一种基于辅助夹具的载货汽车驾驶室转动惯量的测量总成的制作方法

本发明涉及载货汽车驾驶室总成转动惯量的测试技术领域，具体是一种基于辅助夹具的载货汽车驾驶室转动惯量的测量总成。

背景技术：

随着汽车工业的不断发展，商用车也在汽车技术的不断革新中更新换代，在载货汽车的设计要尽可能多的满足使用功能的同时，还要求提升希望提高驾驶员和乘客的振动舒适性，驾驶室的质量，质心位置、转动惯量和惯性积等是描述刚体转动规律的重要参数在载货汽车驾驶室悬置系统设计中起着十分重要的作用，这些参数的精度直接影响着振动分析的精度，直接影响着载货汽车的平顺性。由于载货汽车驾驶室总成的体积较大，制造材料相对复杂形状，形状规格较为复杂，无法直接建立数据模型获取相应的质心位置、转动惯量和惯性积参数，通常采用在专业的转动惯量测量仪器来进行参数测量。mpc-2000转动惯量测量仪通过扭摆法来对载货汽车驾驶、发动机和其他总成进行转动惯量和惯量积的测量。

mpc-2000通过测量架落在质量传感器上来对质量和质心进行测量；通过测量架与摆架相接触建立相应的扭转运动，通过扭转周期的衰减对测量总成的转动惯量和惯性积进行测量。将待测物的坐标系与仪器坐标系平行，通过空间三坐标原理测量待测物体特征点与测量平台上基准点的距离确定待测量物体的姿态角α、β、δ，为了求得六个姿态的转动惯量和惯性积——ixx、iyy、izz、ixy、ixz、iyz，需要建立6个方程，也就是说要让待测物体在测量平台上放置6次，且每一次的姿态不重复。而能否高精度的测得ixx、iyy、izz、ixy、ixz、iyz，关键是如何精确姿态角α、β、δ。其中ixx为过其质心平行与x轴的转动惯量，iyy为过其质心平行与y轴的转动惯量izz为过其质心平行与z轴的转动惯量；ixy、ixz、iyz为三个方向的惯性积。

由于mpc-2000转动惯量测量仪的测量平面较小，载货汽车驾驶室总成的体积较大，若直接对其进行摆放若会产生各种形变与基座相接触来影响测量，同时在对惯量积测量时直接对于姿态角度进行确定难度较大，摆放周期较长。在对待测物体坐标系建立通常采取人为的坐标测量和坐标系的建立，参考点和基准点之间的距离采用mpc-2000自带的台湾依晨关节臂测量时，由于人为的读数和杆件移动测量时的误差都会早成测量精度的降低，影响最终的测量结果。为了使驾驶室总成转动惯量的测量更加精确，姿态角度摆放准确，降低摆放周期，整体吊装平稳，测量操作安全，提高测量精度和效率，因此设计一种基于辅助夹具的载货汽车驾驶室转动惯量的测量总成是十分必要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种基于辅助夹具的载货汽车驾驶室转动惯量的测量总成。

实现本发明目的的技术方案是：

一种基于辅助夹具的载货汽车驾驶室转动惯量的测量总成，包括底盘，底盘前、后两侧横梁的两端分别水平向外延伸加长梁，加长梁的末端分别通过第一斜梁与底盘左、右两侧横梁的中部固定连接；

底盘前、后两侧横梁的两端分别设有竖直向上的支撑梁，前侧和后侧的支撑梁顶部分别通过前连接梁、后连接梁将支撑梁连为一体；

底盘前侧横梁上的支撑梁中部分别沿底盘的前侧设有水平向外的第一横梁，两根第一横梁端部通过第二横梁连接为一体，每根第一横梁的端部还通过第二斜梁与对应支撑梁的底部固定连接；

底盘后侧横梁上的支撑梁中部分别沿底盘后侧设有水平向外的第三横梁，两根第三横梁的端部通过第四横梁连为一体，每根第三横梁的端部通过第三斜梁还与对应支撑梁的底部固定连接。

所述的第一横梁、第三横梁和加长梁的末端上方分别设有吊环架，底盘前侧、后侧、左侧和右侧的吊环架顶端分别通过防夹紧横梁连接。

所述的支撑梁，底盘前侧支撑梁的高度为底盘前侧和后侧的支撑梁间距的二分之一。

所述的支撑梁，底盘后侧支撑梁的高度比底盘前侧支撑梁低150mm。

所述的后连接梁上设有加高横梁，加高横梁通过插销方式安装在后连接梁上，使加高横梁的高度与前连接梁的高度一致。

所述的吊环架底部设有焊接板，焊接板通过螺钉与第一横梁、第三横梁和加长梁固定连接；吊环架顶部设有插销孔，防夹紧横梁通过插销方式与吊环架连接；吊环架顶部还设有吊耳。

所述的支撑梁，底盘前后两侧横梁上的支撑梁中部通过第五斜梁分别与底盘左右两侧横梁中部固定连接。

所述的前连接梁下表面中部分别通过第四斜梁与底盘前侧支撑梁的底部固定连接；所述的后连接梁下表面分别通过第六横梁与底盘后侧支撑梁的底部固定连接。

本发明提供的一种基于辅助夹具的载货汽车驾驶室转动惯量的测量总成，该总成具有如下优点：

该测量总成通过整体测量总成中的第五斜梁、前支撑横梁、后支撑横梁与加高横梁，构建驾驶室总成转动惯量测量所需的六个摆放姿态，使驾驶室总成底端面法线向量与测量仪台面分别成0度、45度（135度）和90度夹角；同时吊环架和防夹紧横梁安装在固定底盘和上表盘的四个边角处，实现吊装平稳的同时也对测量过程中的驾驶室总成的侧倾提供预防措施；通过焊接板连接吊环架和安装支座可实现各模块分离节省相应空间；该测试总成的设计使驾驶室转动惯量的测量，操作安全、摆放周期短、整体吊装平稳、测量误差降低。

附图说明

图1为一种基于辅助夹具的载货汽车驾驶室转动惯量的测量总成的结构示意图一；

图2为一种基于辅助夹具的载货汽车驾驶室转动惯量的测量总成的结构示意图二；

图3为吊环架的结构示意图；

图4为载货汽车驾驶室转动惯量的测量姿态一；

图5为载货汽车驾驶室转动惯量的测量姿态二；

图6为载货汽车驾驶室转动惯量的测量姿态三；

图7为载货汽车驾驶室转动惯量的测量姿态四；

图8为载货汽车驾驶室转动惯量的测量姿态五；

图9为载货汽车驾驶室转动惯量的测量姿态六；

图1、图2和图3中：1.底盘的前侧横梁2.前连接梁3.第二横梁4.第四斜梁5.支撑梁6.第一横梁7.第二斜梁8.加长梁9.第一斜梁10.底盘的右侧横梁11.第五斜梁12.第三斜梁13.第三横梁14.后连接梁15.第四横梁16.第五斜梁17.第六斜梁18.吊环架19.防夹紧横梁20.加高横梁21.吊耳22.焊接板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明内容做进一步阐述，但不是对本发明的限定。

如图1、图2所示，一种基于辅助夹具的载货汽车驾驶室转动惯量的测量总成，包括底盘，底盘为矩形框架；矩形框架前、后两侧横梁1的两端分别水平向外延伸加长梁8，加长梁8的末端分别通过第一斜梁9与矩形框架左、右两侧横梁1的中部固定连接；在载货汽车驾驶室转动惯量进行测试时，将矩形状框架的底盘固定在转动惯量的测试台面上；

矩形框架前、后两侧横梁1的两端分别设有竖直向上的支撑梁5，前侧和后侧的支撑梁5顶部分别通过前连接梁2、后连接梁14将支撑梁5连为一体；

矩形框架前侧横梁1上的支撑梁5中部分别沿矩形框架的前侧设有水平向外的第一横梁6，两根第一横梁6端部通过第二横梁3连接为一体，每根第一横梁6的端部还通过第二斜梁7与对应支撑梁5的底部固定连接；

矩形框架后侧横梁上的支撑梁5中部分别沿矩形框架后侧设有水平向外的第三横梁13，两根第三横梁13的端部通过第四横梁15连为一体，每根第三横梁13的端部还通过第三斜梁12与对应支撑梁5的底部固定连接；

所述的第二斜梁7、第三斜梁12的倾斜角度为45°。

第一横梁6、第三横梁13和加长梁8的末端上方分别设有竖直的吊环架18，矩形框架前侧、后侧、左侧和右侧的吊环架18顶端分别通过防夹紧横梁19连接。

所述的支撑梁5，矩形框架前侧支撑梁5的高度为矩形框架前侧和后侧的支撑梁5间距的二分之一，使载货汽车驾驶室转动惯量测量时，可以构建45°支撑斜面，实现多姿态测量。

所述的支撑梁5，矩形框架后侧支撑梁5的高度比矩形框架前侧支撑梁5低150mm。

所述的后连接梁14上设有加高横梁20，可以采用40×40mm的方通和直径为30mm的铁管焊接而成，加高横梁20通过插销方式安装在后连接梁14两端的插销槽17上，使加高横梁20的高度与前连接梁2的高度一致，可实现多姿态的测量。

所述的吊环架18底部设有焊接板22，焊接板通过螺钉与第一横梁3、第三横梁13和加长梁8固定连接；吊环架18顶部设有插销孔，防夹紧横梁19采用40×40mm的方通和直径为30mm的铁管焊接而成，防夹紧横梁19通过插销方式安装在吊环架18上；吊环架18顶部还设有吊耳21，吊耳21为龙门行吊吊装时提供吊装位置，一般实在地面上将驾驶室固定在测量总成上，然后通过龙门行吊进行整体的吊装移动。

四根防夹紧横梁19构建成矩形框，可以实现吊装稳定和摆放操作安全。

所述的吊环架18采用40×40mm、长度为1500mm的方通制成，吊耳21采用直径为12mm的钢筋制成。

所述的支撑梁5，矩形框架前后两侧横梁上的支撑梁5中部通过第五斜梁11分别与矩形框架左右两侧横梁中部固定连接。

所述的前连接梁2下表面中部分别通过第四斜梁4与矩形框架前侧支撑梁5的底部固定连接；所述的后连接梁14下表面分别通过第六横梁16与矩形框架后侧支撑梁5的底部固定连接。斜梁的设置，加固了本测量总成的稳定性。

测量过程中：

基于关节臂测量系统建立与仪器坐标相平行的驾驶室总成坐标系，在驾驶室总成选取相应的平面（1）确定平面法线，通过选取合适的圆柱体或者圆锥体单元，通过其轴线和与轴线垂直的平面（2）的交点确定为坐标原点，轴线为x轴，平面（1）的法线为y轴，通过右手定则确定z轴，从而建立相应的坐标系，使用关节臂测量仪对驾驶室表面选取的特征点与参考点进行接触式扫描测量，按照转动惯量测试要求，其中每个测试姿态下选取的三个特征点形成的平面尽可能平行于测试工作台面，参考点位于工作台面与特征平面之间，且与两平面的距离大于20cm，最后得到了特征点与参考点坐标并保存到相应的点云组文件中。验证相关姿态的角度，对误差较大的进行提前修正。

在各个姿态摆放完全时根据参考点的位置在测试台面上选择合适的基准点，通过关节臂测量仪系统对点进行接触式测量，确定个点坐标值，并基于系统计算两两点距离，输入转动惯量测量系统计算测量物体坐标系的姿态角α、β、δ。

载货汽车转动惯量和惯量积的具体测试过程：

第一步、基于关节臂测量系统建立与仪器坐标相平行的载货汽车坐标系。选取左端面为平面（1）确定法线，通过选取驾驶室总成后端面后窗玻璃左侧处螺栓头为圆柱体单元，通过其轴线和与轴线垂直的驾驶室总成后端面平面（2）的交点确定为坐标原点，轴线为x轴，方向为汽车前进的方向，平面（1）的法线为y轴，通过右手定则确定z轴，从而建立相应的坐标系。

第二步、特征点和参考点的选取，基于mpc-2000的测试所要求的六个姿态，姿态一为x轴与转轴平行，y轴、z轴与转轴成90°；姿态二为y轴与转轴平行，x轴、z轴与转轴成90°；姿态三为x轴、y轴与转轴成45°（或135°），z轴与转轴成90°；姿态四为z轴与转轴平行，y轴、z轴与转轴成90°；姿态五为x轴、z轴与转轴成45°（或135°），y轴与转轴成90°；姿态六为y轴、z轴与转轴成45°（或135°），x轴与转轴成90°。使用关节臂测量仪对驾驶室表面选取的特征点与参考点进行接触式扫描测量，按照转动惯量测试要求，其中每个测试姿态下选取的三个特征点形成的平面尽可能平行于测试工作台面，参考点位于工作台面与特征平面之间，且与两平面的距离大于20cm，最后得到了特征点与参考点坐标并保存到相应的点云组文件中。验证相关姿态的角度，对误差较大的进行提前修正。

第三步、根据转动惯量测量仪mpc-2000的姿态要求，将辅助夹具夹紧载货汽车驾驶室总成，通过龙门行吊将载货汽车驾驶室总成，移动到本申请载货汽车驾驶室转动惯量的测量总成上进行固定，后将整体结构固定于测试台面上，从工作台面上的六个基准点a、b、c、d、e和f按顺时针方向选取三个作为此姿态的基准点，构建执教三角形，为了测量精确，尽可能选择能与三个参考点构建的三角形和并成最大面积的四边形的基准点直角三角形；并分别测量三个参考点与选取基准点的距离，是作为驾驶室坐标系与工作台面坐标系变换的输入参数。通过关节臂测量仪系统对点进行接触式测量，确定个点坐标值，并基于系统计算两两点距离，输入转动惯量测量系统计算测量物体坐标系的姿态角α、β、δ。

第四步、利用mpc-2000实验平台测量驾驶室转动惯量，需要三个相应的重量传感器测量各姿态下驾驶总成和辅助夹具的载重，并通过测试平台的扭摆周期衰减测量该姿态下的驾驶室总成和辅助夹具的总转动惯量，每一个姿态测量完成后在拆除驾驶室总成，用行吊吊走驾驶室总成，保留辅助夹具装置以原状态装夹在mpc-2000测试平台上，单独测量辅助夹具的质量和转动惯量，最后根据质量相减和平行轴的原理计算处驾驶室总成在该姿态下的转动惯量。测量结束后将辅助夹具吊离测量平台，对驾驶室总成根据下一个姿态进行装夹，利用龙门行吊将新姿态下的驾驶室总车和辅助夹具移动测试平台上开始新的测量，直至驾驶室六个姿态全部测量完毕，将所有的结果利用mpc-2000的汇总功能得出驾驶室总成的质心位置、转动惯量与惯性积。驾驶室转动惯量的测量姿态如图4至图9所示，图中圆弧端为驾驶室前端。

本发明的基于辅助夹具的载货汽车驾驶室转动惯量的测量，实现了驾驶室总成在mpc-2000实验平台上的固定，优点在于结构简单，便于拆装，通用性强通过辅助夹具的平面的调节来改变驾驶室在转动惯量测量时所需要的六个姿态，使用便利，通用性强；通过关节臂测量系统来对坐标轴进行建立和参考点以及基准点的测量，克服了了人工读数的误差，提高测量效率，降低测量结果的误差，极大的提高了测量数据的准确性和客观性。