一种高动态车轮双轴疲劳测试设备的制作方法

1.本发明涉及车轮疲劳测试设备技术领域，具体为一种高动态车轮双轴疲劳测试设备。


背景技术：

2.车轮是车辆最为关键的部件之一，其疲劳损伤会引起轮胎漏气，车轮疲劳破坏，使得车辆不能够正常行驶，严重会导致车辆失去操控能力，出现严重的交通事故，给个人以及社会导致巨大损失。因此车轮疲劳寿命直接关系到车辆安全行驶以及驾乘人员的生命安全，在车辆各部件安全控制中属于最为重要的控制部件之一，因此车轮可靠性在车轮设计中占据重要地位。
3.目前，国内部分车轮生产企业为了降低开发成本，往往取消实车道路试验，通过在车轮设计时采用很高的安全系数来保证车轮的可靠性，但是这样势必会增加车轮的重量，甚至影响制动系统的布置和冷却等。随着我国绿色环保发展战略的提出，对车辆的轻量化提出了更高要求，要求在保证车轮寿命的前提下尽量的减少车轮重量，因此开发一种能够高效、准确预测和验证车轮疲劳寿命的设备，便成为车轮行业的迫切需求。为解决这一问题，所以我们需要一种高动态车轮双轴疲劳测试设备来解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种高动态车轮双轴疲劳测试设备，具备能够高效、且提高预测结果和提高了验证车轮疲劳寿命的优点，解决了目前不能够高效、准确预测和验证车轮疲劳寿命的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高动态车轮双轴疲劳测试设备，包括承重板、双向显微数码摄像头和用于对车轮进行数据采集的六分力传感器，所述承重板上固定连接有电机架、第一支撑板和第二支撑板，所述电机架上固定连接有电机，所述电机的输出端固定连接有贯穿第一支撑板的输出轴，所述第二支撑板上定轴转动连接有第一转动杆，所述输出轴和第一转动杆上均固定连接有曲柄，两个所述曲柄的相对面上固定连接有连接杆，所述连接杆上固定连接有用于与轮胎接触从而对车轮实现施加径向载荷和侧向载荷的转鼓，所述第二支撑板上设有用于将车轮间歇转动的转动机构，所述承重板上设有用于增强荷载力的加强机构。
6.优选的，所述转动机构包括有第二转动杆和与车轮拆卸连接的第三转动杆，所述第二支撑板上开设有弧形槽并通过弧形槽与第二转动杆限位滑动连接，所述第二支撑板上开设有滑槽并通过该滑槽与第三转动杆限位滑动连接，所述第一转动杆的弧形轮廓上固定连接有第一非完全齿轮，所述第二转动杆上固定连接有与第一非完全齿轮间歇啮合的第一齿轮，所述第三转动杆上固定连接有与第一齿轮啮合的第二齿轮。
7.优选的，所述转动机构还包括有套接在第一转动杆和第二转动杆上的第一限位板，所述第二转动杆和第三转动杆上套接有第二限位板。
8.优选的，所述加强机构包括有固定连接在承重板上的第三支撑板，所述第三支撑板上开设有滑槽并通过该滑槽限位滑动连接有齿条，所述第三转动杆上固定连接有与齿条间歇啮合的第二非完全齿轮，所述齿条上固定连接有承接杆，所述承接杆远离齿条的一端开设有转槽并通过转槽与第三转动杆转动连接。
9.优选的，所述承重板上设有用于对车轮进行显微观察的观察机构，所述观察机构包括有固定连接在承重板的两个第四支撑板，每个所述第四支撑板上均开设有两个转槽并通过两个该转槽定轴转动连接有第一螺杆和第二螺杆，所述第一螺杆和第二螺杆上分别固定连接有第三齿轮和第四齿轮，所述第三齿轮和第四齿轮啮合，所述第二螺杆上固定连接有第二盘轮。
10.优选的，所述观察机构还包括有第一锥形齿轮和皮带，所述第一锥形齿轮固定连接在输出轴的弧形轮廓上，所述第四支撑板上开设有转槽并通过该转槽定轴转动连接有第四转动杆，所述第四转动杆上固定连接有与第一锥形齿轮啮合的第二锥形齿轮，所述第四转动杆远离第二锥形齿轮的一端固定连接有第一盘轮，所述第一盘轮通过皮带与第二盘轮传动连接。
11.优选的，所述观察机构还包括有支撑架和弹簧，所述支撑架固定连接在两个第四支撑板，所述支撑架上开设有滑槽并通过该滑槽限位滑动连接有滑动块，所述滑动块上固定连接有支撑杆，所述滑动块上通过支撑杆分别铰接有第一铰接块和第二铰接块，所述第二铰接块远离支撑杆的一端固定连接有连接块，所述连接块上开设有两个与第一螺杆和第二螺杆相适配的螺槽，所述第一铰接块和连接块上均固定连接有固定杆，所述弹簧的两端分别与两个固定杆固定连接，所述连接块的下表面与用于对车轮进行观察的双向显微数码摄像头固定连接。
12.优选的，所述观察机构还包括有固定连接在两个第四支撑板上的支撑块，两个所述支撑块分别上固定连接有第一换向板和第二换向板，所述第一铰接块上固定连接有与第一换向板和第二换向板配合进行换向的换向杆。
13.优选的，所述连接块上设有用于对车轮进行预损伤试验的撞击机构，所述撞击机构包括有固定连接在连接块两端的两个承重杆，两个所述承重杆上分别固定连接有用于对车轮进行撞击的第一撞击块和第二撞击块。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
15.1、本发明通过整体结构的配合，达到了能够高效、且提高预测结果准确度和提高验证车轮疲劳寿命准确度的效果。
16.2、本发明通过设置转动机构，达到了车轮在该载荷状态下共进行十次疲劳测试,通过六分力传感器得到十个应力结果,用这十个应力结果模拟车轮旋转一周的过程，从而使得高效测试，且提高验证车轮疲劳寿命准确度的效果。
17.3、本发明通过设置加强机构，达到了车轮在每种载荷状态下均转动一圈，从而产生的不同载荷状态下的损伤数值，进一步达到了提高验证车轮疲劳寿命准确度的效果。
18.4、本发明通过设置观察机构，达到了将画面传输至与其连接的计算机处，随后测试人员通过观察，可确认车轮的损伤情况的效果。
19.5、本发明通过设置撞击机构，达到了对车轮在观察的同时进行预损伤撞击试验的效果。
附图说明
20.图1为本发明的整体结构的外观示意图；
21.图2为本发明转动机构和加强机构的结构示意图；
22.图3为本发明转动机构的结构示意图；
23.图4为本发明加强机构的结构示意图；
24.图5为本发明观察机构和撞击机构的结构示意图一；
25.图6为本发明观察机构和撞击机构的结构示意图二。
26.图中：1、承重板；11、第一支撑板；12、第二支撑板；13、第三支撑板；14、第四支撑板；15、支撑架；16、支撑块；2、电机；21、电机架；22、输出轴；23、曲柄；24、连接杆；25、第一锥形齿轮；3、转鼓；31、第一转动杆；32、第一非完全齿轮；33、第二转动杆；34、第一齿轮；35、第一限位板；36、第二限位板；4、车轮；41、轮胎；42、第三转动杆；43、第二齿轮；44、第二非完全齿轮；45、齿条；46、承接杆；5、滑动块；51、支撑杆；52、第一铰接块；53、换向杆；54、弹簧；55、第二铰接块；6、第一螺杆；61、第三齿轮；62、第四齿轮；63、第二盘轮；64、第一盘轮；65、皮带；66、第四转动杆；67、第二锥形齿轮；7、第二螺杆；71、第一换向板；72、第二换向板；8、连接块；81、承重杆；82、双向显微数码摄像头；83、第一撞击块；84、第二撞击块；9、六分力传感器。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例一
29.本发明提供一种技术方案：一种高动态车轮双轴疲劳测试设备，包括承重板1、双向显微数码摄像头82和用于对车轮4进行数据采集的六分力传感器9，承重板1上固定连接有电机架21、第一支撑板11和第二支撑板12，电机架21上固定连接有电机2，电机2的输出端固定连接有贯穿第一支撑板11的输出轴22，第二支撑板12上定轴转动连接有第一转动杆31，输出轴22和第一转动杆31上均固定连接有曲柄23，两个曲柄23的相对面上固定连接有连接杆24，连接杆24上固定连接有用于与轮胎41接触从而对车轮4实现施加径向载荷和侧向载荷的转鼓3，第二支撑板12上设有用于将车轮4间歇转动的转动机构，承重板1上设有用于增强荷载力的加强机构。
30.使用时，首先在轮胎41安装在车轮4上，对轮胎41进行打气，随后将车轮4通过固定夹装机构与第三转动杆42连接，随后启动电机2。
31.车轮4的固定夹装机构为需要机构，所以在此不做详细说明。
32.在启动电机2后，输出轴22同步转动，带动曲柄23转动，从而曲柄23上的连接杆24转动，由于曲柄23倾斜，使得转鼓3在转动的同时又往复摆动，从而与轮胎41在接触中，通过转鼓3在转动中的垂直反作用力对车轮4施加径向载荷，通过转鼓3在摆动中与轮胎41摩擦的反作用力对车轮4施加侧向载荷，同时通过转鼓3在转动的同时又往复摆动代替车轮4的自由倾斜角度，达到了车轮4受力状态更接近于车辆正常行驶，提高了车轮4所受到的真实
载荷，从而可更加全面的考察车轮4疲劳性能的效果。
33.进一步的，转动机构包括有第二转动杆33和与车轮4拆卸连接的第三转动杆42，第二支撑板12上开设有弧形槽并通过弧形槽与第二转动杆33限位滑动连接，第二支撑板12上开设有滑槽并通过该滑槽与第三转动杆42限位滑动连接，第一转动杆31的弧形轮廓上固定连接有第一非完全齿轮32，第二转动杆33上固定连接有与第一非完全齿轮32间歇啮合的第一齿轮34，第三转动杆42上固定连接有与第一齿轮34啮合的第二齿轮43。
34.进一步的，转动机构还包括有套接在第一转动杆31和第二转动杆33上的第一限位板35，第二转动杆33和第三转动杆42上套接有第二限位板36。
35.在曲柄23转动时，第一转动杆31同步转动，从而其上的第一非完全齿轮32同步和转动，由于第一非完全齿轮32与第一齿轮34间歇啮合，使得第一齿轮34间歇转动，由于第一齿轮34与第二齿轮43啮合，使得第二齿轮43跟随第一齿轮34同步间歇转动，从而使得车轮4同步间歇转动，进而达到了在转鼓3转动一周后，车轮4转动36度，其他结构及载荷保持不变,进行该载荷状态下车轮4此面的第二次疲劳测试,如此往复，使得该载荷状态下共进行十次疲劳测试,通过六分力传感器9得到十个应力结果,用这十个应力结果模拟车轮4旋转一周的过程。
36.进一步的，加强机构包括有固定连接在承重板1上的第三支撑板13，第三支撑板13上开设有滑槽并通过该滑槽限位滑动连接有齿条45，第三转动杆42上固定连接有与齿条45间歇啮合的第二非完全齿轮44，齿条45上固定连接有承接杆46，承接杆46远离齿条45的一端开设有转槽并通过转槽与第三转动杆42转动连接。
37.在第二齿轮43转动时，第三转动杆42同步转动，从而其上的第二非完全齿轮44转动，由于齿条45与第二非完全齿轮44间歇啮合，使得齿条45下滑，从而承接杆46间歇下滑，从而第三转动杆42沿滑槽向下滑动，第二转动杆33沿弧形槽向下滑动，从而使得在第三转动杆42和第二转动杆33在下滑之后，第一齿轮34与第二齿轮43依旧啮合，以及第一非完全齿轮32与第一齿轮34依旧间歇啮合的效果。
38.通过第三转动杆42沿滑槽向下滑动，使得车轮4和轮胎41同步向下滑动，从而加大了对车轮4的荷载力,随后转动机构重复工作,从而获得该种荷载状态下十个应力结果，如此往复，从而获得每种载荷状态下车轮4一圈产生的损伤数值，随后根据载荷谱中所规定的不同载荷的施加次数不同,得到车轮4按照标准载荷谱加载一个完整循环后的损伤云图。
39.实施例二
40.与实施例一基本相同，更进一步的是，承重板1上设有用于对车轮4进行显微观察的观察机构，观察机构包括有固定连接在承重板1的两个第四支撑板14，每个第四支撑板14上均开设有两个转槽并通过两个该转槽定轴转动连接有第一螺杆6和第二螺杆7，第一螺杆6和第二螺杆7上分别固定连接有第三齿轮61和第四齿轮62，第三齿轮61和第四齿轮62啮合，第二螺杆7上固定连接有第二盘轮63。
41.更进一步的，观察机构还包括有第一锥形齿轮25和皮带65，第一锥形齿轮25固定连接在输出轴22的弧形轮廓上，第四支撑板14上开设有转槽并通过该转槽定轴转动连接有第四转动杆66，第四转动杆66上固定连接有与第一锥形齿轮25啮合的第二锥形齿轮67，第四转动杆66远离第二锥形齿轮67的一端固定连接有第一盘轮64，第一盘轮64通过皮带65与第二盘轮63传动连接。
42.更进一步的，观察机构还包括有支撑架15和弹簧54，支撑架15固定连接在两个第四支撑板14，支撑架15上开设有滑槽并通过该滑槽限位滑动连接有滑动块5，滑动块5上固定连接有支撑杆51，滑动块5上通过支撑杆51分别铰接有第一铰接块52和第二铰接块55，第二铰接块55远离支撑杆51的一端固定连接有连接块8，连接块8上开设有两个与第一螺杆6和第二螺杆7相适配的螺槽，第一铰接块52和连接块8上均固定连接有固定杆，弹簧54的两端分别与两个固定杆固定连接，连接块8的下表面与用于对车轮4进行观察的双向显微数码摄像头82固定连接。
43.更进一步的，观察机构还包括有固定连接在两个第四支撑板14上的支撑块16，两个支撑块16分别上固定连接有第一换向板71和第二换向板72，第一铰接块52上固定连接有与第一换向板71和第二换向板72配合进行换向的换向杆53。
44.在输出轴22转动时，其上的第一锥形齿轮25转动，由于第一锥形齿轮25与第二锥形齿轮67啮合，使得第二锥形齿轮67带动第四转动杆66转动，从而其上的第一盘轮64转动，由于第一盘轮64与第二盘轮63通过皮带65传动连接，使得第二盘轮63带动第二螺杆7转动，从而第二螺杆7上的第四齿轮62转动，由于第四齿轮62与第三齿轮61啮合，使得第三齿轮61带动第一螺杆6同步转动，由于连接块8上开设有两个与第一螺杆6和第二螺杆7相适配的螺槽，使得连接块8可跟随第一螺杆6和第二螺杆7滑动。
45.在连接块8与第一螺杆6适配时，连接块8向第一换向板71方向滑动，从而第二铰接块55带动支撑杆51同步向第一换向板71方向滑动，从而滑动块5和第一铰接块52同步向第一换向板71方向滑动，从而换向杆53同步向第一换向板71方向滑动，在换向杆53与第一换向板71接触后，换向杆53沿第一换向块的斜面方向滑动，从而使得换向杆53带动第一铰接块52以支撑杆51为圆心向第二螺杆7方向转动，随后弹簧54的弹力得以释放，使得连接块8与第一螺杆6脱离，与第二螺杆7相适配。
46.在连接块8与第一螺杆6适配时，连接块8向第二换向板72方向滑动，在换向杆53与第二换向板72接触后，换向杆53沿第二换向板72的斜面方向滑动，从而使得换向杆53带动第一铰接块52以支撑杆51为圆心向第一螺杆6方向转动，随后弹簧54的弹力得以释放，使得连接块8与第二螺杆7脱离，与第一螺杆6重新相适配，如此往复，使得连接块8在第一螺杆6和第二螺杆7两端往复滑动，从而在连接块8其上的双向显微数码摄像头82对车轮4的两面往复观察，双向显微数码摄像头82将画面传输至与其连接的计算机处，随后测试人员通过观察，可确认车轮4的损伤情况。
47.实施例三
48.与实施例二基本相同，更进一步的是，连接块8上设有用于对车轮4进行预损伤试验的撞击机构，撞击机构包括有固定连接在连接块8两端的两个承重杆81，两个承重杆81上分别固定连接有用于对车轮4进行撞击的第一撞击块83和第二撞击块84。
49.在连接块8与第一螺杆6脱离，与第二螺杆7相适配时，连接块8其上的第一撞击块83撞击在车轮4靠近第一螺杆6的一面上，在连接块8与第二螺杆7脱离，与第一螺杆6相适配时，连接块8其上的第二撞击块84撞击在车轮4靠近第二螺杆7的一面上，如此往复，达到了对车轮4进行预损伤撞击试验的效果。
50.工作原理：该一种高动态车轮双轴疲劳测试设备，使用时，首先在轮胎41安装在车轮4上，对轮胎41进行打气，随后将车轮4通过固定夹装机构与第三转动杆42连接，随后启动
电机2。
51.车轮4的固定夹装机构为需要机构，所以在此不做详细说明。
52.在启动电机2后，输出轴22同步转动，带动曲柄23转动，从而曲柄23上的连接杆24转动，由于曲柄23倾斜，使得转鼓3在转动的同时又往复摆动，从而与轮胎41在接触中，通过转鼓3在转动中的垂直反作用力对车轮4施加径向载荷，通过转鼓3在摆动中与轮胎41摩擦的反作用力对车轮4施加侧向载荷，同时通过转鼓3在转动的同时又往复摆动代替车轮4的自由倾斜角度，达到了车轮4受力状态更接近于车辆正常行驶，提高了车轮4所受到的真实载荷，从而可更加全面的考察车轮4疲劳性能的效果。
53.在曲柄23转动时，第一转动杆31同步转动，从而其上的第一非完全齿轮32同步和转动，由于第一非完全齿轮32与第一齿轮34间歇啮合，使得第一齿轮34间歇转动，由于第一齿轮34与第二齿轮43啮合，使得第二齿轮43跟随第一齿轮34同步间歇转动，从而使得车轮4同步间歇转动，进而达到了在转鼓3转动一周后，车轮4转动36度，其他结构及载荷保持不变,进行该载荷状态下车轮4此面的第二次疲劳测试,如此往复，使得该载荷状态下共进行十次疲劳测试,通过六分力传感器9得到十个应力结果,用这十个应力结果模拟车轮4旋转一周的过程。
54.在第二齿轮43转动时，第三转动杆42同步转动，从而其上的第二非完全齿轮44转动，由于齿条45与第二非完全齿轮44间歇啮合，使得齿条45下滑，从而承接杆46间歇下滑，从而第三转动杆42沿滑槽向下滑动，第二转动杆33沿弧形槽向下滑动，从而使得在第三转动杆42和第二转动杆33在下滑之后，第一齿轮34与第二齿轮43依旧啮合，以及第一非完全齿轮32与第一齿轮34依旧间歇啮合的效果。
55.通过第三转动杆42沿滑槽向下滑动，使得车轮4和轮胎41同步向下滑动，从而加大了对车轮4的荷载力,随后转动机构重复工作,从而获得该种荷载状态下十个应力结果，如此往复，从而获得每种载荷状态下车轮4一圈产生的损伤数值，随后根据载荷谱中所规定的不同载荷的施加次数不同,得到车轮4按照标准载荷谱加载一个完整循环后的损伤云图。
56.在输出轴22转动时，其上的第一锥形齿轮25转动，由于第一锥形齿轮25与第二锥形齿轮67啮合，使得第二锥形齿轮67带动第四转动杆66转动，从而其上的第一盘轮64转动，由于第一盘轮64与第二盘轮63通过皮带65传动连接，使得第二盘轮63带动第二螺杆7转动，从而第二螺杆7上的第四齿轮62转动，由于第四齿轮62与第三齿轮61啮合，使得第三齿轮61带动第一螺杆6同步转动，由于连接块8上开设有两个与第一螺杆6和第二螺杆7相适配的螺槽，使得连接块8可跟随第一螺杆6和第二螺杆7滑动。
57.在连接块8与第一螺杆6适配时，连接块8向第一换向板71方向滑动，从而第二铰接块55带动支撑杆51同步向第一换向板71方向滑动，从而滑动块5和第一铰接块52同步向第一换向板71方向滑动，从而换向杆53同步向第一换向板71方向滑动，在换向杆53与第一换向板71接触后，换向杆53沿第一换向块的斜面方向滑动，从而使得换向杆53带动第一铰接块52以支撑杆51为圆心向第二螺杆7方向转动，随后弹簧54的弹力得以释放，使得连接块8与第一螺杆6脱离，与第二螺杆7相适配。
58.在连接块8与第一螺杆6适配时，连接块8向第二换向板72方向滑动，在换向杆53与第二换向板72接触后，换向杆53沿第二换向板72的斜面方向滑动，从而使得换向杆53带动第一铰接块52以支撑杆51为圆心向第一螺杆6方向转动，随后弹簧54的弹力得以释放，使得
连接块8与第二螺杆7脱离，与第一螺杆6重新相适配，如此往复，使得连接块8在第一螺杆6和第二螺杆7两端往复滑动，从而在连接块8其上的双向显微数码摄像头82对车轮4的两面往复观察，双向显微数码摄像头82将画面传输至与其连接的计算机处，随后测试人员通过观察，可确认车轮4的损伤情况。
59.在连接块8与第一螺杆6脱离，与第二螺杆7相适配时，连接块8其上的第一撞击块83撞击在车轮4靠近第一螺杆6的一面上，在连接块8与第二螺杆7脱离，与第一螺杆6相适配时，连接块8其上的第二撞击块84撞击在车轮4靠近第二螺杆7的一面上，如此往复，达到了对车轮4进行预损伤撞击试验的效果。
60.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。