专利名称：一种摩托车车架刚度性能测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种性能测试装置，特别是一种用于对开发的新型摩托车车架的强度或刚度进行测试以保证其具有足够的安全性的摩托车车架刚度性能测试装置。
背景技术：
摩托车车架是一个要求非常严格的大型受力构件，其必须具有足够的强度和刚度，以保证出厂的摩托车具有足够的安全性能。在载荷的作用下，车架必须有足够的静强度和疲劳强度。静强度是指在承受冲击载荷时，车架抵抗永久变形的能力。疲劳强度是指摩托车在行驶过程中，承受交变应力时不产生疲劳裂纹和疲劳断裂的能力。实践证明，目前摩托车车架主要损坏形式是疲劳破坏，一般先在局部区域(焊接接头处)产生裂纹，然后裂纹扩展导致断裂。疲劳强度不够，使用一段时间后，容易发生车架断裂、永久变形等严重事故，给人身安全带来严重威胁。而目前对新开发的摩托车车架的性能测试普遍采用现场测试法，现场测试最能验证产品的可靠性，也是最可靠的检验方法，收集现场的产品数据在整个测试中起举足轻重的作用，所以目前一般新产品在投入生产前，需进行6000-10000公里的道路测试，按相关行业的规定要求，此测试需要在一定比例的道路类型进行试验，不但至少要花三个月时间，同时需要投入大量的财力物力；另外，收集现场数据是项负有挑战性任务，它的难点在于每段时间工作状况难以一致，耗时长，在对产品使用情况全过程进行详细地记录时，就必须有相应的管理人员进行组织管理，这样才能得到比较准确的数据。传统的道路测试方法耗时耗财，浪费劳动力，对新产品快速投入市场也不利。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种利用压力缸模拟摩托车在实际行驶中的受力状况对摩托车车架的强度和刚度进行测试、结构简单合理、安装方便、易于操作的摩托车车架刚度性能测试装置。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
一种摩托车车架刚度性能测试装置，其包括底座，底座的垂直架上固设有垂直压力缸， 垂直压力缸的活塞杆末端连接有用于给摩托车支架施加模拟垂直压力的后压板座，后压板座的一垂直侧面安装有垂直光栅尺滑板，垂直光栅尺滑板所对应的垂直光栅尺固定于底座上；所述底座的水平架上安装有水平支座，水平支座上通过水平油缸座固设有水平压力缸， 水平压力缸的活塞杆末端连接有水平滑座，水平滑座固定于安装于水平支座上的水平直线导轨上；所述水平滑座上固定有车头杆支座，车头杆支座上安装有用于固定摩托车车架前叉的车头杆轴；所述水平滑座沿水平直线导轨方向的一侧边安装有水平光栅尺滑板，水平光栅尺滑板所对应的水平光栅尺固设于水平支座上；所述底座水平架上邻近垂直架边固设有用于固定摩托车车架后平叉的左、右支架座。优选地，所述水平压力缸通过水平压力传感器与水平滑座连接，水平压力传感器通过水平传感器支座固定连接于水平滑座上。
进一步，所述垂直压力缸通过垂直压力传感器与后压板座连接，垂直压力传感器通过垂直传感器支座固定连接在后压板座上。优选地，所述垂直压力传感器通过垂直滑座同后压板座连接，垂直传感器支座同垂直滑座直接连接，后压板座安装于垂直滑座上，垂直滑座通过滑块安装于位于底座上的垂直直线滑轨上，垂直光栅尺滑板安装于垂直滑座的侧边。进一步，所述后压板座邻近摩托车车架的一端安装有后压杆。进一步，所述车头杆轴通过固定安装于其顶端的车架横固定座同摩托车车架前叉连接。进一步，所述垂直压力缸和水平压力缸为液压缸、气压缸或者增压缸。优选地，所述水平滑座沿水平直线导轨方向的另一侧边安装有位置传感器感应片，位置传感器感应片所对应的位置传感器固设于水平支座上。优选地，所述装置还包括安装于摩托车车架上的发动机模型。本发明的有益效果是本发明通过压力缸对车架施加压力来模拟摩托车在行驶过程中的受力情况，通过压力传感器和光栅尺对压力缸力加载过程中的力和位移进行监测控制以实现对摩托车车架的强度和刚度作进一步分析，摒弃了以往新产品投入生产前进行的实际道路车架性能测试，避免投入大量的人力、物力和时间，且能够针对不同型号的摩托车型的车架进行刚度性能监测，结构简单合理，安装方便、易于操作，解决了摩托车车架在开发过程中对车架强度和刚度性能测试评价的需求，也有利于新产品快速的投入市场。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1是摩托车从高坎下落时的受力状况； 图2是摩托车上台阶或凸台时的受力状况； 图3是本发明的安装结构示意图4是本发明去掉底座后垂直压力缸及其相关连接件的安装结构示意图； 图5是本发明去掉底座后水平压力缸及其相关连接件的安装结构示意图； 图6是本发明中左、右支架座的结构示意图； 图7是本发明中发动机模型的结构示意图； 图8是摩托车车架的结构示意图； 图9是安装上摩托车车架后本发明的整体结构图； 图10是本发明相关联的液动系统原理图。
具体实施例方式参照图3 图9，本发明的一种摩托车车架刚度性能测试装置，其包括底座1，底座 1的垂直架上固设有垂直压力缸2，垂直压力缸2用于给待测试的摩托车车架M产生道路模拟垂直压力；垂直压力缸2的活塞杆末端连接有用于给摩托车支架M直接施加模拟垂直压力的后压板座4，优选地，垂直压力缸2通过垂直压力传感器3与后压板座4连接，垂直压力传感器3通过垂直传感器支座31固定连接在后压板座4上；垂直压力缸2产生的模拟垂直压力通过后压板座4传递到摩托车车架M的后梁241上，后压板座4的一垂直侧面安装有垂直光栅尺滑板5，垂直光栅尺滑板5所对应的垂直光栅尺51固定于底座1上；所述底座1的水平架上安装有水平支座6，水平支座6上通过水平油缸座7固设有水平压力缸8， 水平压力缸8用于给摩托车车架M产生道路模拟水平压力，水平压力缸8的活塞杆末端连接有水平滑座10，优选地，水平压力缸8通过水平压力传感器9与水平滑座10连接，水平压力传感器9通过水平传感器支座91固定连接于水平滑座10上，水平滑座10固定于安装于水平支座6上的水平直线导轨61上；所述水平滑座10上固定有车头杆支座11，车头杆支座11上安装有用于固定摩托车车架前叉M2的车头杆轴12，车头杆支座11与车头杆轴 12通过前轮回转轴铰接，这样车头杆轴12就可以有一定的转角，以模拟摩托车在承受水平冲击时前叉M2的运动形式，另外，水平滑座10的设置也适应了在垂直方向上给摩托车车架M加载模拟垂直压力时摩托车车架前叉242位移量的需要，确保了水平位移量在水平方向上；所述水平滑座10沿水平直线导轨61方向的一侧边安装有水平光栅尺滑板13，水平光栅尺滑板13所对应的水平光栅尺14固设于水平支座6上；所述底座1水平架上邻近垂直架边固设有用于固定摩托车车架后平叉M3的左、右支架座15，16。参照图1所示，当摩托车从较高坎上下落时，地面会对摩托车形成一个比较强烈的垂直向上的冲击力，经过轮胎、减震器不完全吸收后的余量垂直向上作用在车架M上，车架垂直方向的强度和刚度试验的加载方式即由此而来；参照图2所示，摩托车在行驶的过程中遇到上台阶或者凸台时前轮会受到台阶或凸台对其的冲击激励，前轮在受到来自路面的冲击时，前轮受到的冲击力F可以分解为水平方向分力冊和垂直方向分力Fv，垂直方向的分力大部分被轮胎和减震器等缓冲体所吸收，因此作用在车架M上的力可以简化为水平方向上的拉力，车架水平方向的强度和刚度试验的加载方式即由此而来。参照图10所示，当垂直压力缸2选择液压缸时，垂直压力缸2的油源为定量泵，定量泵所输出的工作压力可由溢流阀设定与控制，控制单元控制步进电机转动溢流阀的调节螺钉可实现压力的调节，定量泵输出的具有一定压力的液压油通向电液伺服阀，通过电液伺服阀控制垂直压力缸2的活塞杆按要求方向运动， 并施加所设定的压力，另外垂直压力传感器3还具有反馈功能，垂直压力传感器3将垂直液压缸2活塞杆末端的输出压力反馈给控制单元并将其与控制单元输出的指令信号进行比较判别，将判别结果通过功率放大器反馈给电液伺服阀以控制电液伺服阀输出油压力的大小，最终实现垂直压力缸2活塞杆输出端按照控制单元发出的受力普如正弦受力普来输出正弦垂直压力，以便对摩托车车架M的疲劳强度和刚度进行测试；当然，当垂直压力缸2的活塞杆末端不连接垂直压力传感器3时，此时可用三联四通阀替代电液伺服阀，此时垂直压力缸2活塞杆输出的压力即为溢流阀控制的压力；水平压力缸8选用液压缸时的液动系统原理同垂直液压缸2。当需要模拟摩托车在受力较复杂情况下既受到水平拉力又受到垂直压力的受力状况时，本发明所述装置通过垂直压力缸2产生道路模拟垂直压力，垂直压力缸2所产生的模拟垂直压力经过垂直压力传感器3传递给后压板座4，后压板座4直接将模拟垂直压力施加在摩托车车架M的后梁241上，通过垂直压力传感器3能够拾取垂直压力加载过程中压力的大小和变化，而安装于后压板座4侧边的垂直光栅尺滑板5和固设于底座1上的垂直光栅尺51能够记录在模拟垂直压力加载的过程中，摩托车车架M的受力变形；通过水平压力缸8产生道路模拟水平压力，水平压力缸8所产生的模拟水平压力经过水平压力传感器9传递给固定于安装于水平支座6上的水平直线导轨61上的水平滑座10， 水平滑座10再将模拟水平压力通过车头杆支座11和车头杆轴12传递给摩托车车架M，安装于水平压力缸8活塞杆末端的水平压力传感器9和安装于水平滑座10侧边的水平光栅尺滑板13及其对应的水平光栅尺14同样能够记录在模拟水平压力加载过程中，摩托车车架M受到的水平压力的大小以及摩托车车架的受力变形，通过两组压力传感器和光栅尺， 对加载过程中的压力和变形位移达到了拾取监测记录控制的目的，方便了对摩托车车架强度和刚度性能的进一步分析评价，解决了摩托车车架在开发过程中对车架水平方向和垂直方向上强度和刚度性能检测评价的需要；当只需要模拟摩托车在上台阶或凸台时摩托车车架受到水平拉力的受力状况时，可将后压板块4远离摩托车车架的后梁M1，然后利用水平压力缸8对摩托车车架M施加模拟水平拉力，通过水平光栅尺滑板13和对应的水平光栅尺14以及水平压力传感器9即可实现对水平方向上车架刚度性能的测试；当只需模拟摩托车在下高坎时摩托车车架受到垂直压力的受力状况时，可将水平压力缸8的进回油管道连通，以实现摩托车车架前叉242位移量的需要，确保水平位移量在水平方向上，然后通过垂直压力缸2加载模拟垂直压力于摩托车车架后梁241上，通过垂直光栅尺滑板5和对应的垂直光栅尺51以及垂直压力传感器3即可实现对垂直方向上车架刚度性能的测试。优选地，所述垂直压力传感器3通过垂直滑座17同后压板座4连接，垂直传感器支座31同垂直滑座17直接连接，后压板座4安装于垂直滑座17上，垂直滑座17通过滑块安装于位于底座1上的垂直直线滑轨18上，垂直光栅尺滑板5安装于垂直滑座17的侧边。 为了增加后压板座4在对摩托车车架M施加模拟垂直压力时的强度和稳定性，优选将后压板座4固定安装于垂直滑座17上，垂直滑座17通过垂直传感器支座31同垂直压力传感器 3连接，另外，将后压板座4固定安装在垂直滑座17上，也避免了后压板座4施加模拟垂直压力时摩托车车架M对后压板座4的反作用力造成的后压板座4的弯曲反弹，提高了垂直光栅尺滑板5监测控制的灵敏度，同时鉴于此，可将垂直光栅尺滑板5固定安装于垂直滑座 17的侧边，增加了整个装置的紧凑性，使该结构更合理。进一步，所述后压板座4邻近摩托车车架的一端安装有后压杆19。在后压板座4 的末端安装上后压杆19，大大的减小了后压板座4的体积，使得后压板座4不必迎合摩托车车架M的宽度，减小了后压板座4的重量，节约了材料，降低了制造和使用成本，另外后压杆19相对于后压板座4，作用在摩托车车架M上的力更集中，更接近摩托车实际行驶过程中的受力情况。进一步，所述车头杆轴12通过固定安装于其顶端的车架横固定座21同摩托车车架前叉连接。相比于将摩托车车架的前叉242直接套接在车头杆轴12上，使用车架横固定座21固定连接摩托车车架前叉242更接近于摩托车实际中的结构安装。进一步，针对上述的垂直压力缸2和水平压力缸8，都可以选用液压缸、气压缸或者增压缸。优选地，所述水平滑座10沿水平直线导轨61方向的另一侧边安装有位置传感器感应片21，位置传感器感应片21所对应的位置传感器22固设与水平支座6上。位置传感器23的作用在于防止水平滑座10出轨，水平滑座10在导轨上前后滑动时，当水平滑座10 侧边的位置传感器感应片22经过位置传感器23时，就会发出一个脉冲信号，以阻止水平滑座10继续外滑，防止水平滑座10滑出导轨，当然，垂直滑座17上也可安装相应的位置传感器防止垂直滑座17出轨，另外，也可以通过控制水平压力缸8和垂直压力缸2的行程来达到防止两滑座出轨的目的。
优选地，所述装置还包括安装于摩托车车架上的发动机模型23。在摩托车实际行驶当中摩托车车架上是装有发动机的，为了使车架的模拟受力更接近于实际，优选在摩托车车架上安装有一定重量的发动机模型23，针对用户来说，摩托车车架是安装发动机的，则使用该测试装置的时候可将发动机模型23安装在车架上以求模拟效果更接近实际行驶中摩托车车架的受力，针对生产厂家来说，当需要将新研发的摩托车车架同现有的摩托车车架或国外一些较值得学习的摩托车车架结构进行比较时，就无需安装上发动机模型23，方便快捷，针对性强。本发明通过压力缸对车架施加压力来模拟摩托车在行驶过程中的受力情况，通过压力传感器和光栅尺对压力缸力加载过程中的力和位移进行监测控制以实现对摩托车车架的强度和刚度作进一步分析，摒弃了以往新产品投入生产前进行的实际道路车架性能测试，避免投入大量的人力、物力和时间，且能够针对不同型号的摩托车型的车架进行刚度性能监测，结构简单合理，安装方便、易于操作，解决了摩托车车架在开发过程中对车架强度和刚度性能测试评价的需求，也有利于新产品快速的投入市场。以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，其任何以相同或相似的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种摩托车车架刚度性能测试装置，其特征在于包括底座(1)，底座(1)的垂直架上固设有垂直压力缸(2)，垂直压力缸(2)的活塞杆末端连接有用于给摩托车支架施加模拟垂直压力的后压板座(4)，后压板座(4)的一垂直侧面安装有垂直光栅尺滑板(5)，垂直光栅尺滑板(5)所对应的垂直光栅尺(51)固定于底座(1)上；所述底座(1)的水平架上安装有水平支座(6 )，水平支座(6 )上通过水平油缸座(7 )固设有水平压力缸(8 )，水平压力缸 (8)的活塞杆末端连接有水平滑座(10)，水平滑座(10)固定于安装于水平支座(6)上的水平直线导轨(61)上；所述水平滑座(10)上固定有车头杆支座(11)，车头杆支座(11)上安装有用于固定摩托车车架前叉的车头杆轴(12)；所述水平滑座(10)沿水平直线导轨(61)方向的一侧边安装有水平光栅尺滑板(13)，水平光栅尺滑板(13)所对应的水平光栅尺(14) 固设于水平支座(6)上；所述底座(1)水平架上邻近垂直架边固设有用于固定摩托车车架后平叉的左、右支架座(15，16)。
2.根据权利要求1所述的一种摩托车车架刚度性能测试装置，其特征在于所述水平压力缸(8)通过水平压力传感器(9)与水平滑座(10)连接，水平压力传感器(9)通过水平传感器支座(91)固定连接于水平滑座(10 )上。
3.根据权利要求1所述的一种摩托车车架刚度性能测试装置，其特征在于所述垂直压力缸(2)通过垂直压力传感器(3)与后压板座(4)连接，垂直压力传感器(3)通过垂直传感器支座(31)固定连接在后压板座(4 )上。
4.根据权利要求3所述的一种摩托车车架刚度性能测试装置，其特征在于所述垂直压力传感器(3)通过垂直滑座(17)同后压板座(4)连接，垂直传感器支座(31)同垂直滑座 (17)直接连接，后压板座(4)安装于垂直滑座(17)上，垂直滑座(17)通过滑块安装于位于底座(1)上的垂直直线滑轨(18 )上，垂直光栅尺滑板(5 )安装于垂直滑座(17 )的侧边。
5.根据权利要求1所述的一种摩托车车架刚度性能测试装置，其特征在于所述后压板座(4 )邻近摩托车车架的一端安装有后压杆(19 )。
6.根据权利要求1所述的一种摩托车车架刚度性能测试装置，其特征在于所述车头杆轴(12)通过固定安装于其顶端的车架横固定座(20)同摩托车车架前叉连接。
7.根据权利要求1所述的一种摩托车车架刚度性能测试装置，其特征在于所述垂直压力缸(2)和水平压力缸(8)为液压缸、气压缸或者增压缸。
8.根据权利要求1所述的一种摩托车车架刚度性能测试装置，其特征在于所述水平滑座(10)沿水平直线导轨(61)方向的另一侧边安装有位置传感器感应片(21)，位置传感器感应片(21)所对应的位置传感器(22 )固设于水平支座(6 )上。
9.根据权利要求广8中任一项所述的一种摩托车车架刚度性能测试装置，其特征在于所述装置还包括安装于摩托车车架上的发动机模型(23 )。
全文摘要
本发明公开了一种摩托车车架刚度性能测试装置，其包括底座，底座上分别设有垂直压力缸和水平压力缸，两压力缸的末端分别连接有垂直压力传感器和水平压力传感器，垂直压力传感器的另一端连接有后压板座；水平压力传感器的另一端连接有水平滑座，水平滑座上固定有车头杆支座，车头杆支座上安装有用于固定摩托车车架前叉的车头杆轴；后压板座和水平滑座的侧边都安装有光栅尺滑板；所述底座水平架上邻近垂直架处固设有用于固定摩托车车架后平叉的左、右支架座。本发明摒弃了以往新产品投入生产前进行的实际道路车架刚度性能测试，结构简单合理，解决了摩托车车架在开发过程中对车架强度和刚度性能测试评价的需求，也有利于新产品快速的投入市场。
文档编号G01M17/007GK102519734SQ20111042192
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者康献民, 王天雷, 郭冠萍 申请人:五邑大学