一种多工况路面的电动模拟装置[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 209311097 U(45)授权公告日 2019.08.27

(21)申请号 201821603273.5(22)申请日 2018.09.29

(73)专利权人 陕西理工大学

地址 723001 陕西省汉中市汉台区东一环

路1号(72)发明人 王旭飞　刘菊蓉　

(74)专利代理机构 西安弘理专利事务所 61214

代理人 谈耀文(51)Int.Cl.

G01M 17/007(2006.01)

权利要求书2页 说明书5页 附图2页

()实用新型名称

一种多工况路面的电动模拟装置(57)摘要

本实用新型公开了一种多工况路面的电动

包括由下向上依次设置的左右倾斜调模拟装置，

节机构、前后倾斜调节机构、凹凸工况调节机构，所述左右倾斜调节机构、前后倾斜调节机构、凹凸工况调节机构均与计算机连接。本实用新型结构紧凑，应用情况广；不仅可以模拟转弯路面的工况、坡道路面的工况、减速带等凹凸不平路面的工况，同时还能模拟实际路面的不同附着系数；保证了汽车在多种路面工况上的运动和受力情况测量的准确性。

CN 209311097 UCN 209311097 U

权　利　要　求　书

1/2页

1.一种多工况路面的电动模拟装置，其特征在于，包括由下向上依次设置的左右倾斜调节机构、前后倾斜调节机构、凹凸工况调节机构，所述左右倾斜调节机构、前后倾斜调节机构、凹凸工况调节机构均与计算机连接；

所述左右倾斜机构包括底座(1)，所述底座(1)上方设置有左右旋转工作台(2)，所述左右旋转工作台(2)固定连接有与其宽度方向平行的左右旋转轴(3)，所述左右旋转轴(3)通过第一支撑座与底座(1)形成回转副连接；

所述前后倾斜调节机构包括平行设置在所述左右旋转工作台(2)上方的前后旋转工作台(9)，所述前后旋转工作台(9)固定连接有与其长度方向平行的前后旋转轴(10)，所述前后旋转轴(10)通过第二支撑座与左右旋转工作台(2)形成回转副连接；

所述凹凸工况调节机构包括中间转鼓(16)和对称设置在中间转鼓两侧的左转鼓(17)、右转鼓(18)。

2.根据权利要求1所述的一种多工况路面的电动模拟装置，其特征在于，所述左右旋转轴(3)同轴固定连接有第一蜗轮(4)，所述第一蜗轮(4)啮合有第一蜗杆(5)，所述第一蜗杆(5)通过联轴器连接有左右旋转电机(6)，所述左右旋转电机(6)与计算机连接，所述左右旋转工作台(2)上设置有第一角位移传感器，所述第一角位移传感器分别与左右旋转轴(3)和计算机连接，所述左右旋转工作台(2)通过销轴连接有左右倾斜保持架(7)，所述左右倾斜保持架(7)与底座(1)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种多工况路面的电动模拟装置，其特征在于，所述底座(1)上固定有第一蜗杆支撑板(8)，所述第一蜗杆(5)沿第一蜗杆支撑板(8)的厚度方向穿过，且第一蜗杆(5)与第一蜗杆支撑板(8)之间设置有滚动轴承。

4.根据权利要求2所述的一种多工况路面的电动模拟装置，其特征在于，所述前后旋转轴(10)同轴固定连接有第二蜗轮(11)，所述第二蜗轮(11)啮合有第二蜗杆(12)，所述第二蜗杆(12)通过联轴器连接有前后旋转电机(13)，所述前后旋转工作台(9)上设置有第二角位移传感器，所述第二角位移传感器分别与前后旋转轴(10)和计算机连接，所述前后旋转工作台(9)通过销轴连接有前后倾斜保持架(14)，所述前后倾斜保持架(14)与左右旋转工作台(2)固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种多工况路面的电动模拟装置，其特征在于，所述左右旋转工作台(2)上固定有第二蜗杆支撑板(15)，所述第二蜗杆(12)沿第二蜗杆支撑板(15)的厚度方向穿过，且第二蜗杆(12)与第二蜗杆支撑板(15)之间设置有滚动轴承。

6.根据权利要求4所述的一种多工况路面的电动模拟装置，其特征在于，所述中间转鼓(16)、左转鼓(17)和右转鼓(18)上缠绕有钢丝齿形带(19)，前后旋转工作台(9)上固定有上下调节支撑(20)，所述上下调节支撑(20)设置有凹槽，所述中间转鼓(16)的中空轴一端与上下调节支撑(20)的凹槽形成回转副连接，所述中间转鼓(16)的中空轴另一端连接有中间转鼓调节螺母(21)，且所述中间转鼓(16)的中空轴另一端与中间转鼓调节螺母(21)为回转副连接，所述中间转鼓调节螺母(21)套合在中间转鼓丝杠(22)上，且所述中间转鼓调节螺母(21)与中间转鼓丝杠(22)为螺纹副连接，所述中间转鼓丝杠(22)通过轴承座与前后旋转工作台(9)连接，所述中间转鼓丝杠(22)顶端通过联轴器连接中间转鼓电机(23)，所述中间转鼓电机(23)与计算机连接，所述中间转鼓丝杠(22)的轴线方向与上下调节支撑(20)的高度方向平行；

2

CN 209311097 U

权　利　要　求　书

2/2页

所述前后旋转工作台(9)上通过轴承座固定有左右转鼓调节丝杠(24)和光杠(25)，所述前后旋转工作台(9)上还固定有接触式位置传感器，所述位置传感器分别连接有左转鼓(17)、右转鼓(18)和计算机，所述左右转鼓调节丝杠(24)和光杠(25)平行设置，所述左右转鼓调节丝杠(24)一端通过联轴器连接有左右转鼓电机(26)，所述左右转鼓电机(26)与计算机连接，所述左右转鼓调节丝杠(24)的轴线方向与固定左右转鼓调节丝杠(24)的轴承座高度方向垂直，所述左转鼓(17)的中空轴一端连接有左转鼓调节螺母(27)，且所述左转鼓(17)的中空轴一端与左转鼓调节螺母(27)为回转副连接，所述左转鼓调节螺母(27)与左右转鼓调节丝杠(24)形成螺纹副连接，所述左转鼓调节螺母(27)与光杠(25)形成移动副连接，所述前后旋转工作台(9)与左转鼓(17)的中空轴另一端对应位置设置有左键槽，所述左转鼓(17)的中空轴另一端在左键槽中可以移动和转动，所述右转鼓(18)的中空轴一端连接有右转鼓调节螺母(28)，且所述右转鼓(18)的中空轴另一端与右转鼓调节螺母(28)为回转副连接，所述右转鼓调节螺母(28)与左右转鼓调节丝杠(24)形成螺纹副连接，所述右转鼓调节螺母(28)与光杠(25)形成移动副连接，所述前后旋转工作台(9)与右转鼓(18)的中空轴另一端对应位置设置有右键槽，所述右转鼓(18)的中空轴另一端在右键槽中可以移动和转动。

3

CN 209311097 U

说　明　书

一种多工况路面的电动模拟装置

1/5页

技术领域

[0001]本实用新型属于汽车试验设备技术领域，涉及一种多工况路面的电动模拟装置。背景技术

[0002]汽车底盘测功机是一种用来测试汽车动力性、多工况排放指标、燃油指标等性能的室内台架试验设备，主要由道路模拟系统、信号采集与控制系统、安全保障系统及引导系统等构成。底盘测功机是用转鼓模拟代替路面，转鼓转动相当于连续移动的路面，被测汽车的车轮在其上滚动。汽车底盘测功机有单转鼓和双转鼓之分，单转鼓底盘测功机支承每侧驱动车轮的转鼓为一个，转鼓直径较大(一般在1500～2500mm之间)，支承轴承少，台架的机械损失小。转鼓直径越大，车轮在转鼓上就越像在平路上滚动，轮胎与转鼓的滑转率小、滚动阻力小，因而测试精度高，但制造和安装费用大，一般用于制造厂和科研单位。双转鼓式底盘测功机支撑每侧驱动车轮的转鼓为两个，转鼓直径小(一般在180～500mm之间)，与单转鼓底盘测功机相比，多了四个支承轴承和一个联轴器，在检测过程中，其机械损失较大。转鼓直径越小，车轮与转鼓的接触就与在平路上差别越大，轮胎与转鼓的滑转率增大、滚动阻力增大，所以测试精度较差；优点是设备成本低，使用方便，一般用于汽车使用、维修行业及汽车检测线或检测站。两种道路模拟装置主要是因为转鼓的数量和直径的不同而分别具有各自的优缺点，另外这两种底盘测功机在工作时转鼓的轴和车轮的轴是平行关系，只能模拟车轮在平直路面工况，对于汽车在转弯和上下坡道行驶时，车轮在有侧向和纵向倾斜道路上的运动情况不能模拟。

实用新型内容

[0003]本实用新型的目的是提供一种多工况路面的电动模拟装置，能够准确地电动模拟汽车在多种路面工况上的运动和受力情况。[0004]本实用新型所采用的技术方案是，一种多工况路面的电动模拟装置，包括由下向上依次设置的左右倾斜调节机构、前后倾斜调节机构、凹凸工况调节机构，所述左右倾斜调节机构、前后倾斜调节机构、凹凸工况调节机构均与计算机连接[0005]本实用新型的特点还在于，[0006]左右倾斜机构包括底座，底座上方设置有左右旋转工作台，左右旋转工作台固定连接有与其宽度方向平行的左右旋转轴，左右旋转轴通过支撑座与底座形成回转副连接，左右旋转轴同轴固定连接有第一蜗轮，第一蜗轮啮合有第一蜗杆，第一蜗杆通过联轴器连接有左右旋转电机，左右旋转电机与计算机连接，左右旋转工作台上设置有第一角位移传感器，第一角位移传感器分别与左右旋转轴和计算机连接，左右旋转工作台通过销轴连接有左右倾斜保持架，左右倾斜保持架与底座固定连接。[0007]底座上固定有第一蜗杆支撑板，第一蜗杆沿第一蜗杆支撑板的厚度方向穿过，且第一蜗杆与第一蜗杆支撑板之间设置有滚动轴承。

[0008]前后倾斜调节机构包括平行设置在左右旋转工作台上方的前后旋转工作台，前后

4

CN 209311097 U

说　明　书

2/5页

旋转工作台固定连接有与其长度方向平行的前后旋转轴，前后旋转轴通过支撑座与左右旋转工作台形成回转副连接，前后旋转轴同轴固定连接有第二蜗轮，第二蜗轮啮合有第二蜗杆，第二蜗杆通过联轴器连接有前后旋转电机，前后旋转工作台上设置有第二角位移传感器，第二角位移传感器分别与前后旋转轴和计算机连接，前后旋转工作台通过销轴连接有前后倾斜保持架，前后倾斜保持架与左右旋转工作台固定连接。[0009]左右旋转工作台上固定有第二蜗杆支撑板，第二蜗杆沿第二蜗杆支撑板的厚度方向穿过，且第二蜗杆与第二蜗杆支撑板之间设置有滚动轴承。

[0010]凹凸工况调节机构包括中间转鼓和对称设置在中间转鼓两侧的左转鼓、右转鼓，中间转鼓、左转鼓和右转鼓上缠绕有钢丝齿形带，前后旋转工作台上固定有上下调节支撑，上下调节支撑设置有凹槽，中间转鼓的中空轴一端与上下调节支撑的凹槽形成回转副连接，中间转鼓的中空轴另一端连接有中间转鼓调节螺母，且中间转鼓的中空轴另一端与中间转鼓调节螺母为回转副连接，中间转鼓调节螺母套合在中间转鼓丝杠上，且中间转鼓调节螺母与中间转鼓丝杠为螺纹副连接，中间转鼓丝杠通过轴承座与前后旋转工作台连接，中间转鼓丝杠顶端通过联轴器连接中间转鼓电机，中间转鼓电机与计算机连接，中间转鼓丝杠的轴线方向与上下调节支撑的高度方向平行。

[0011]前后旋转工作台上通过轴承座固定有左右转鼓调节丝杠和光杠，前后旋转工作台上还固定有接触式位置传感器，位置传感器分别连接有左转鼓、右转鼓和计算机，左右转鼓调节丝杠和光杠平行设置，左右转鼓调节丝杠一端通过联轴器连接有左右转鼓电机，左右转鼓电机与计算机连接，左右转鼓调节丝杠的轴线方向与固定左右转鼓调节丝杠的轴承座高度方向垂直，左转鼓的中空轴一端连接有左转鼓调节螺母，且左转鼓的中空轴一端与左转鼓调节螺母为回转副连接，左转鼓调节螺母与左右转鼓调节丝杠形成螺纹副连接，左转鼓调节螺母与光杠形成移动副连接，前后旋转工作台与左转鼓的中空轴另一端对应位置设置有左键槽，左转鼓的中空轴另一端在左键槽中可以移动和转动，右转鼓的中空轴一端连接有右转鼓调节螺母，且右转鼓的中空轴另一端与右转鼓调节螺母为回转副连接，右转鼓调节螺母与左右转鼓调节丝杠形成螺纹副连接，右转鼓调节螺母与光杠形成移动副连接，前后旋转工作台与右转鼓的中空轴另一端对应位置设置有右键槽，右转鼓的中空轴另一端在右键槽中可以移动和转动。

[0012]本实用新型的有益效果是：

[0013]本实用新型一种多工况路面的电动模拟装置结构紧凑，应用情况广；不仅可以模拟转弯路面的工况、坡道路面的工况、减速带等凹凸不平路面的工况，同时还能模拟实际路面的不同附着系数；保证了汽车在多种路面工况上的运动和受力情况测量的准确性。附图说明

[0014]图1是本实用新型一种多工况路面的电动模拟装置的结构示意图；[0015]图2是本实用新型一种多工况路面的电动模拟装置的左视图。[0016]图中，1.底座，2.左右旋转工作台，3.左右旋转轴，4.第一蜗轮，5.第一蜗杆，6.左右旋转电机，7.左右倾斜保持架，8.第一蜗杆支撑板，9.前后旋转工作台，10.前后旋转轴，11.第二蜗轮，12.第二蜗杆，13.前后旋转电机，14.前后倾斜保持架，15.第二蜗杆支撑板，16.中间转鼓，17.左转鼓，18.右转鼓，19.钢丝齿形带，20.上下调节支撑，21.中间转鼓调节

5

CN 209311097 U

说　明　书

3/5页

螺母，22.中间转鼓丝杠，23.中间转鼓电机，24.左右转鼓调节丝杠，25.光杠，26.左右转鼓电机，27.左转鼓调节螺母，28.右转鼓调节螺母。具体实施方式

[0017]下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。[0018]本实用新型一种多工况路面的电动模拟装置，如图1和图2所示，包括由下向上依次设置的左右倾斜调节机构、前后倾斜调节机构、凹凸工况调节机构，所述左右倾斜调节机构、前后倾斜调节机构、凹凸工况调节机构均与计算机连接。[0019]左右倾斜机构包括底座1，底座1上方设置有左右旋转工作台2，左右旋转工作台2固定连接有与其宽度方向平行的左右旋转轴3，左右旋转轴3通过第一支撑座与底座1形成回转副连接，左右旋转轴3同轴固定连接有第一蜗轮4，第一蜗轮4啮合有第一蜗杆5，第一蜗杆5通过联轴器连接有左右旋转电机6，左右旋转电机6与计算机连接，左右旋转工作台2上设置有第一角位移传感器，第一角位移传感器分别与左右旋转轴3和计算机连接，左右旋转工作台2通过销轴连接有左右倾斜保持架7，左右倾斜保持架7与底座1固定连接。底座1上固定有第一蜗杆支撑板8，第一蜗杆5沿第一蜗杆支撑板8的厚度方向穿过，且第一蜗杆5与第一蜗杆支撑板8之间设置有滚动轴承。

[0020]前后倾斜调节机构包括平行设置在左右旋转工作台2上方的前后旋转工作台9，前后旋转工作台9固定连接有与其长度方向平行的前后旋转轴10，前后旋转轴10通过第二支撑座与左右旋转工作台2形成回转副连接，前后旋转轴10同轴固定连接有第二蜗轮11，第二蜗轮11啮合有第二蜗杆12，第二蜗杆12通过联轴器连接有前后旋转电机13，前后旋转工作台9上设置有第二角位移传感器，第二角位移传感器分别与前后旋转轴10和计算机连接，前后旋转工作台9通过销轴连接有前后倾斜保持架14，前后倾斜保持架14与左右旋转工作台2固定连接。左右旋转工作台2上固定有第二蜗杆支撑板15，第二蜗杆12沿第二蜗杆支撑板15的厚度方向穿过，且第二蜗杆12与第二蜗杆支撑板15之间设置有滚动轴承。

[0021]凹凸工况调节机构包括中间转鼓16和对称设置在中间转鼓两侧的左转鼓17、右转鼓18，中间转鼓16、左转鼓17和右转鼓18上缠绕有钢丝齿形带19，前后旋转工作台9上固定有上下调节支撑20，上下调节支撑20设置有凹槽，中间转鼓16的中空轴一端与上下调节支撑20的凹槽形成回转副连接，中间转鼓16的中空轴另一端连接有中间转鼓调节螺母21，且中间转鼓16的中空轴另一端与中间转鼓调节螺母21为回转副连接，中间转鼓调节螺母21套合在中间转鼓丝杠22上，且中间转鼓调节螺母21与中间转鼓丝杠22为螺纹副连接，中间转鼓丝杠22通过轴承座与前后旋转工作台9连接，中间转鼓丝杠22顶端通过联轴器连接中间转鼓电机23，中间转鼓电机23与计算机连接，中间转鼓丝杠22的轴线方向与上下调节支撑20的高度方向平行。

[0022]前后旋转工作台9上通过轴承座固定有左右转鼓调节丝杠24和光杠25，前后旋转工作台9上还固定有接触式位置传感器，位置传感器分别连接有左转鼓17、右转鼓18和计算机，左右转鼓调节丝杠24和光杠25平行设置，左右转鼓调节丝杠24一端通过联轴器连接有左右转鼓电机26，左右转鼓电机26与计算机连接，左右转鼓调节丝杠24的轴线方向与固定左右转鼓调节丝杠24的轴承座高度方向垂直，左转鼓17的中空轴一端连接有左转鼓调节螺母27，且左转鼓17的中空轴一端与左转鼓调节螺母27为回转副连接，左转鼓调节螺母27与

6

CN 209311097 U

说　明　书

4/5页

左右转鼓调节丝杠24形成螺纹副连接，左转鼓调节螺母27与光杠25形成移动副连接，前后旋转工作台9与左转鼓17的中空轴另一端对应位置设置有左键槽，左转鼓17的中空轴另一端在左键槽中可以移动和转动，右转鼓18的中空轴一端连接有右转鼓调节螺母28，且右转鼓18的中空轴另一端与右转鼓调节螺母28为回转副连接，右转鼓调节螺母28与左右转鼓调节丝杠24形成螺纹副连接，右转鼓调节螺母28与光杠25形成移动副连接，前后旋转工作台9与右转鼓18的中空轴另一端对应位置设置有右键槽，右转鼓18的中空轴另一端在右键槽中可以移动和转动。

[0023]本实用新型一种多工况路面的电动模拟装置的工作过程具体如下：[0024]将底座1通过地脚螺栓安装固定在在地面以下，并保证钢丝齿形带19上表面与被测试汽车的轮胎表面的最低处留有5mm左右的间隙。[0025]在对汽车进行多工况路面实验前，先将被测试车辆的两个驱动轮置于中间转鼓16的正上方，并于钢丝齿形带19保持接触，并将被测试车辆通过牵引绳固定在被测位置，以保证测试过程中车辆不会溜坡或者侧滑。

[0026]将要测试的路况参数输入计算机中，路况参数包括路面纵向倾斜度、路面侧向倾斜度、路面滑转率和路面凹凸高度，计算机自动将路面纵向倾斜度转换为左右旋转工作台2的旋转角度、将路面侧向倾斜度转换为前后旋转工作台9的旋转角度、将路面滑转率转换为左转鼓17与右转鼓18之间的中心距、将路面凹凸高度转换为左转鼓17与右转鼓18之间的中心距、中间转鼓电机23的运转方向和运转时间。[0027]左右旋转工作台2的旋转过程：计算机中的控制系统控制左右旋转电机6带动第一蜗杆5转动，第一蜗杆5驱动第一蜗轮4转动，左右旋转轴3随第一蜗轮4同步转动，左右旋转工作台2随左右旋转轴3转动，左右倾斜保持架7用来保证左右旋转工作台2转动的平稳性，第一角位移传感器实时监测左右旋转工作台2的转动角度并反馈给计算机，当左右旋转工作台2转动到设定的角度时，计算机控制左右旋转电机6停止运转。[0028]前后旋转工作台9的旋转过程：计算机中的控制系统控制前后旋转电机13带动第二蜗杆12转动，第二蜗杆12驱动第二蜗轮11转动，前后旋转轴10随第二蜗轮11同步转动，前后旋转工作台9随前后旋转轴10转动，前后倾斜保持架14用来保证前后旋转工作台9转动的平稳性，第二角位移传感器实时监测前后旋转工作台9的转动角度并反馈给计算机，当前后旋转工作台9转动到设定的角度时，计算机控制前后旋转电机13停止运转。[0029]左转鼓17和右转鼓18的距离调节过程：左右转鼓调节丝杠24与左转鼓调节螺母27连接处为左旋螺纹，与右转鼓调节螺母28连接处为右旋螺纹。计算机中的控制系统控制左右转鼓电机26带动左右转鼓调节丝杠24转动，左右转鼓调节丝杠24带动左转鼓调节螺母27、右转鼓调节螺母28同时相互靠近或相互远离，接触式位置传感器实时监测左转鼓17和右转鼓18之间的中心距并反馈给计算机，当左转鼓17和右转鼓18之间的中心距达到设定的距离时，计算机控制左右转鼓电机26停止转动，光杠25分别和左转鼓调节螺母27、右转鼓调节螺母28形成移动副，用来保证左转鼓17和右转鼓18之间中心距的调节的平稳性。[0030]中间转鼓16的上下位置调节：计算机中的控制系统控制中间转鼓电机23带动中间转鼓丝杠22转动，进而中间转鼓调节螺母21带着中间转鼓16上下移动，当中间转鼓电机23按照设定运转方向和运转时间完成运行后停止，上下调节支撑20用来保证中间转鼓16上下移动的平稳性。

7

CN 209311097 U[0031]

说　明　书

5/5页

通过上述方式，本实用新型一种多工况路面的电动模拟装置结构紧凑，应用情况

广；利用左右旋转工作台2转动不同角度来模拟转弯路面的工况；利用前后旋转工作9转动不同角度来模拟坡道路面的工况；左转鼓17和右转鼓18的中心距以及中间转鼓16的上下位置调节，可以实现改变滑转率，改变滚动阻力的目的，同时还能模拟减速带等凹凸不平路面的工况；钢丝齿形带19外表面可以更换不同材料用于模拟实际路面的不同附着系数；保证了汽车在多种路面工况上的运动和受力情况测量的准确性。

8

CN 209311097 U

说　明　书　附　图

1/2页

图1

9

CN 209311097 U

说　明　书　附　图

2/2页

图2

10