面方向的移动自由度，所述双自由度约束支座约束垂直于水平 面方向的移动自由度，并约束垂直于双自由度约束支座对白车身的支点与全约束支座对白车 身的支点的连线方向的移动自由度。所述双自由度约束支座包括上支座、下支座和滚动体， 所述上支座设有一可与白车身上的安装基面形成面接触的顶面，上支座和下支座上均设有一 圆柱槽，两圆柱槽相对布置，滚动体置于两圆柱槽之间；所述单自由度约束支座包括球头支 撑杆和可固定于白车身上的隔套，所述隔套设有与球头支撑杆的球头接触的凹球面，该凹球 面的曲面半径大于球头的曲面半径；所述全约束支座上设有可与白车身上的安装基面形成面 接触的顶面，还设有便于与白车身固定连接的全约束安装孔。
所述可调集中力加载装置包括千斤顶支架、千斤顶、托杆销、杠杆支点销、立柱、施力 杠杆、测力传感器以及放置于汽车白车身上的分力部件，所述千斤顶放置于千斤顶支架上， 立柱上沿着垂直方向开设有两个以上用来放置托杆销和杠杆支点销的销孔，所述施力杠杆一 端与千斤顶相连，另一端穿过托杆销和杠杆支点销之间后与测力传感器相连，测力传感器固 定于分力部件的上方。所述分力部件包括分力杆以及通过传力柱固定于分力杆底部的两组以 上分力板组件，分力板组件与白车身的待测面相连；所述分力板组件包括分力板和平垫板，板的上端面通过传立柱与分力杆的底部相连，分力板的 下端面上固设有两个以上球头圆柱。
所述扭转摆架加载装置包括支撑机构、摆臂、 一个以上的支撑架部件以及位于摆臂一端 下方的施力机构，所述摆臂的中部与支撑机构相连并以支撑机构为支点转动，所述摆臂上装 设有一块以上可沿着摆臂滑动的抱板，用来与汽车白车身接触配合的支撑架部件固定于抱板 上。所述抱板的底端设有与摆臂滑动配合的滑槽，抱板通过滑槽套设于摆臂上，抱板上开设 有若干个锁定孔，摆臂的底面上与抱板对应的位置处设有拉紧垫板，通过穿过抱板、摆臂和 拉紧垫板的拉紧螺钉固定。
所述用来装设测量器具总成的支架采用高低台支架，包括可移动高台、可移动低台和支 承座，所述支承座上立柱，立柱上两侧对称设有第一导轨和第二导轨，所述可移动高台包括 高平台、连接板和高平台滑动机构，高平台固定于连接板上，连接板的底端通过高平台滑动 机构套设于立柱的第一导轨上，所述可移动低台包括低平台和低平台滑动机构，低平台通过 低平台滑动机构套设于第二导轨上。
所述用来装设测量器具总成的支架和支撑约束装置均可固定于多适应性升降平台，所述 多适应性升降平台包括底板、安装平台、顶升机构和多件支撑螺杆，所述顶升机构下端固定 在底板上，上端与安装平台相接，所述多件支撑螺杆布置于顶升机构周边且下端安装于底板 上，支撑螺杆上段设有螺纹，所述安装平台上设有与支撑螺杆对应的通孔，该通孔套于支撑 螺杆上段，各支撑螺杆上均装设有位于安装平台上下两端的、用于固定安装平台的螺母。
与现有技术相比，本实用新型的优点就在于-(1) 本实用新型的组合式汽车白车身动静态性能柔性综合测试系统具有结构简单紧凑、 布局合理、操作方便、功能齐全、适用范围广、拓展性好等优点；
(2) 本实用新型中龙门式框架，可根据被测白车身的大小，在具有T型的安装底座上随 意调整桁架结构方柱之间的间距，具有极大的机动性，适用于各种车型；横梁和纵梁可通过 夹持装置与桁架结构方柱上任一高度的横杆连接，既实现了横梁和纵梁的高度调节，又不会 防碍桁架结构方柱间距的调整，使得整体的安装和调整都非常方便；相比于现有技术中的圆 钢管、方钢管、工字钢等立柱，本实用新型的桁架结构方柱不仅减少了耗材，同时又能保证 具有足够的刚性，桁架结构方柱上的横杆呈楼梯状布置，便于工作人员攀爬，桁架结构方柱 既轻巧美观，又为安装各种试验辅助工具提供了灵活的平台，在桁架结构方柱上可方便地安 装各种辅助试验装置，拓展性好、可任意扩充；本实用新型的龙门式框架连接可靠，整个框 架具有良好的刚性，在横梁和纵梁上可以吊挂各种附件，如加装起重葫戸、吊挂式加载装置、便于车身移动的附轨等，为进一步扩充龙门式框架的功能、增添试验项目提供了一个很好的 基础。考虑到桁架结构方柱的长度、宽度尺寸较小，从一个方向攀爬时，桁架结构方柱上横 杆的距离不便于工作人员的站立和运动，特采用立体楼梯技术，将桁架结构方柱两相邻面上 的横杆设计为错位布置，使工作人员可从桁架结构方柱两侧交替攀爬上升。通过压块、背板 和紧固螺栓实现横梁、纵梁与桁架结构方柱的连接，桁架结构方柱上不设安装孔，紧固螺栓 穿过专门设计的背板和压块，拧紧该紧固螺栓后由背板和压块将横梁或纵梁夹持在桁架结构 方柱的横杆上，采用这种安装方式，不仅可以将横梁和纵梁安装在任一高度的横杆上，而且 不必在横杆上开设安装孔，大大提高了桁架结构方柱的强度和刚度。上支撑装置和下支撑装 置的安装方式机动灵活，且牢固可靠，支撑的数量和方向可根据需要设置，如在横梁与桁架 结构方柱之间实施支撑，或者在纵梁与桁架结构方柱之间实施支撑，或者同时在横向和纵向 两个方向上实施支撑；支撑角度也可根据不同的工况进行调整。
(3) 本实用新型中的可调集中力加载装置，具有结构简单紧凑，维护、维修、安装、拆 卸、调整方便，制造成本低廉等优点；本装置机动灵活，整个装置可随意调整(高度、施力 杠杆的伸出长度，分力杆的分力范围等)，适应不同车型的不同安装场合；当施力杠杆摆动时 的偏斜会使测力传感器受力不能保持在轴向方向上，为此设计了球面垫块组以化解侧倾力， 使测力传感器的受力总在轴向，读数更加准确；同样道理，千斤顶与施力杠杆之间也配备了 这样的球面垫块组；本实用新型中施力杠杆的高度可调，本实用新型在立柱上沿着垂直方向 加工多组均布的销孔，销孔内可以插入刚度足够的销轴以作为杠杆转动的支点，因此施力装 置是倒置的杠杆，特别设计了托杆销(与杠杆支点销一样)以便在组装装置时托住施力杠杆； 施力杠杆在高度方向上是分级可调的，这样设计的优点是不至于设计成无级可调方式而使立 柱的刚性降低(活动的一般会降低刚性)；
(4) 本实用新型中扭转摆架加载装置具有结构简单紧凑、成本低廉、装配方便、适用范 围广、扩展性好等优点，其装置本身的刚性、机动性以及连接可靠性能满足各种不同车型的 需要。本实用新型的装置可以一架多用，能适应各种车型的结构和尺寸(特别是前轮轮距)， 调节范围较大，通过滑动抱板可以将支撑架部件调节到合适位置并有效地夹紧固定。本实用 新型的装置能自由组合满足各种类型的需要，配合其它工装进行组合达到试验要求的协调性 好，并可扩展功能；
(5) 本实用新型中的适应性升降平台，安装平台的升降调整通过顶升机构的调节实现， 不仅可以满足高度可调的要求，而且在承载一定重压的情况下仍能进行升降调整，并且在升 降调整过程中安装平台只产生垂直方向的平动，而不是转动，调整方便灵活；安装平台调到预设高度后通过支撑螺杆上的螺母固定，使安装平台的升降调整和固定支撑相互独立，很 好地协调了既要实现升降运动又要保持良好支撑刚性的矛盾，支撑平稳可靠；同时，顶升机 构不用长时间承载重压，顶升机构的传动机构得到了保护，其使用寿命延长，使本装置经久 耐用。采用经变异后的剪式顶升机构实现升降运动，可通过从侧面旋转调节螺杆实现安装平 台垂直方向的运动，这种方式可以在侧面采用手动操作，而最终却实现高度方向的升降，这 样可最大限度地避免车身对操作者的影响，便于操作；调节螺杆上设有两段旋向相反的螺纹， 在旋转调节螺杆时，调节螺杆轴向受力互相抵消，平衡性好，稳定性好。活动撑杆设有两组， 其间的连动设计巧妙，结构紧凑，在调整安装平台高度时两组活动撑杆同时提供支撑，刚性 大大提高。安装平台上开设有T型槽，可以很方便地将其它各种类型的附件或测试辅件安装 在该平台上，实现更多的功能，因此本装置不仅是汽车白车身的性能测试中不可或缺的工具， 而且适合所有需要调节高度的工作场合，其适用范围广泛。底板既可采用压板固定在测量平 台上，也可以直接用螺栓固定在测量平台上，整个装置具有结构简单紧凑，维护、维修、安 装、拆卸、调整方便，制造成本低廉等优点。
(6)本实用新型中高低平台具有两个可移动平台，两个平台各保证一段范围的高度调节， 适应性更广，比一个平台在高度上升降可有更大的安装仪表的位置空间(有两个台面，安装 多个仪表也不会发生干涉)，特别是可以减少立柱占用的空间对测量仪表的安装的影响，立柱 本身也能安装带磁性表座的测量仪表；其机动灵活，低平台和高平台可以根据需要设计长度， 经配合后组合在立柱上，能够满足实际情况中各种高度和组合的需要；且具有较好的扩展性， 每个平台上均有安装孔，利用螺栓可在平台表面固定扩展平板，使安装测量仪表的水平位置 得到任意扩展，也可利用多个高低台测表支架来搭建大面积的安装平台；利用锁紧螺钉产生 摩擦力使高平台(低平台)在立柱上定位，可以无级任意调节高度，即可以随意在任何高度 上固定；具有结构简单，维护、维修、安装、拆卸、调整方便，制造成本低廉等优点。


图1是本实用新型的结构示意图2是本实用新型中龙门框架的结构示意图3是图2中I处的放大示意图4是图2中II处的放大示意图5是图2中III处的放大示意图6是横梁固定于桁架结构方柱的顶板上的结构示意图； 图7是本实用新型中支撑约束装置的结构原理示意图；图8是本实用新型中双自由度约束支座的结构示意图9是本实用新型中单自由度约束支座的结构示意图IO是本实用新型中全约束支座的结构示意图11本实用新型中可调集中力加载装置的主视结构示意图12是图11中A-A处的剖视结构示意图13是图11中B-B处的剖视结构示意图14是本实用新型中球面垫块组的结构示意图15是本实用新型中扭转摆架加载装置第一种方案的主视结构示意图； 图16是图15中C-C处的剖视结构示意图17是本实用新型中扭转摆架加载装置另一种方案的主视结构示意图18是图17中D-D处的剖视结构示意图19是本实用新型中多适应性升降平台的主视图； 图20是本实用新型中多适应性升降平台的侧视图； 图21是本实用新型中多适应性升降平台的仰视图； 图22是本实用新型中高低台支架的主视结构示意图； 图23是本实用新型中高低台支架的侧视结构示意图24是图22中E-E处的剖视结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型的一种组合式汽车白车身动静态性能柔性综合测试系统，它包
括龙门式框架l、支撑约束装置2、可调集中力加载装置3、扭转摆架加载装置4以及测量器 具总成，用来支撑待测汽车白车身5的支撑约束装置2固定于龙门式框架1上，测量器具总 成通过支架6固定于龙门式框架1上或直接固定于龙门式框架1上，用来对待测汽车白车身 5进行应力加载的可调集中力加载装置3和扭转摆架加载装置4固定于龙门式框架1上或装 设于龙门式框架l的周侧。
如图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例中的龙门式框架1包括横梁102、纵梁 103、桁架结构方柱104、夹持装置105和设有多条T型槽111的安装底座IOI，桁架结构方 柱104设有四件且呈矩形布置，各桁架结构方柱104由四件竖杆142、多件横杆143、设于四 件竖杆142底部的底板141以及设于四件竖杆142顶部的顶板144构成，相比于现有技术中 的圆钢管、方钢管、工字钢等立柱，桁架结构方柱104不仅减少了耗材，同时又能保证整个装置具有足够的刚性。各底板141通过置于T型槽111内的紧固件固定于安装底座101上， 从而可根据被测白车身的大小，在安装底座101上随意调整桁架结构方柱104之间的间距， 具有极大的机动性，使其适用于各种车型的性能检测试验。竖杆142和横杆143均采用角钢 制作，多件横杆143水平平行布置在桁架结构方柱104的各柱面上，且连接在两竖杆142之 间，位于桁架结构方柱104两对称柱面上的横杆143对称布置，位于桁架结构方柱104相邻 两柱面上的横杆143错位布置，考虑到桁架结构方柱104的长度、宽度尺寸较小，从一个方 向攀爬时，桁架结构方柱104上横杆143的距离不便于工作人员的站立和攀爬运动，特采用 立体楼梯技术，使工作人员可从桁架结构方柱104两侧交替攀爬上升。横梁102和纵梁103 各设有两件，两横梁102对称设置，两纵梁103也为对称设置，横梁102为H型钢构件，纵 梁103为T型钢构件，纵梁103的两端分别通过夹持装置105与桁架结构方柱104上的横杆 143连接，横梁102的两端也分别通过夹持装置105与桁架结构方柱104上的横杆143连接， 另外，横梁102还可以按图所示的方案，通过夹持压块108固定在桁架结构方柱104的顶板 144上。这种连接方式使横梁102和纵梁103可在桁架结构方柱104上实现高度调节，并且 不防碍四件桁架结构方柱104之间的间距调整，使得整体的安装和调整都非常方便。夹持装 置105包括压板151、背板152和紧固螺栓153，背板152分别与横梁102或纵梁103配合， 将一组对称布置的横杆143夹持于其间，压板151 —端压在横梁102或纵梁103的翼板上， 另一端压在背板152上，压板151的中部设有穿过压板151和背板152的紧固螺栓153，拧 紧该紧固螺栓153后由背板151和压块152将横梁102或纵梁103固定在桁架结构方柱104 的横杆143上，采用这种安装方式，不仅可以将横梁102和纵梁103安装在任一高度的横杆 143上，而且不必在横杆143上开设安装孔，大大提高了桁架结构方柱104的强度和刚度。 纵梁103与桁架结构方柱104之间装设有上支撑装置106，上支撑装置106包括抱板161、上 夹持座162和上撑杆163，该抱板161具有一组对称的槽体，用于容置纵梁103的一对翼板， 该可以抱板161在纵梁103的约束下滑动，抱板161上装有用于固定的压紧螺栓164，拧紧 压紧螺栓164使其紧紧地压在纵梁103的翼板上，限制抱板161在纵梁103上移动，上夹持 座162与上夹持板165配合将桁架结构方柱104 —侧的竖杆142夹持在两者之间，并通过穿 过上夹持座162和上夹持板165的紧固件将其固定于竖杆142上，上撑杆163 —端与上夹持 座162铰接，另一端与抱板161铰接，该上撑杆163由两根等长角钢背靠背组合而成，抗弯 能力极强，两角钢中间用数个垫圈隔开以便转动调节，能很好地起到支撑作用。安装底座IOI 与桁架结构方柱104之间装设有下支撑装置106，下支撑装置7包括支座171、下夹持座172 和下撑杆173，支座171通过置于T型槽111内的紧固件固定于安装底座101上，下夹持座172与下夹持板174配合将桁架结构方柱104 —侧的竖杆142夹持在两者之间，并通过穿过 下夹持座172和下夹持板174的紧固件将其固定于竖杆142上，下撑杆173 —端与下夹持座 172铰接，另一端与支座171铰接，该下撑杆173由两根等长角钢背靠背组合而成，抗弯能 力极强，两角钢中间用数个垫圈隔开以便转动调节，能很好地起到支撑作用。上支撑装置106 和下支撑装置107的安装方式机动灵活，且牢固可靠，其数量、方向和角度可根据不同的工 况进行调整，除本实施例中的安装形式以外，还可以在横梁102与桁架结构方柱104之间实 施支撑，或者同时在横向和纵向两个方向上实施支撑，通过改变抱板161、上夹持座162和 下夹持座172的位置，则可以调节支撑角度。本实施例中的龙门式框架连接可靠、轻巧美观， 整个框架具有足够的刚性，并为安装各种试验辅助工具提供了灵活的平台，在桁架结构方柱 104上可方便地安装各种辅助试验装置，还可在横梁102和纵梁103上吊挂各种附件，如加 装起重葫芦、吊挂式加载装置、便于车身移动的附轨等，拓展性好、可任意扩充，为进一步 扩充龙门式框架的功能、增添试验项目提供了 一个很好的基础。
如图7、图8、图9和图10所示，本实施例中，支撑约束装置2包括一件全约束支座201、 一件双自由度约束支座202和两件单自由度约束支座203，四件支座呈矩形布置于白车身5 底部，其中全约束支座201和双自由度约束支座202位于白车身5后端，两件单自由度约束 支座203均位于白车身5前端，全约束支座201对白车身5的支点和双自由度约束支座202 对白车身5的支点的连线Ll与两件单自由度约束支座203对白车身5的两支点的连线L2平 行。全约束支座201下端与支撑架台面连接，上端通过三个全约束安装孔211与白车身5固 定连接，将该支点处的三个移动自由度和三个转动自由度完全约束，并且全约束支座201的 顶面与白车身5上的安装基面形成面接触，局部补强，防止白车身5因局部受力过大产生严 重变形。单自由度约束支座203包括球头支撑杆231和隔套232，隔套232通过紧固件固定 于白车身5上，球头支撑杆231的球头支撑于隔套232的凹球面内，对该支点垂直于水平面 方向的移动自由度形成约束。该凹球面的曲面半径大于球头的曲面半径，便于安装时白车身 5的落位，且稳定性好，比采用球头直接顶住白车身5的安装平面有更多优势。双自由度约 束支座202包括上支座221、下支座222和滚动体223，上支座221与白车身5固定连接，约 束了该支点垂直于水平面方向的移动自由度，并且上支座221的顶面与白车身5上的安装基 面形成面接触，同样，此处也是为了局部补强，防止白车身5因局部受力过大产生严重变形， 以此保证试验结果的准确性。上支座221和下支座222上均设有一圆柱槽224，两圆柱槽224 相对布置，并且圆柱槽224的中心轴线沿白车身5横向设置，滚动体223置于两圆柱槽224 之间，本实施例中，该滚动体223为一圆球体，两圆柱槽224与滚动体223的配合约束了该支支点沿白车身5纵向的移动自由度(即约束垂直于双自由度约束支座202对白车身5的支点 与全约束支座201对白车身5的支点的连线Ll方向的移动自由度)。其中滚动体223还可选 用圆柱体，选用圆柱体时，约束了该支点垂直于水平面方向的移动自由度以及绕垂直轴的转 动自由度，同时还约束了该支点沿白车身5纵向的移动自由度以及绕该纵向轴的转动自由度。 实际上，相对白车身5的横向宽度而言，圆柱体的长度很小，在试验中仍可视为一个点，所 以也可认为其不妨碍白车身4绕纵向轴的转动，而绕垂直轴的转动自由度被限制对试验无影 响，因此，选用圆柱体与选用圆球体是基本相同的，选用圆柱的好处是与上支座221和下 支座222的接触为线接触，支撑刚性更好；白车身5吊装落位时容易入位，绕垂直轴偏转的 可能性和偏转范围小，便于安装调整。本实施例的四点支撑约束装置2，巧妙地设计双自由 度约束支座202，既能保证与全约束支座201之间构成"简支梁"，又能保证与单自由度约束 支座203之间构成"简支梁"，且互不妨碍，符合对白车身5实施支撑和约束的力学原理要求， 使白车身5既能自由的横向弯曲，又能自由的纵向弯曲，减少了在测试过程中的白车身5变 形误差，测得的数据更精准，测试结果更为严谨；整体结构合理，连接可靠，安装、拆卸、 调整都很方便，便于扩充其它附件构成更复杂的约束装置，同时该套装置适合于任何车型的 试验，适用范围广，经过多次试用，能很好地适用各种状况下的车身测试要求。
如图11、图12、图13和图14所示本实施例中的可调集中力加载装置3包括千斤顶支架 301、千斤顶302、托杆销303、杠杆支点销304、立柱305、施力杠杆306、测力传感器308 以及放置于汽车白车身5上的分力部件，千斤顶302放置于千斤顶支架301上，立柱305上 沿着垂直方向开设有两个以上用来放置托杆销303和杠杆支点销304的销孔3012，施力杠杆 306 —端与千斤顶302相连，另一端穿过托杆销303和杠杆支点销304之间后与测力传感器 308相连，测力传感器308固定于分力部件的上方。销孔312内的托杆销303和杠杆支点销 304为刚度足够的销轴，杠杆支点销304作为施力杠杆306转动的支点，托杆销303用来托 住施力杠杆306，因此本实用新型施力装置是倒置的施力杠杆。通过在立柱305不同高度上 插设所需要的托杆销303和杠杆支点销304，可以使施力杠杆306在高度方向上实现分级可 调。这样设计的优点是不至于设计成无级可调方式而使立柱5的刚性降低(活动的一般会降 低刚性)。在本实施例中，分力部件包括分力杆309以及通过传力柱313固定于分力杆309底 部的两组以上分力板组件，分力板组件与白车身314的待测面相连。分力板组件包括分力板 310和平垫板311，平垫板311与白车身314的待测面相连，分力板310的上端面通过传立柱 313与分力杆309的底部相连，分力板310的下端面上固设有两个以上球头圆柱315。采用这 种涉及，可以将从施力杠杆306传递过来的力一分为二 (测力传感器8传出的力分解为分力杆两端受力)、二分为四(分力杆309传来的力传到分力板310上四个球头圆柱315上)、四 分为小区域(两块200X200大小的平垫板311)受力的分力方式，既没有违背对白车身5局 部施加集中力的测量原理，又有效避免了薄钢板过大的局部变形。测力传感器308与施力杠 杆306之间设有第一球面垫块组307，千斤顶302与施力杠杆306之间设有第二球面垫块组 316，施力杠杆306为轨道钢或工字钢。第一球面垫块组307和第二球面垫块组316的结构相 同，均包括凸弧垫块371和凹弧垫块372，当施力杠杆306倾斜时，凸弧垫块371和凹弧垫 块372的两个面仍能很好地接触，使测力传感器308 (或千斤顶)的受力方向仍为轴线方向， 不至于侧倾。组装时，首先在白车身5上的指定位置处(即待检测平面)安装平垫板311 (规 格可以为200X200X20)，将分力板10盖于其上。分力板310上带四个球头圆柱315的下端 面与平垫板11接触相连，上端面则放置两个传力柱313，将分力杆309对称置于传力柱313 上，再在分力杆309上正中间摆放测力传感器308，套上球面垫块组307，球面垫块组307用 来防止施力杠杆306偏斜时测力传感器308侧歪产生倾覆力矩，将施力杠杆306穿过立柱305 上托杆销303和杠杆支点销304之间，使其一端压在上球面垫块组307上，另一端与千斤顶 302相连，千斤顶302放置于千斤顶支架301上，千斤顶支架301为垫高架，其高度可以调 整。调整千斤顶302，使施力杠杆306上端抵住杠杆支点销4，则准备就绪。工作原理旋转 千斤顶302的加力杆，千斤顶302托住施力杠杆306往上顶，以杠杆支点销304为转动支点， 施力杠杆306另一端则往下压，逆时针转动，依次将力传递给球面垫块组307—测力传感器 308—分力杆309—传力柱313—分力板310—平垫板311，最终作用于白车身5的待测面上。 动力臂和阻力臂的长度不必测量，因具有测量力的大小的测力传感器309放置在尾端，可直 接测出加力端受力的大小，注意白车身5受力还需加上分力杆309、传力柱313、分力板310、 平垫板311的总重量，这个重量事先可以称量确定。
图15、图16、图17和图18所示，当汽车白车身5进行扭转强度和扭转刚度测试时，需 要施加扭转载荷，扭转摆架加载装置4即为施加扭转载荷用。 一种方案中，它包括支撑机构、 摆臂404、 一个以上的支撑架部件419以及位于摆臂404 —端下方的施力机构，摆臂404的 中部与支撑机构相连并以支撑机构为支点转动，摆臂404上装设有一块以上可沿着摆臂404 滑动的抱板402，用来与汽车白车身5接触配合的支撑架部件419通过螺钉固定于抱板402 上。其中摆臂404的设计采用两根槽钢背对背配置，中间离开一个距离便于拉紧螺钉409穿 过，上下均用厚板压住槽钢并焊接，两端亦焊有加固板401，整个结构是框架式的、对称的 结构，强度、刚度非常可靠、且结构很紧凑，同时便于在其上安装各种辅助装置，螺栓孔、 螺钉孔的配置很巧妙，在区间很小的情况下配置了足够多的螺纹连接件，互不干扰，也便于螺纹件的安装和拆卸。施力机构包括由上至下依次相连的测力传感器415和千斤顶416，测 力传感器415的顶端通过球面垫块组418与摆臂404 —端的底面相连，千斤顶416的底部与 地面之间设有垫板417。为防止摆架404摆动时对测力传感器415和千斤顶416不利，设计 了球面垫块组418，可保证千斤顶416的施力和受力方向总是垂直方向，而摆臂404的受力 总是与摆臂404垂直。测试时只需要调整千斤顶416使之升高，通过千斤顶416可推动摆臂 404的一端往上运动，白车身5在支撑架部件419的约束下受到传递过来的力使其扭转；反 向转动千斤顶416的手柄时，则白车身5上的受力得到释放。本实施例中抱板402的底端设 有与摆臂404滑动配合的滑槽，抱板402通过滑槽套设于摆臂404上，抱板402上开设有若 干个锁定孔，摆臂404的底面上与抱板402对应的位置处设有拉紧垫板408，通过穿过抱板 402、摆臂404和拉紧垫板408的拉紧螺钉409固定。同时，抱板402还可以通过穿设于锁定 孔内的紧固螺钉403与摆臂404固定，完成定位，此时抱板402的位置更加稳定，不能再在 摆臂404上滑动。由此，抱板402可在较大的范围内滑动，以适应各种车型，在滑动到合适 位置时，可用拉紧螺钉9 (3个)和紧固螺钉3 (4个)双保险地固定位置(测试时此处受力 大且复杂，要求非常可靠)，便于调整。参见图所示，本实施例中，支撑机构包括支座407， 摆臂404的底端设置有与支座407配合连接的连接座413，支座407的顶端与连接座413通 过销轴405相连。支座407和连接座413均为"叉形"，支座407和连接座413上均开设有用 来装设销轴405的销孔。摆臂404可以支座407为支点转动。另一种方案中，与第一种方案 基本相同，不同之处就在于参加图所示，本实施例中支撑机构包括吊挂摆支架410和吊挂 摆411，吊挂摆411的上端与吊挂摆支架410铰接(通过销轴401相连)，吊挂摆411的下端 通过连接螺栓组件412与摆臂404相连。在施力机构的作用下，吊挂摆11带着摆臂404以及 固定于摆臂404上支撑架组件419绕吊挂摆支架410转动，完成对白车身5扭转载荷的施加 作业。
如图22、图23和图24所示，本实施例中，用来装设测量器具总成的支架6采用高低台 支架，它包括可移动高台601、可移动低台602和支承座605，支承座605上立柱6064，立 柱604上两侧对称设有第一导轨608和第二导轨609，可移动高台601包括高平台606、连接 板610和高平台滑动机构607，高平台606固定于连接板610上，连接板610的底端通过高 平台滑动机构607套设于立柱604的第一导轨608上，可移动低台602包括低平台611和低 平台滑动机构612，低平台611通过低平台滑动机构612套设于第二导轨609上。连接板610 的长度可以根据需要设计，以满足不同高度的需要。可移动低台602负责下面一段范围内的 高度调节，而可移动高台601负责上面一段范围内的高度调节，两者组合起来，高度调节范围有1米以上，完全适应车身测量的要求。在本实施例中，立柱604呈工字形，直接采用工 字钢即可，立柱604的两条对称边分别形成第一导轨608和第二导轨609，即工字钢的两个 对边就为导轨。高平台滑动机构607和低平台滑动机构612的结构相同，均包括一个以上锁 紧螺钉603和用来与第一导轨608或第二导轨609配合的滑动框架613，第一导轨608和第 二导轨609均可套设于滑动框架613中，滑动框架613可顺着第一导轨608和第二导轨609 移动，而穿过滑动框架613的锁紧螺钉603用来与导轨配合产生摩擦力完成定位。高平台606 和低平台611上开设有一个以上测表仪器用安装孔614，可以根据需要将若干个测表固定于 安装孔614中，在需要时还可扩大安装面积，并且整个支架的侧面均可安装磁性表座。工作 原理可移动高台601和可移动低台602的高度调节方法是一样的，需要调整时，首先松开 四个锁紧螺钉603，将滑动框架613沿着立柱604上的第一导轨608或第二导轨609上、下 移动；移动到合适位置时，拧紧四个锁紧螺钉603即可利用摩擦力使可移动高台601和可移 动低台602在立柱604上不能再移动，高平台606和低平台611的高度位置得到固定。用来 安装测量仪表的高平台606和低平台611在上、下方向运动的导向精度不必高，最关键的是 要锁紧可靠，可移动高台601和可移动低台602均采用四个锁紧螺钉603所产生的摩擦力固 定，经计算和实际试用是足够可靠的。通过本实用新型的一个支架就可以实现对支架附近多 个可能位置相差悬殊测点进行布表，而且支架在高度和水平方向的可以实现任意调节，调整 的灵活方便。
如图19、图20和图21所示，用来装设测量器具总成的支架6和支撑约束装置2均可固 定于多适应性升降平台7上，它包括底板701、安装平台702、顶升机构704和四件支撑螺杆 703。底板701上设有便于将其固定在汽车白车身性能检测试验台上的腰型孔711。顶升机构 704包括下支座741、上支座742、两组活动撑杆743、调节螺杆744和连接杆745。各组活 动撑杆743对称布置在中线707两侧，各侧均包括有一上撑杆7431和一下撑杆7432，各上 撑杆7431上端与上支座742铰接，各下撑杆7432下端与下支座741铰接。连接杆745的两 端为铰接销轴，连接杆745的中部设有与调节螺杆744上的螺纹匹配的螺纹孔，两组位于同 侧的上撑杆7431与下撑杆7432分别通过连接杆745两端的铰接销轴铰接，调节螺杆744上 设有两段旋向相反的螺纹，两段螺纹分别连接于一铰接件的螺纹孔内，在旋转调节螺杆744 时，调节螺杆744的轴向受力互相抵消，平衡性好，稳定性好。调节螺杆744的一端设为便 于与扳手等工具连接的方头，这样可以在侧面进行手动调节操作，最大限度地避免车身对操 作者的影响。四件支撑螺杆703分别布置在该顶升机构704周边的四个角上，支撑螺杆703 上段设有螺纹，下端与底板701螺纹连接，并且在底板701上开设有便于与扳手配合的扁口 708，安装平台702上设有与支撑螺杆703对应的通孔721，该通孔721套于支撑螺杆703 上段，各支撑螺杆703上均装设有两个用于固定安装平台702的螺母705，两个螺母705分 别位于安装平台702上下两端。安装平台702上表面设有用于安装附件的T型槽722，可以 很方便地将其它各种类型的附件或测试辅件安装在该平台702上，实现更多的功能，使本装 置成为汽车白车身的性能测试中不可或缺的工具，适合所有需要调节高度的工作场合，其适 用范围广泛。工作原理使用时，先用压板或螺栓将底板701固定在测量平台上，在需要对 安装平台702的位置进行升降调整时，先将支撑螺杆703上的各个螺母705拧松，使螺母705 远离安装平台702的上下表面，此时，安装平台702仅依靠顶升机构704支撑，顶升机构704 的活动撑杆743设有两组，其间的连动设计巧妙，结构紧凑，此时两组活动撑杆743同时提 供支撑，刚性大大提高。在本装置的侧面利用扳手或其他工具旋转调节螺杆744，可以同时 带动两个连接杆745逐渐远离或接近中线707,使活动撑杆743带动上支座742和安装平台 702产生垂直方向的升降平动，由于采用了顶升机构704进行高度调节，故在承载一定重压 的情况下仍能进行升降调整。在安装平台702调整到预定高度后，拧紧螺母705，使位于安 装平台702上下两端的螺母705压紧安装平台702的上下表面，对安装平台702形成上压下 顶的夹持，此时，顶升机构704不再承载重压，顶升机构704的传动机构得到了保护，其使 用寿命延长，使本装置经久耐用；同时使安装平台2的升降调整和固定支撑相互独立，很好 地协调了既要实现升降运动又要保持良好支撑刚性的矛盾，支撑平稳可靠。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实 施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于 本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些 改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1、一种组合式汽车白车身动静态性能柔性综合测试系统，其特征在于它包括龙门式框架(1)、支撑约束装置(2)、可调集中力加载装置(3)、扭转摆架加载装置(4)以及测量器具总成，用来支撑待测汽车白车身(5)的支撑约束装置(2)固定于龙门式框架(1)上，测量器具总成通过支架(6)固定于龙门式框架(1)上或直接固定于龙门式框架(1)上，用来对待测汽车白车身(5)进行应力加载的可调集中力加载装置(3)和扭转摆架加载装置(4)固定于龙门式框架(1)上或装设于龙门式框架(1)的周侧。
2、 根据权利要求1所述的组合式汽车白车身动静态性能柔性综合测试系统，其特征在于 所述龙门式框架(1)包括横梁(102)、纵梁(103)、桁架结构方柱(104)、夹持装置(105) 和设有多条T型槽(111)的安装底座(101)，所述桁架结构方柱(104)设有四件且呈矩形 布置，各桁架结构方柱(104)由四件竖杆(142)和多件横杆(143)构成，多件横杆(143) 平行布置于桁架结构方柱(14)的各柱面上，且连接在两竖杆(142)之间，位于桁架结构方 柱(14)两对称柱面上的横杆(143)对称布置，各桁架结构方柱(104)的底部还设有底板(141)，各底板(141)通过置于T型槽(111)内的紧固件固定于安装底座(101)上，所述 横梁(102)和纵梁(103)各设有两件，并分别通过夹持装置(105)与对应的桁架结构方柱 (104)上的横杆(143)连接。
3、 根据权利要求1所述的组合式汽车白车身动静态性能柔性综合测试系统，其特征在于-所述支撑约束装置(2)包括一件全约束支座(201)、 一件双自由度约束支座(202)和两件 单自由度约束支座(203)，四件支座呈矩形布置于白车身(5)底部，所述全约束支座(201) 对白车身(5)的支点和双自由度约束支座(202)对白车身(5)的支点的连线与两件单自由 度约束支座(203)对白车身(5)的两支点的连线平行，所述单自由度约束支座(203)约束 垂直于水平面方向的移动自由度，所述双自由度约束支座(202)约束垂直于水平面方向的移 动自由度，并约束垂直于双自由度约束支座(202)对白车身(5)的支点与全约束支座(201) 对白车身(5)的支点的连线方向的移动自由度。
4、 根据权利要求3所述的组合式汽车白车身动静态性能柔性综合测试系统，其特征在于 所述双自由度约束支座(202)包括上支座(221)、下支座(222)和滚动体(223)，所述上 支座(221)设有一可与白车身(5)上的安装基面形成面接触的顶面，上支座(221)和下支 座(222)上均设有一圆柱槽(224)，两圆柱槽(224)相对布置，滚动体(223)置于两圆柱 槽(224)之间；所述单自由度约束支座(203)包括球头支撑杆(231)和可固定于白车身(5) 上的隔套(232)，所述隔套(232)设有与球头支撑杆(231)的球头接触的凹球面，该凹球 面的曲面半径大于球头的曲面半径；所述全约束支座(201)上设有可与白车身(5)上的安装基面形成面接触的顶面，还设有便于与白车身固定连接的全约束安装孔(211)。
5、 根据权利要求1所述的组合式汽车白车身动静态性能柔性综合测试系统，其特征在于: 所述可调集中力加载装置(3)包括千斤顶支架(301)、千斤顶(302)、托杆销(303)、杠杆 支点销(304)、立柱(305)、施力杠杆(306)、测力传感器(308)以及放置于汽车白车身(5) 上的分力部件，所述千斤顶(302)放置于千斤顶支架(301)上，立柱(305)上沿着垂直方 向开设有两个以上用来放置托杆销(303)和杠杆支点销(304)的销孔(312)，所述施力杠 杆(306) —端与千斤顶(302)相连，另一端穿过托杆销(303)和杠杆支点销(304)之间 后与测力传感器(308)相连，测力传感器(308)固定于分力部件的上方。
6、 根据权利要求5所述的组合式汽车白车身动静态性能柔性综合测试系统，其特征在于 所述分力部件包括分力杆(309)以及通过传力柱(313)固定于分力杆(309)底部的两组以 上分力板组件，分力板组件与白车身(314)的待测面相连；所述分力板组件包括分力板(310) 和平垫板(311)，平垫板(311)与白车身(314)的待测面相连，分力板(310)的上端面通 过传立柱(313)与分力杆(309)的底部相连，分力板(310)的下端面上固设有两个以上球 头圆柱(315)。
7、 根据权利要求1所述的组合式汽车白车身动静态性能柔性综合测试系统，其特征在于 所述扭转摆架加载装置(4)包括支撑机构、摆臂(404)、 一个以上的支撑架部件(419)以 及位于摆臂(404) —端下方的施力机构，所述摆臂(404)的中部与支撑机构相连并以支撑 机构为支点转动，所述摆臂(404)上装设有一块以上可沿着摆臂(404)滑动的抱板(402)， 用来与汽车白车身(5)接触配合的支撑架部件(419)固定于抱板(402)上。
8、 根据权利要求7所述的组合式汽车白车身动静态性能柔性综合测试系统，其特征在于 所述抱板(402)的底端设有与摆臂(404)滑动配合的滑槽(4201)，抱板(402)通过滑槽(4201)套设于摆臂(404)上，抱板(402)上开设有若干个锁定孔(4202)，摆臂(404) 的底面上与抱板(402)对应的位置处设有拉紧垫板(408)，通过穿过抱板(402)、摆臂(404) 和拉紧垫板(408)的拉紧螺钉(409)固定。
9、 根据权利要求1所述的组合式汽车白车身动静态性能柔性综合测试系统，其特征在于 所述用来装设测量器具总成的支架(6)采用高低台支架，包括可移动高台(601)、可移动低 台(602)和支承座(605)，所述支承座(605)上立柱(604)，立柱(604)上两侧对称设有 第一导轨(608)和第二导轨(609)，所述可移动高台(601)包括高平台(606)、连接板(610) 和高平台滑动机构(607)，高平台(606)固定于连接板(610)上，连接板(610)的底端通 过高平台滑动机构(607)套设于立柱(604)的第一导轨(608)上，所述可移动低台(602)包括低平台(611)和低平台滑动机构(612)，低平台(611)通过低平台滑动机构(612)套 设于第二导轨(609)上。
10、根据权利要求1所述的组合式汽车白车身动静态性能柔性综合测试系统，其特征在 于所述用来装设测量器具总成的支架(6)和支撑约束装置(2)均可固定于多适应性升降 平台(7)上，所述多适应性升降平台(7)包括底板(701)、安装平台(702)、顶升机构(704) 和多件支撑螺杆(703)，所述顶升机构(704)下端固定在底板(701)上，上端与安装平台 (702)相接，所述多件支撑螺杆(703)布置于顶升机构(704)周边且下端安装于底板(701) 上，支撑螺杆(703)上段设有螺纹，所述安装平台(702)上设有与支撑螺杆(703)对应的 通孔(721)，该通孔(721)套于支撑螺杆(73)上段，各支撑螺杆(73)上均装设有位于安 装平台(702)上下两端的、用于固定安装平台(702)的螺母(705)。
专利摘要一种组合式汽车白车身动静态性能柔性综合测试系统，它包括龙门式框架、支撑约束装置、可调集中力加载装置、扭转摆架加载装置以及测量器具总成，用来支撑待测汽车白车身的支撑约束装置固定于龙门式框架上，测量器具总成通过支架固定于龙门式框架上或直接固定于龙门式框架上，用来对待测汽车白车身进行应力加载的可调集中力加载装置和扭转摆架加载装置固定于龙门式框架上或装设于龙门式框架的周侧。本实用新型是一种结构简单紧凑、布局合理、操作方便、功能齐全、适用范围广、拓展性好的组合式汽车白车身动静态性能柔性综合测试系统。
文档编号G01M5/00GK201311342SQ200820159090
公开日2009年9月16日 申请日期2008年11月7日 优先权日2008年11月7日
发明者吴长德, 谢小平, 飞 雷, 旭 韩 申请人:湖南大学