汽车四分之一模拟电磁悬架、机械激振器及其试验台的制作方法
汽车四分之一模拟电磁悬架、机械激振器及其试验台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽车四分之一悬架试验台，尤其涉及一种汽车四分之一模拟电磁悬架、机械激振器及其模拟电磁悬架试验台。
【背景技术】
[0002]目前，液压式主动悬架作动器已经广泛应用在高端乘用车和商用车上，但其缺点为成本较高、能耗大、结构复杂和附加装置(供油装置等)质量较大。
[0003]电磁式馈能型主动悬架可以回收由不平路面激励引起的振动能量，供主动减振之用，尤其是应用在电动汽车上，借助已有的转换电路及蓄能设备，利于能量的存储和再利用，正在成为馈能型悬架领域的研宄热点。
[0004]其中，采用“滚珠丝杠+馈能电机”式电磁作动器在悬架的直线运动与电机的旋转运动之间进行力和能量的转换，此类馈能悬架，在响应特性，定位精度，尺寸和馈能效率等方面均优于其它几种结构，是目前国内外学者研宄的最为深入和广泛使用的馈能悬架结构。无论是被动悬架还是主动悬架，都需要对减振器及减振弹簧的特性进行试验及性能评价。
[0005]汽车四分之一车辆模型是评价悬架性能、进行悬架优化设计和控制器开发最常用的模型，近几年，已见以汽车四分之一模型而制作的悬架试验台在试验室中使用。
[0006]然而，现有设计主要存在以下问题:
1、结构复杂；
2、采用质量块及弹簧代替车轮及车轮，而车轮的刚度不易测量，从而影响了试验精确度；
3、不能满足电磁式馈能型主动悬架的试验需要；
4、采用了价格昂贵的液压激振器。
【发明内容】
[0007]本发明为解决上述技术问题提供一种汽车四分之一模拟电磁悬架、机械激振器及其模拟电磁悬架试验台，能够满足电磁式馈能型主动悬架的试验需要，其结构简单、成本较低，且能够提高试验精度。
[0008]为解决上述技术问题，本发明提供一种模拟电磁悬架，包括:车身重块、滚珠丝杆轴承、卡簧、轴承座、弹簧支承套、滚珠丝杆、第一位移传感器、永磁无刷直流电机、滚珠丝杆螺母、螺母支架、减振弹簧支座、减振弹簧、阻尼力传感器；所述车身重块的中心处设置有通孔，所述轴承座通过螺栓固定安装于通孔位于车身重块上表面的一端，所述弹簧支承套安装于通孔位于车身重块下表面的一端；所述滚珠丝杆依次穿过弹簧支承套、通孔，通过滚珠丝杆轴承与轴承座连接；所述滚珠丝杆轴承通过上下两个卡簧轴向固定在轴承座上，使得滚珠丝杆不能轴向移动但可以转动，所述滚珠丝杆上端可以带动安装于车身重块上表面的第一位移传感器和永磁无刷直流电机转动；所述滚珠丝杆螺母套设于滚珠丝杆上并可在弹簧支承套限定的空间内沿滚珠丝杆做直线运动，所述滚珠丝杆螺母上设有螺母支架，所述阻尼力传感器上端连接螺母支架，下端连接减振弹簧支座；所述减振弹簧支座上面支承减振弹簧，下面通过导向轴、轮叉，压在车轮上；所述减振弹簧设于螺母支架外且其两端分别抵接弹費支承套、减振弹費支座。
[0009]进一步地，所述车身重块上表面设置有电机支架，所述永磁无刷直流电机安装于电机支架上，所述滚珠丝杆上端设置有第一传动齿轮，所述永磁无刷直流电机的输出轴设置有第二传动齿轮，通过所述第一传动齿轮与第二传动齿轮的啮合实现滚珠丝杆带动永磁无刷直流电机的转动。
[0010]进一步地，所述车身重块上表面设置有大带轮支承座和传感器支架，所述大带轮支承座上设有大带轮，所述车身重块上表面设置有大带轮支承座和传感器支架，所述大带轮支承座上设有大带轮，所述滚珠丝杆上端安装有小带轮，所述大带轮与小带轮通过传动带连接，所述第一位移传感器安装于传感器支架上，通过检测大带轮的角位移，计算出滚珠丝杆的角位移，同时计算出车身重块和车轮的相对位移。
[0011]本发明的模拟电磁悬架:通过设置车身重块模拟车身自重、在车身重块上设置滚珠丝杆、与滚珠丝杆套接的滚珠丝杆螺母、减振弹簧支座、减振弹簧、以及与滚珠丝杆相连接的永磁无刷直流电机等部件，使车轮与车身重块之间的相对直线移动可以通过滚珠丝杆机构转化为能带动永磁无刷直流电机的旋转运动，反之，永磁无刷直流电机可以在其控制器的控制下产生驱动力，对悬架产生主动的控制力，实现主动控制。
[0012]为解决上述技术问题，本发明还提供一种机械激振器，包括:摆架、轮胎托架、交流异步电机、曲柄、连杆、至少两个第一直线滚珠导轨和滑套；所述第一直线滚珠导轨分别设置于轮胎托架的两侧，所述滑套套设于第一直线滚珠导轨上，所述轮胎托架的两侧臂分别通过一横杆与滑套连接进而使得轮胎托架可沿第一直线滚珠导轨上下移动，所述摆架邻近第一直线滚珠导轨的两侧在其中间位置与轮胎托架的两侧臂轴连接，所述曲柄的一端连接交流异步电机的前端、另一端与连杆的一端连接，所述连杆的另一端与摆架连接。
[0013]进一步地，所述曲柄上设置有多个连接部进而可选择性地与连杆进行连接，所述轮胎托架上安装有压力传感器；所述第一直线滚珠导轨数量为三个，其中两个所述第一直线滚珠导轨用于与轮胎托架连接以使得轮胎托架可以沿其上下移动，另一所述第一直线滚珠导轨上设置有第二位移传感器，所述第二位移传感器通过一横杆与其中之一的滑套连接进而检测轮胎托架的位移。
[0014]进一步地，所述机械激振器还包括支点支架、丝杆机构以及步进电机，所述支点支架安装于丝杆机构上并可相对于丝杆机构直线运动，所述步进电机的输出轴与丝杆机构连接以驱动丝杆机构转动进而带动支点支架直线运动，所述支点支架设置于摆架远离连杆的一端，其中，所述支点支架上设置有支点轴以支撑摆架。
[0015]进一步地，所述支点支架上间隔设置有多个安装部，所述支点轴可拆卸地且可选择性地安装于任一安装部。
[0016]本发明的机械激振器:通过设置交流异步电机、曲柄、连杆、轮胎托架、摆架等部件，能够利用杠杆原理实现路面对车轮垂向振动的模拟，并且，其采用机械方式模拟垂向振动，结构简单、成本较低。
[0017]为解决上述技术问题，本发明还提供一种模拟电磁悬架试验台，包括:机架；安装于所述机架上的如上述任一项实施方式所述的模拟电磁悬架和如上述任一项实施方式所述的机械激振器；所述模拟电磁悬架试验台还包括可拆卸安装于模拟电磁悬架的车轮组件，其中，所述车轮组件包括导向轴、轮叉以及车轮，所述轮叉与所述导向轴固定连接，所述导向轴安装于模拟电磁悬架的直线滚珠轴承内并可在其内轴向运动，所述车轮安装于轮叉上并抵接设置于机械激振器的轮胎托架上。
[0018]进一步地，所述机架上设置有多个第二直线滚珠导轨，所述第二直线滚珠导轨均穿设车身重块，并且，各所述第二直线滚珠导轨顶部通过一导轨连接架连接成一体。
[0019]进一步地，所述车身重块上安装有用于测量车身重块加速度的第一加速度传感器，所述减振弹簧支座上安装有用于测量车轮加速度的第二加速度传感器；所述机架上还设置有第一滑轨，所述车身重块设有第一延伸臂，所述第一延伸臂套设于第一滑轨上，所述第一延伸臂上安装有用于测量车身重块位移的第三位移传感器；所述机架上还设置有第二滑轨，所述减振弹簧支座上设有第二延伸臂，所述第二延伸臂套设于第二滑轨上，所述第二延伸臂上安装有用于测量车轮位移的第四位移传感器。
[0020]本发明的汽车四分之一模拟电磁悬架试验台:模拟电磁悬架及机械激振器安装于机架上，整个试验台为整体框架结构，牢固可靠；采用基于杠杆原理的机械激振器，相对于液压激振器，成本较低；并且，保留了车轮(包括轮胎)这一非簧载质量，能够测量车轮的刚度，提高了试验精确度，同时，采用了直线滚珠导轨结构，减少了簧载质量与非簧载质量之间的摩擦力，使得试验结果更接近实际悬架振动情况；另外，设置与滚珠丝杆相关联的永磁无刷直流电机，能够满足电磁式馈能型主动悬架的试验需要。
【附图说明】
[0021]图1是本发明模拟电磁悬架试验台实施方式的主视图。
[0022]图2是图1所示模拟电磁悬架试验台的侧视图。
[0023]图3是图1所示模拟电磁悬架试验台中模拟电磁悬架的主视图。
[0024]图4是图1所示模拟电磁悬架试验台中机械激振器的示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。
[0026]请结合图1至 图4进行参阅，本发明提供一种汽车四分之一模拟电磁悬架试验台，包括:机架I ;安装于机架I上的模拟电磁悬架110和机械激振器111。
[0027]具体而言，请参阅图3，该模拟电磁悬架110用于减振性能测试，其包括:车身重块
8、滚珠丝杆轴承43、卡簧44、轴承座42、弹簧支承套34、滚珠丝杆33、第一位移传感器9、永磁无刷直流电机39、滚珠丝杆螺母32、螺母支架31、减振弹簧支座28、减振弹簧30、阻尼力传感器29。
[0028]其中，车身重块8用于模拟车身自重，其中心位置处设置有一通孔，轴承座42通过螺栓固定安装于通孔位于车身重块上表面的一端，弹簧支承套34安装于通孔位于车身重块8下表面的一端。滚珠丝杆33依次穿过弹簧支承套34、通孔，通过滚珠丝杆轴承43与轴承座42连接；滚珠丝杆轴承43通过上下两个卡簧44轴向固定在轴承座上，滚珠丝杆33不能轴向移动但可以转动，滚珠丝杆33上端可以带动安装于车身重块8上表面的第一位移传感器9和永磁无刷直流电机39转动。滚珠丝杆螺母32套设于滚珠丝杆33上并可在弹簧支承套34限定的空间内沿滚珠丝杆33做直线运动，滚珠丝杆螺母32上一体成型或可拆卸地设置有一个螺母支架31，阻尼力传感器29上端连接螺母支架31，下端连接减振弹簧支座28。减振弹簧支座28上面还支承减振弹簧30，下面通过导向轴26、轮叉16，压在车轮17上，该减振弹簧支座28是借助车身重块8压在导向轴26上，运动过程中不会与导向轴26分离。减振弹簧30设于螺母支架31外且其两端分别抵接弹簧支承套34、减振弹簧支座28。
[0029]在一具体应用实施方式中，车身重块8上表面设置有一个电机支架41，永磁无刷直流电机39具体安装于电机支架41上。滚珠丝杆33上端设置有第一传动齿轮，永磁无刷直流电机39的输出轴设置有第二传动齿轮，通过第一传动齿轮与第二传动齿轮的啮合实现滚珠丝杆33带动永磁无刷直流电机39的转动。
[0030]进一步地，车身重块8上表面还设置有大带轮支承座35和传感器支架，大带轮支承座35上设有大带轮36，滚珠丝杆33上端安装有小带轮38，大带轮36与小带轮38通过传动带37连接，第一位移传感器9安装于传感器支架上，通过检测大带轮36的角位移，计算出滚珠丝杆33的角位移，同时计算出车身重块8和车轮17的相对位移。其中，通过大带轮36、小带轮38及传动带37的传动配合，能够改变传动比，使第一位移传感器9的运动不超过一圈，便于相应角位移数据的采集。
[0031]请结合图2和图4进行参阅，该机械激振器111用于为模拟车轮17的垂向跳动创造条件进而方便后续模拟电磁悬架110的减振测试，其包括:摆架2、轮胎托架20、交流异步电机5、曲柄4、连杆3、至少两个第一直线滚珠导轨18和滑套180 ;第一直线滚珠导轨18分别设置于轮胎托架20的两侧，滑套180套设于第一直线滚珠导轨18上，轮胎托架20的两侧臂分别通过一横杆181与滑套180连接进而使得轮胎托架20可沿第一直线滚珠导轨18上下移动，摆架2邻近第一直线滚珠导轨18的两侧在其中间位置与轮胎托架20的两侧臂轴连接，曲柄4的一端连接交流异步电机5的前端、另一端与连杆3的一端连接，连杆3的另一端与摆架2连接。该轮胎托架20上安装有用于测量车轮17对轮胎托架20压力的压力传感器24。
[0032]该交流异步电机5的后端设置有飞轮6，飞轮6由于惯性作用可以储存能量和放出能量，有助于轮胎托架20的平稳垂向跳动进而更好模拟路面条件。
[0033]进一步地，模拟电磁悬架试验台还包括可拆卸安装于模拟电磁悬架110的车轮组件，其中，车轮组件包括导向轴26、轮叉16以及车轮17，轮叉16与导向轴26固定连接，导向轴26安装于模拟电磁悬架110的直线滚珠轴承27内并可在其内轴向运动，车轮17安装于轮叉16上并抵接设置于机械激振器111的轮胎托架20上。
[0034]在一优选实施方式中，可以在曲柄4上设置多个连接部，以可选择性地与连杆3进行连接，通过将连杆3连接至不同的连接部，可以实现路面对车轮17幅值的模拟。
[0035]在一优选实施方式中，机械激振器111还包括支点支架22、丝杆机构21以及步进电机19。其中，支点支架22安装于丝杆机构21上并可相对于丝杆机构21直线运动，步进电机19的输出轴与丝杆机构21连接以驱动丝杆机构21转动进而带动支点支架22直线运动，支点支架22设置于摆架2远离连杆3的一端，其中，支点支架22上设置有支点轴23以支撑摆架2。通过歩进电机驱动丝杆机构21进而改变支点轴23的位置以改变路面对车轮17作用的幅值，其自动化水平较高，且省时省力。
[0036]当然，还可以通过在支点支架22上间隔设置多个安装部，支点轴23可拆卸地且可选择性地安装于任一安装部，进而以人工的方式改变支点轴23的位置而改变路面对车轮17作用的幅值。
[0037]具体而言，第一直线滚珠导轨18数量设置为三个，其中两个第一直线滚珠导轨18用于与轮胎托架20连接以使得轮胎托架20可以沿其上下移动，另一第一直线滚珠导轨18上设置有第二位移传感器25，第二位移传感器25通过一横杆182与其中之一的滑套180连接进而测量轮胎托架20的位移(即路面位移)。
[0038]在一具体应用实施方式中，机架I上设置有多个第二直线滚珠导轨7，第二直线滚珠导轨7均穿设车身重块8，并且，各第二直线滚珠导轨7顶部通过一导轨连接架10连接成一体。举例而言，车身重块8为方形结构，第二直线滚珠导轨7的数量为四个，各第二直线滚珠导轨7呈方形排列且均匀分布于车身重块8上，使得车身重块8在上下移动过程中车身重块8的各区域能够同步、同位移量移动。
[0039]车身重块8上安装有用于测量车身重块8加速度的第一加速度传感器12，减振弹簧支座28上安装有用于测量车轮17加速度的第二加速度传感器15 ;机架I上还设置有第一滑轨101，车身重块8设有第一延伸臂81，第一延伸臂81套设于第一滑轨101上，第一延伸臂81上安装有用于测量车身重块8位移的第三位移传感器13 ;机架I上还设置有第二滑轨102，减振弹簧支座28上设有第二延伸臂281，第二延伸臂281套设于第二滑轨102上，第二延伸臂281上安装有用于测量车轮17位移的第四位移传感器14。
[0040]本发明实施方式的模拟电磁悬架试验台的工作原理为:
机械激振器111中，交流异步电机5可根据需要在其控制器的驱动下，随机改变频率以模拟路面对车轮17的作用频率，交流异步电机5前端(输出轴)带动曲柄4转动，曲柄4通过连杆3进而带动摆架2作上下运动。整个摆架2相当于一个杠杆装置，摆架2在中间左右位置与轮胎托架20轴连接，因为轮胎托架20受到直线滚珠导轨18的约束只能做垂直地面的上下运动，所以轮胎托架20相当于路面支承车轮17的垂向跳动，支点(由支点轴23实现)能根据需要随时左右移动，这样就可以随时改变路面对车轮17作用的振幅。该支点轴23安装在支点支架22上，由步进电机19通过驱动丝杆机构21转动进而带动支点支架22而一起移动以实现支点的左右移动。车轮17与轮胎托架20之间通过安装的车轮压力传感器24实现测量所模拟的车轮与地面之间的压力。另外，也可以通过改变曲柄4与连杆3的连接位置(即改变曲柄4半径的大小)也可改变路面对车轮17作用的幅值。
[0041]进一步地，当车轮17上下跳动时，带动导向轴26沿模拟电磁悬架110中的直线滚珠轴承27上下运动，继而带动减振弹簧支座28和减振弹簧30作上下运动，当减振弹簧30下端上下运动时，由于车身重块8的惯性影响，减振弹簧30的上端和车身重块8 一起开始滞后于下端的运动，从而使减振弹簧30有压缩和伸长现象。此时，滚珠丝杆螺母32相对于减振弹簧30上端有相对直线运动，这样就使滚珠丝杆33发生转动，滚珠丝杆33上端又通过传动齿轮对40带动永磁无刷直流电机39转动而发电，使之阻碍减振弹簧30的伸缩运动，起到减振器的作用。反之，永磁无刷直流电机39可以在其控制器的控制下产生驱动力，对悬架产生主动的控制力，实现主动控制。此外，滚珠丝杆33通过带动小带轮38、传动带37、大带轮36进而使第一位移传感器9转动，即可以计算出减振弹簧30的压缩量即车身重块8与车轮17的相对位移。另外，通过 安装在减振弹簧支座28和螺母支架31之间的阻尼力传感器29，可以测量瞬时的阻尼力。第一加速度传感器12和第三位移传感器13分别测量簧载质量的加速度和位移，第二加速度传感器15和第四位移传感器14分别测量非簧载质量的加速度和位移。
[0042]当然，可以将各传感器检测到的振动信号(包括各位移信号和各加速度信号)输入E⑶控制单元，E⑶控制单元经过分析、判断后，按照控制策略实时控制电磁执行器的作动力(即永磁无刷直流电机39的电动、发电状态)，以主动地缓冲和衰减车身的振动和冲击，同时将产生的电能进行回收再利用。
[0043]车身重块8沿着直线滚珠导轨7，导向轴26沿直线滚珠轴承27上下运动，减少了簧载质量与非簧载质量之间的摩擦力，使得试验结果更接近实际悬架振动情况。此外拆下导轨连接架10，可以根据需要选择不同质量的车身重块，同样也可以根据需要选择不同刚度的减振弹簧。整个试验台采用了整体式的框架结构，更牢固可靠。
[0044]只要稍加改变模拟电磁悬架的结构，此模拟电磁悬架试验台同样适用于对普通被动悬架的检测试验，用途灵活。
[0045]综上所述，本发明的汽车四分之一模拟电磁悬架试验台，具有以下有益效果:
(I)模拟电磁悬架及机械激振器安装于机架上，整个试验台为整体框架结构，牢固可
A+-.与巨O
[0046](2)采用基于杠杆原理的机械激振器，相对于液压激振器，成本较低，且贴近实际。
[0047](3)保留了车轮(包括轮胎)这一非簧载质量，能测量车轮的刚度，提高了试验精确度，并采用了直线滚珠导轨结构，减少了簧载质量与非簧载质量之间的摩擦力，使得试验结果更接近实际悬架振动情况。
[0048](4)设置与滚珠丝杆相关联的永磁无刷直流电机，能够满足电磁式馈能型主动悬架的试验需要；并可以通过简单改变该模拟电磁悬架的结构，满足普通被动悬架的试验需要，其用途较灵活。
[0049]本发明还提供一种如上述任意一项实施方式所述的模拟电磁悬架。具体请参阅前文，此处不再一一赘述。
[0050]同时，本发明还提供如上述任意一项实施方式所述的机械激振器。具体请参阅前文，此处亦不再一一赘述。
[0051]以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种汽车四分之一模拟电磁悬架，其特征在于，包括: 车身重块、滚珠丝杆轴承、卡簧、轴承座、弹簧支承套、滚珠丝杆、第一位移传感器、永磁无刷直流电机、滚珠丝杆螺母、螺母支架、减振弹簧支座、减振弹簧、阻尼力传感器； 所述车身重块的中心处设置有通孔，所述轴承座通过螺栓固定安装于通孔位于车身重块上表面的一端，所述弹簧支承套安装于通孔位于车身重块下表面的一端；所述滚珠丝杆依次穿过弹簧支承套、通孔，通过滚珠丝杆轴承与轴承座连接；所述滚珠丝杆轴承通过上下两个卡簧轴向固定在轴承座上，使得滚珠丝杆不能轴向移动但可以转动，所述滚珠丝杆上端可以带动安装于车身重块上表面的第一位移传感器和永磁无刷直流电机转动；所述滚珠丝杆螺母套设于滚珠丝杆上并可在弹簧支承套限定的空间内沿滚珠丝杆做直线运动，所述滚珠丝杆螺母上设有螺母支架，所述阻尼力传感器上端连接螺母支架，下端连接减振弹簧支座；所述减振弹簧支座上面支承减振弹簧，下面通过导向轴、轮叉，压在车轮上；所述减振弹簧设于螺母支架外且其两端分别抵接弹簧支承套、减振弹簧支座。2.根据权利要求1所述的汽车四分之一模拟电磁悬架，其特征在于: 所述车身重块上表面设置有电机支架，所述永磁无刷直流电机安装于电机支架上，所述滚珠丝杆上端设置有第一传动齿轮，所述永磁无刷直流电机的输出轴设置有第二传动齿轮，通过所述第一传动齿轮与第二传动齿轮的啮合实现滚珠丝杆带动永磁无刷直流电机的转动。3.根据权利要求1所述的汽车四分之一模拟电磁悬架，其特征在于: 所述车身重块上表面设置有大带轮支承座和传感器支架，所述大带轮支承座上设有大带轮，所述滚珠丝杆上端安装有小带轮，所述大带轮与小带轮通过传动带连接，所述第一位移传感器安装于传感器支架上，通过检测大带轮的角位移，计算出滚珠丝杆的角位移，同时计算出车身重块和车轮的相对位移。4.一种机械激振器，其特征在于，包括: 摆架、轮胎托架、交流异步电机、曲柄、连杆、至少两个第一直线滚珠导轨和滑套； 所述第一直线滚珠导轨分别设置于轮胎托架的两侧，所述滑套套设于第一直线滚珠导轨上，所述轮胎托架的两侧臂分别通过一横杆与滑套连接进而使得轮胎托架可沿第一直线滚珠导轨上下移动，所述摆架邻近第一直线滚珠导轨的两侧在其中间位置与轮胎托架的两侧臂轴连接，所述曲柄的一端连接交流异步电机的前端、另一端与连杆的一端连接，所述连杆的另一端与摆架连接。5.根据权利要求4所述的机械激振器，其特征在于: 所述曲柄上设置有多个连接部进而可选择性地与连杆进行连接，所述轮胎托架上安装有压力传感器； 所述第一直线滚珠导轨数量为三个，其中两个所述第一直线滚珠导轨用于与轮胎托架连接以使得轮胎托架可以沿其上下移动，另一所述第一直线滚珠导轨上设置有第二位移传感器，所述第二位移传感器通过一横杆与其中之一的滑套连接进而检测轮胎托架的位移。6.根据权利要求4所述的机械激振器，其特征在于: 所述机械激振器还包括支点支架、丝杆机构以及步进电机，所述支点支架安装于丝杆机构上并可相对于丝杆机构直线运动，所述步进电机的输出轴与丝杆机构连接以驱动丝杆机构转动进而带动支点支架直线运动，所述支点支架设置于摆架远离连杆的一端，其中，所述支点支架上设置有支点轴以支撑摆架。7.根据权利要求4所述的机械激振器，其特征在于: 所述支点支架上间隔设置有多个安装部，所述支点轴可拆卸地且可选择性地安装于任一安装部。8.一种模拟电磁悬架试验台，其特征在于，包括: 机架； 安装于所述机架上的如权利要求1-3任一项所述的汽车四分之一模拟电磁悬架和如权利要求4-7任一项所述的机械激振器； 所述模拟电磁悬架试验台还包括可拆卸安装于模拟电磁悬架的车轮组件，其中，所述车轮组件包括导向轴、轮叉以及车轮，所述轮叉与所述导向轴固定连接，所述导向轴安装于模拟电磁悬架的直线滚珠轴承内并可在其内轴向运动，所述车轮安装于轮叉上并抵接设置于机械激振器的轮胎托架上。9.根据权利要求8所述的模拟电磁悬架试验台，其特征在于: 所述机架上设置有多个第二直线滚珠导轨，所述第二直线滚珠导轨均穿设车身重块，并且，各所述第二直线滚珠导轨顶部通过一导轨连接架连接成一体。10.根据权利要求8所述的模拟电磁悬架试验台，其特征在于: 所述车身重块上安装有用于测量车身重块加速度的第一加速度传感器，所述减振弹簧支座上安装有用于测量车轮加速度的第二加速度传感器； 所述机架上还设置有第一滑轨，所述车身重块设有第一延伸臂，所述第一延伸臂套设于第一滑轨上，所述第一延伸臂上安装有用于测量车身重块位移的第三位移传感器； 所述机架上还设置有第二滑轨，所述减振弹簧支座上设有第二延伸臂，所述第二延伸臂套设于第二滑轨上，所述第二延伸臂上安装有用于测量车轮位移的第四位移传感器。
【专利摘要】本发明公开了一种汽车四分之一模拟电磁悬架、机械激振器及电磁悬架试验台。该模拟电磁悬架中，滚珠丝杆依次穿过弹簧支承套、通孔，通过滚珠丝杆轴承及轴承座与车身重块相连接；滚珠丝杆上端可以带动安装于车身重块上表面的第一位移传感器和永磁无刷直流电机转动；滚珠丝杆螺母依次通过螺母支架、阻尼力传感器、减振弹簧支座、导向轴、轮叉与车轮连接；机械激振器可以对车轮施加不同频率及振幅的垂向激励，车轮与车身重块之间的相对直线移动可以通过滚珠丝杆机构转化为能带动永磁无刷直流电机的旋转运动。通过上述实施方式，能满足电磁式馈能型主动悬架的试验需要，其结构简单、成本较低，能提高试验精度。
【IPC分类】G01M17/04
【公开号】CN104897420
【申请号】CN201510249294
【发明人】邓志君, 任少云, 梁松峰, 董铸荣, 韩承伟, 贺萍
【申请人】深圳职业技术学院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月15日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽车四分之一悬架试验台，尤其涉及一种汽车四分之一模拟电磁悬架、机械激振器及其模拟电磁悬架试验台。
【背景技术】
[0002]目前，液压式主动悬架作动器已经广泛应用在高端乘用车和商用车上，但其缺点为成本较高、能耗大、结构复杂和附加装置(供油装置等)质量较大。
[0003]电磁式馈能型主动悬架可以回收由不平路面激励引起的振动能量，供主动减振之用，尤其是应用在电动汽车上，借助已有的转换电路及蓄能设备，利于能量的存储和再利用，正在成为馈能型悬架领域的研宄热点。
[0004]其中，采用“滚珠丝杠+馈能电机”式电磁作动器在悬架的直线运动与电机的旋转运动之间进行力和能量的转换，此类馈能悬架，在响应特性，定位精度，尺寸和馈能效率等方面均优于其它几种结构，是目前国内外学者研宄的最为深入和广泛使用的馈能悬架结构。无论是被动悬架还是主动悬架，都需要对减振器及减振弹簧的特性进行试验及性能评价。
[0005]汽车四分之一车辆模型是评价悬架性能、进行悬架优化设计和控制器开发最常用的模型，近几年，已见以汽车四分之一模型而制作的悬架试验台在试验室中使用。
[0006]然而，现有设计主要存在以下问题:
1、结构复杂；
2、采用质量块及弹簧代替车轮及车轮，而车轮的刚度不易测量，从而影响了试验精确度；
3、不能满足电磁式馈能型主动悬架的试验需要；
4、采用了价格昂贵的液压激振器。
【发明内容】
[0007]本发明为解决上述技术问题提供一种汽车四分之一模拟电磁悬架、机械激振器及其模拟电磁悬架试验台，能够满足电磁式馈能型主动悬架的试验需要，其结构简单、成本较低，且能够提高试验精度。
[0008]为解决上述技术问题，本发明提供一种模拟电磁悬架，包括:车身重块、滚珠丝杆轴承、卡簧、轴承座、弹簧支承套、滚珠丝杆、第一位移传感器、永磁无刷直流电机、滚珠丝杆螺母、螺母支架、减振弹簧支座、减振弹簧、阻尼力传感器；所述车身重块的中心处设置有通孔，所述轴承座通过螺栓固定安装于通孔位于车身重块上表面的一端，所述弹簧支承套安装于通孔位于车身重块下表面的一端；所述滚珠丝杆依次穿过弹簧支承套、通孔，通过滚珠丝杆轴承与轴承座连接；所述滚珠丝杆轴承通过上下两个卡簧轴向固定在轴承座上，使得滚珠丝杆不能轴向移动但可以转动，所述滚珠丝杆上端可以带动安装于车身重块上表面的第一位移传感器和永磁无刷直流电机转动；所述滚珠丝杆螺母套设于滚珠丝杆上并可在弹簧支承套限定的空间内沿滚珠丝杆做直线运动，所述滚珠丝杆螺母上设有螺母支架，所述阻尼力传感器上端连接螺母支架，下端连接减振弹簧支座；所述减振弹簧支座上面支承减振弹簧，下面通过导向轴、轮叉，压在车轮上；所述减振弹簧设于螺母支架外且其两端分别抵接弹費支承套、减振弹費支座。
[0009]进一步地，所述车身重块上表面设置有电机支架，所述永磁无刷直流电机安装于电机支架上，所述滚珠丝杆上端设置有第一传动齿轮，所述永磁无刷直流电机的输出轴设置有第二传动齿轮，通过所述第一传动齿轮与第二传动齿轮的啮合实现滚珠丝杆带动永磁无刷直流电机的转动。
[0010]进一步地，所述车身重块上表面设置有大带轮支承座和传感器支架，所述大带轮支承座上设有大带轮，所述车身重块上表面设置有大带轮支承座和传感器支架，所述大带轮支承座上设有大带轮，所述滚珠丝杆上端安装有小带轮，所述大带轮与小带轮通过传动带连接，所述第一位移传感器安装于传感器支架上，通过检测大带轮的角位移，计算出滚珠丝杆的角位移，同时计算出车身重块和车轮的相对位移。
[0011]本发明的模拟电磁悬架:通过设置车身重块模拟车身自重、在车身重块上设置滚珠丝杆、与滚珠丝杆套接的滚珠丝杆螺母、减振弹簧支座、减振弹簧、以及与滚珠丝杆相连接的永磁无刷直流电机等部件，使车轮与车身重块之间的相对直线移动可以通过滚珠丝杆机构转化为能带动永磁无刷直流电机的旋转运动，反之，永磁无刷直流电机可以在其控制器的控制下产生驱动力，对悬架产生主动的控制力，实现主动控制。
[0012]为解决上述技术问题，本发明还提供一种机械激振器，包括:摆架、轮胎托架、交流异步电机、曲柄、连杆、至少两个第一直线滚珠导轨和滑套；所述第一直线滚珠导轨分别设置于轮胎托架的两侧，所述滑套套设于第一直线滚珠导轨上，所述轮胎托架的两侧臂分别通过一横杆与滑套连接进而使得轮胎托架可沿第一直线滚珠导轨上下移动，所述摆架邻近第一直线滚珠导轨的两侧在其中间位置与轮胎托架的两侧臂轴连接，所述曲柄的一端连接交流异步电机的前端、另一端与连杆的一端连接，所述连杆的另一端与摆架连接。
[0013]进一步地，所述曲柄上设置有多个连接部进而可选择性地与连杆进行连接，所述轮胎托架上安装有压力传感器；所述第一直线滚珠导轨数量为三个，其中两个所述第一直线滚珠导轨用于与轮胎托架连接以使得轮胎托架可以沿其上下移动，另一所述第一直线滚珠导轨上设置有第二位移传感器，所述第二位移传感器通过一横杆与其中之一的滑套连接进而检测轮胎托架的位移。
[0014]进一步地，所述机械激振器还包括支点支架、丝杆机构以及步进电机，所述支点支架安装于丝杆机构上并可相对于丝杆机构直线运动，所述步进电机的输出轴与丝杆机构连接以驱动丝杆机构转动进而带动支点支架直线运动，所述支点支架设置于摆架远离连杆的一端，其中，所述支点支架上设置有支点轴以支撑摆架。
[0015]进一步地，所述支点支架上间隔设置有多个安装部，所述支点轴可拆卸地且可选择性地安装于任一安装部。
[0016]本发明的机械激振器:通过设置交流异步电机、曲柄、连杆、轮胎托架、摆架等部件，能够利用杠杆原理实现路面对车轮垂向振动的模拟，并且，其采用机械方式模拟垂向振动，结构简单、成本较低。
[0017]为解决上述技术问题，本发明还提供一种模拟电磁悬架试验台，包括:机架；安装于所述机架上的如上述任一项实施方式所述的模拟电磁悬架和如上述任一项实施方式所述的机械激振器；所述模拟电磁悬架试验台还包括可拆卸安装于模拟电磁悬架的车轮组件，其中，所述车轮组件包括导向轴、轮叉以及车轮，所述轮叉与所述导向轴固定连接，所述导向轴安装于模拟电磁悬架的直线滚珠轴承内并可在其内轴向运动，所述车轮安装于轮叉上并抵接设置于机械激振器的轮胎托架上。
[0018]进一步地，所述机架上设置有多个第二直线滚珠导轨，所述第二直线滚珠导轨均穿设车身重块，并且，各所述第二直线滚珠导轨顶部通过一导轨连接架连接成一体。
[0019]进一步地，所述车身重块上安装有用于测量车身重块加速度的第一加速度传感器，所述减振弹簧支座上安装有用于测量车轮加速度的第二加速度传感器；所述机架上还设置有第一滑轨，所述车身重块设有第一延伸臂，所述第一延伸臂套设于第一滑轨上，所述第一延伸臂上安装有用于测量车身重块位移的第三位移传感器；所述机架上还设置有第二滑轨，所述减振弹簧支座上设有第二延伸臂，所述第二延伸臂套设于第二滑轨上，所述第二延伸臂上安装有用于测量车轮位移的第四位移传感器。
[0020]本发明的汽车四分之一模拟电磁悬架试验台:模拟电磁悬架及机械激振器安装于机架上，整个试验台为整体框架结构，牢固可靠；采用基于杠杆原理的机械激振器，相对于液压激振器，成本较低；并且，保留了车轮(包括轮胎)这一非簧载质量，能够测量车轮的刚度，提高了试验精确度，同时，采用了直线滚珠导轨结构，减少了簧载质量与非簧载质量之间的摩擦力，使得试验结果更接近实际悬架振动情况；另外，设置与滚珠丝杆相关联的永磁无刷直流电机，能够满足电磁式馈能型主动悬架的试验需要。
【附图说明】
[0021]图1是本发明模拟电磁悬架试验台实施方式的主视图。
[0022]图2是图1所示模拟电磁悬架试验台的侧视图。
[0023]图3是图1所示模拟电磁悬架试验台中模拟电磁悬架的主视图。
[0024]图4是图1所示模拟电磁悬架试验台中机械激振器的示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。
[0026]请结合图1至 图4进行参阅，本发明提供一种汽车四分之一模拟电磁悬架试验台，包括:机架I ;安装于机架I上的模拟电磁悬架110和机械激振器111。
[0027]具体而言，请参阅图3，该模拟电磁悬架110用于减振性能测试，其包括:车身重块
8、滚珠丝杆轴承43、卡簧44、轴承座42、弹簧支承套34、滚珠丝杆33、第一位移传感器9、永磁无刷直流电机39、滚珠丝杆螺母32、螺母支架31、减振弹簧支座28、减振弹簧30、阻尼力传感器29。
[0028]其中，车身重块8用于模拟车身自重，其中心位置处设置有一通孔，轴承座42通过螺栓固定安装于通孔位于车身重块上表面的一端，弹簧支承套34安装于通孔位于车身重块8下表面的一端。滚珠丝杆33依次穿过弹簧支承套34、通孔，通过滚珠丝杆轴承43与轴承座42连接；滚珠丝杆轴承43通过上下两个卡簧44轴向固定在轴承座上，滚珠丝杆33不能轴向移动但可以转动，滚珠丝杆33上端可以带动安装于车身重块8上表面的第一位移传感器9和永磁无刷直流电机39转动。滚珠丝杆螺母32套设于滚珠丝杆33上并可在弹簧支承套34限定的空间内沿滚珠丝杆33做直线运动，滚珠丝杆螺母32上一体成型或可拆卸地设置有一个螺母支架31，阻尼力传感器29上端连接螺母支架31，下端连接减振弹簧支座28。减振弹簧支座28上面还支承减振弹簧30，下面通过导向轴26、轮叉16，压在车轮17上，该减振弹簧支座28是借助车身重块8压在导向轴26上，运动过程中不会与导向轴26分离。减振弹簧30设于螺母支架31外且其两端分别抵接弹簧支承套34、减振弹簧支座28。
[0029]在一具体应用实施方式中，车身重块8上表面设置有一个电机支架41，永磁无刷直流电机39具体安装于电机支架41上。滚珠丝杆33上端设置有第一传动齿轮，永磁无刷直流电机39的输出轴设置有第二传动齿轮，通过第一传动齿轮与第二传动齿轮的啮合实现滚珠丝杆33带动永磁无刷直流电机39的转动。
[0030]进一步地，车身重块8上表面还设置有大带轮支承座35和传感器支架，大带轮支承座35上设有大带轮36，滚珠丝杆33上端安装有小带轮38，大带轮36与小带轮38通过传动带37连接，第一位移传感器9安装于传感器支架上，通过检测大带轮36的角位移，计算出滚珠丝杆33的角位移，同时计算出车身重块8和车轮17的相对位移。其中，通过大带轮36、小带轮38及传动带37的传动配合，能够改变传动比，使第一位移传感器9的运动不超过一圈，便于相应角位移数据的采集。
[0031]请结合图2和图4进行参阅，该机械激振器111用于为模拟车轮17的垂向跳动创造条件进而方便后续模拟电磁悬架110的减振测试，其包括:摆架2、轮胎托架20、交流异步电机5、曲柄4、连杆3、至少两个第一直线滚珠导轨18和滑套180 ;第一直线滚珠导轨18分别设置于轮胎托架20的两侧，滑套180套设于第一直线滚珠导轨18上，轮胎托架20的两侧臂分别通过一横杆181与滑套180连接进而使得轮胎托架20可沿第一直线滚珠导轨18上下移动，摆架2邻近第一直线滚珠导轨18的两侧在其中间位置与轮胎托架20的两侧臂轴连接，曲柄4的一端连接交流异步电机5的前端、另一端与连杆3的一端连接，连杆3的另一端与摆架2连接。该轮胎托架20上安装有用于测量车轮17对轮胎托架20压力的压力传感器24。
[0032]该交流异步电机5的后端设置有飞轮6，飞轮6由于惯性作用可以储存能量和放出能量，有助于轮胎托架20的平稳垂向跳动进而更好模拟路面条件。
[0033]进一步地，模拟电磁悬架试验台还包括可拆卸安装于模拟电磁悬架110的车轮组件，其中，车轮组件包括导向轴26、轮叉16以及车轮17，轮叉16与导向轴26固定连接，导向轴26安装于模拟电磁悬架110的直线滚珠轴承27内并可在其内轴向运动，车轮17安装于轮叉16上并抵接设置于机械激振器111的轮胎托架20上。
[0034]在一优选实施方式中，可以在曲柄4上设置多个连接部，以可选择性地与连杆3进行连接，通过将连杆3连接至不同的连接部，可以实现路面对车轮17幅值的模拟。
[0035]在一优选实施方式中，机械激振器111还包括支点支架22、丝杆机构21以及步进电机19。其中，支点支架22安装于丝杆机构21上并可相对于丝杆机构21直线运动，步进电机19的输出轴与丝杆机构21连接以驱动丝杆机构21转动进而带动支点支架22直线运动，支点支架22设置于摆架2远离连杆3的一端，其中，支点支架22上设置有支点轴23以支撑摆架2。通过歩进电机驱动丝杆机构21进而改变支点轴23的位置以改变路面对车轮17作用的幅值，其自动化水平较高，且省时省力。
[0036]当然，还可以通过在支点支架22上间隔设置多个安装部，支点轴23可拆卸地且可选择性地安装于任一安装部，进而以人工的方式改变支点轴23的位置而改变路面对车轮17作用的幅值。
[0037]具体而言，第一直线滚珠导轨18数量设置为三个，其中两个第一直线滚珠导轨18用于与轮胎托架20连接以使得轮胎托架20可以沿其上下移动，另一第一直线滚珠导轨18上设置有第二位移传感器25，第二位移传感器25通过一横杆182与其中之一的滑套180连接进而测量轮胎托架20的位移(即路面位移)。
[0038]在一具体应用实施方式中，机架I上设置有多个第二直线滚珠导轨7，第二直线滚珠导轨7均穿设车身重块8，并且，各第二直线滚珠导轨7顶部通过一导轨连接架10连接成一体。举例而言，车身重块8为方形结构，第二直线滚珠导轨7的数量为四个，各第二直线滚珠导轨7呈方形排列且均匀分布于车身重块8上，使得车身重块8在上下移动过程中车身重块8的各区域能够同步、同位移量移动。
[0039]车身重块8上安装有用于测量车身重块8加速度的第一加速度传感器12，减振弹簧支座28上安装有用于测量车轮17加速度的第二加速度传感器15 ;机架I上还设置有第一滑轨101，车身重块8设有第一延伸臂81，第一延伸臂81套设于第一滑轨101上，第一延伸臂81上安装有用于测量车身重块8位移的第三位移传感器13 ;机架I上还设置有第二滑轨102，减振弹簧支座28上设有第二延伸臂281，第二延伸臂281套设于第二滑轨102上，第二延伸臂281上安装有用于测量车轮17位移的第四位移传感器14。
[0040]本发明实施方式的模拟电磁悬架试验台的工作原理为:
机械激振器111中，交流异步电机5可根据需要在其控制器的驱动下，随机改变频率以模拟路面对车轮17的作用频率，交流异步电机5前端(输出轴)带动曲柄4转动，曲柄4通过连杆3进而带动摆架2作上下运动。整个摆架2相当于一个杠杆装置，摆架2在中间左右位置与轮胎托架20轴连接，因为轮胎托架20受到直线滚珠导轨18的约束只能做垂直地面的上下运动，所以轮胎托架20相当于路面支承车轮17的垂向跳动，支点(由支点轴23实现)能根据需要随时左右移动，这样就可以随时改变路面对车轮17作用的振幅。该支点轴23安装在支点支架22上，由步进电机19通过驱动丝杆机构21转动进而带动支点支架22而一起移动以实现支点的左右移动。车轮17与轮胎托架20之间通过安装的车轮压力传感器24实现测量所模拟的车轮与地面之间的压力。另外，也可以通过改变曲柄4与连杆3的连接位置(即改变曲柄4半径的大小)也可改变路面对车轮17作用的幅值。
[0041]进一步地，当车轮17上下跳动时，带动导向轴26沿模拟电磁悬架110中的直线滚珠轴承27上下运动，继而带动减振弹簧支座28和减振弹簧30作上下运动，当减振弹簧30下端上下运动时，由于车身重块8的惯性影响，减振弹簧30的上端和车身重块8 一起开始滞后于下端的运动，从而使减振弹簧30有压缩和伸长现象。此时，滚珠丝杆螺母32相对于减振弹簧30上端有相对直线运动，这样就使滚珠丝杆33发生转动，滚珠丝杆33上端又通过传动齿轮对40带动永磁无刷直流电机39转动而发电，使之阻碍减振弹簧30的伸缩运动，起到减振器的作用。反之，永磁无刷直流电机39可以在其控制器的控制下产生驱动力，对悬架产生主动的控制力，实现主动控制。此外，滚珠丝杆33通过带动小带轮38、传动带37、大带轮36进而使第一位移传感器9转动，即可以计算出减振弹簧30的压缩量即车身重块8与车轮17的相对位移。另外，通过 安装在减振弹簧支座28和螺母支架31之间的阻尼力传感器29，可以测量瞬时的阻尼力。第一加速度传感器12和第三位移传感器13分别测量簧载质量的加速度和位移，第二加速度传感器15和第四位移传感器14分别测量非簧载质量的加速度和位移。
[0042]当然，可以将各传感器检测到的振动信号(包括各位移信号和各加速度信号)输入E⑶控制单元，E⑶控制单元经过分析、判断后，按照控制策略实时控制电磁执行器的作动力(即永磁无刷直流电机39的电动、发电状态)，以主动地缓冲和衰减车身的振动和冲击，同时将产生的电能进行回收再利用。
[0043]车身重块8沿着直线滚珠导轨7，导向轴26沿直线滚珠轴承27上下运动，减少了簧载质量与非簧载质量之间的摩擦力，使得试验结果更接近实际悬架振动情况。此外拆下导轨连接架10，可以根据需要选择不同质量的车身重块，同样也可以根据需要选择不同刚度的减振弹簧。整个试验台采用了整体式的框架结构，更牢固可靠。
[0044]只要稍加改变模拟电磁悬架的结构，此模拟电磁悬架试验台同样适用于对普通被动悬架的检测试验，用途灵活。
[0045]综上所述，本发明的汽车四分之一模拟电磁悬架试验台，具有以下有益效果:
(I)模拟电磁悬架及机械激振器安装于机架上，整个试验台为整体框架结构，牢固可
A+-.与巨O
[0046](2)采用基于杠杆原理的机械激振器，相对于液压激振器，成本较低，且贴近实际。
[0047](3)保留了车轮(包括轮胎)这一非簧载质量，能测量车轮的刚度，提高了试验精确度，并采用了直线滚珠导轨结构，减少了簧载质量与非簧载质量之间的摩擦力，使得试验结果更接近实际悬架振动情况。
[0048](4)设置与滚珠丝杆相关联的永磁无刷直流电机，能够满足电磁式馈能型主动悬架的试验需要；并可以通过简单改变该模拟电磁悬架的结构，满足普通被动悬架的试验需要，其用途较灵活。
[0049]本发明还提供一种如上述任意一项实施方式所述的模拟电磁悬架。具体请参阅前文，此处不再一一赘述。
[0050]同时，本发明还提供如上述任意一项实施方式所述的机械激振器。具体请参阅前文，此处亦不再一一赘述。
[0051]以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种汽车四分之一模拟电磁悬架，其特征在于，包括: 车身重块、滚珠丝杆轴承、卡簧、轴承座、弹簧支承套、滚珠丝杆、第一位移传感器、永磁无刷直流电机、滚珠丝杆螺母、螺母支架、减振弹簧支座、减振弹簧、阻尼力传感器； 所述车身重块的中心处设置有通孔，所述轴承座通过螺栓固定安装于通孔位于车身重块上表面的一端，所述弹簧支承套安装于通孔位于车身重块下表面的一端；所述滚珠丝杆依次穿过弹簧支承套、通孔，通过滚珠丝杆轴承与轴承座连接；所述滚珠丝杆轴承通过上下两个卡簧轴向固定在轴承座上，使得滚珠丝杆不能轴向移动但可以转动，所述滚珠丝杆上端可以带动安装于车身重块上表面的第一位移传感器和永磁无刷直流电机转动；所述滚珠丝杆螺母套设于滚珠丝杆上并可在弹簧支承套限定的空间内沿滚珠丝杆做直线运动，所述滚珠丝杆螺母上设有螺母支架，所述阻尼力传感器上端连接螺母支架，下端连接减振弹簧支座；所述减振弹簧支座上面支承减振弹簧，下面通过导向轴、轮叉，压在车轮上；所述减振弹簧设于螺母支架外且其两端分别抵接弹簧支承套、减振弹簧支座。2.根据权利要求1所述的汽车四分之一模拟电磁悬架，其特征在于: 所述车身重块上表面设置有电机支架，所述永磁无刷直流电机安装于电机支架上，所述滚珠丝杆上端设置有第一传动齿轮，所述永磁无刷直流电机的输出轴设置有第二传动齿轮，通过所述第一传动齿轮与第二传动齿轮的啮合实现滚珠丝杆带动永磁无刷直流电机的转动。3.根据权利要求1所述的汽车四分之一模拟电磁悬架，其特征在于: 所述车身重块上表面设置有大带轮支承座和传感器支架，所述大带轮支承座上设有大带轮，所述滚珠丝杆上端安装有小带轮，所述大带轮与小带轮通过传动带连接，所述第一位移传感器安装于传感器支架上，通过检测大带轮的角位移，计算出滚珠丝杆的角位移，同时计算出车身重块和车轮的相对位移。4.一种机械激振器，其特征在于，包括: 摆架、轮胎托架、交流异步电机、曲柄、连杆、至少两个第一直线滚珠导轨和滑套； 所述第一直线滚珠导轨分别设置于轮胎托架的两侧，所述滑套套设于第一直线滚珠导轨上，所述轮胎托架的两侧臂分别通过一横杆与滑套连接进而使得轮胎托架可沿第一直线滚珠导轨上下移动，所述摆架邻近第一直线滚珠导轨的两侧在其中间位置与轮胎托架的两侧臂轴连接，所述曲柄的一端连接交流异步电机的前端、另一端与连杆的一端连接，所述连杆的另一端与摆架连接。5.根据权利要求4所述的机械激振器，其特征在于: 所述曲柄上设置有多个连接部进而可选择性地与连杆进行连接，所述轮胎托架上安装有压力传感器； 所述第一直线滚珠导轨数量为三个，其中两个所述第一直线滚珠导轨用于与轮胎托架连接以使得轮胎托架可以沿其上下移动，另一所述第一直线滚珠导轨上设置有第二位移传感器，所述第二位移传感器通过一横杆与其中之一的滑套连接进而检测轮胎托架的位移。6.根据权利要求4所述的机械激振器，其特征在于: 所述机械激振器还包括支点支架、丝杆机构以及步进电机，所述支点支架安装于丝杆机构上并可相对于丝杆机构直线运动，所述步进电机的输出轴与丝杆机构连接以驱动丝杆机构转动进而带动支点支架直线运动，所述支点支架设置于摆架远离连杆的一端，其中，所述支点支架上设置有支点轴以支撑摆架。7.根据权利要求4所述的机械激振器，其特征在于: 所述支点支架上间隔设置有多个安装部，所述支点轴可拆卸地且可选择性地安装于任一安装部。8.一种模拟电磁悬架试验台，其特征在于，包括: 机架； 安装于所述机架上的如权利要求1-3任一项所述的汽车四分之一模拟电磁悬架和如权利要求4-7任一项所述的机械激振器； 所述模拟电磁悬架试验台还包括可拆卸安装于模拟电磁悬架的车轮组件，其中，所述车轮组件包括导向轴、轮叉以及车轮，所述轮叉与所述导向轴固定连接，所述导向轴安装于模拟电磁悬架的直线滚珠轴承内并可在其内轴向运动，所述车轮安装于轮叉上并抵接设置于机械激振器的轮胎托架上。9.根据权利要求8所述的模拟电磁悬架试验台，其特征在于: 所述机架上设置有多个第二直线滚珠导轨，所述第二直线滚珠导轨均穿设车身重块，并且，各所述第二直线滚珠导轨顶部通过一导轨连接架连接成一体。10.根据权利要求8所述的模拟电磁悬架试验台，其特征在于: 所述车身重块上安装有用于测量车身重块加速度的第一加速度传感器，所述减振弹簧支座上安装有用于测量车轮加速度的第二加速度传感器； 所述机架上还设置有第一滑轨，所述车身重块设有第一延伸臂，所述第一延伸臂套设于第一滑轨上，所述第一延伸臂上安装有用于测量车身重块位移的第三位移传感器； 所述机架上还设置有第二滑轨，所述减振弹簧支座上设有第二延伸臂，所述第二延伸臂套设于第二滑轨上，所述第二延伸臂上安装有用于测量车轮位移的第四位移传感器。
【专利摘要】本发明公开了一种汽车四分之一模拟电磁悬架、机械激振器及电磁悬架试验台。该模拟电磁悬架中，滚珠丝杆依次穿过弹簧支承套、通孔，通过滚珠丝杆轴承及轴承座与车身重块相连接；滚珠丝杆上端可以带动安装于车身重块上表面的第一位移传感器和永磁无刷直流电机转动；滚珠丝杆螺母依次通过螺母支架、阻尼力传感器、减振弹簧支座、导向轴、轮叉与车轮连接；机械激振器可以对车轮施加不同频率及振幅的垂向激励，车轮与车身重块之间的相对直线移动可以通过滚珠丝杆机构转化为能带动永磁无刷直流电机的旋转运动。通过上述实施方式，能满足电磁式馈能型主动悬架的试验需要，其结构简单、成本较低，能提高试验精度。
【IPC分类】G01M17/04
【公开号】CN104897420
【申请号】CN201510249294
【发明人】邓志君, 任少云, 梁松峰, 董铸荣, 韩承伟, 贺萍
【申请人】深圳职业技术学院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月15日
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