冲击性实验装置的制作方法

1.本发明涉及冲击性实验技术领域，尤其提供一种冲击性实验装置。


背景技术：

2.随着新能源汽车的保有量上升，新能源汽车的安全问题越发受到关注。新能源汽车安全性，赖于自身的电子元件以及设备的可靠性，尤其是车载锂电池等关键部件的安全性。车辆在发生碰撞事故时，车载电器元件及设备要承受巨大的加速度，进而直接影响到司乘人员的安全，有时虽然其外观没有破损，实际上其功能和寿命已经受到影响。在严重撞击下，电池包内部结构容易发生短路引起起火，造成不可挽回的损失。可以说，动力电池安全是电动汽车安全技术的重中之重。
3.电气元件及电池的常规耐高速冲击的检测手段是采用高速滑台，但高速滑台只能测试较小的电气元件，测试对象单一且通用性较低。同时，高速滑台的使用成本高、且维修成本也高。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种冲击性实验装置，旨在解决现有的冲击实验装置测试对象单一且通用性低的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.本技术提供了一种冲击性实验装置，包括承载组件，以及均安装于承载组件上的动力组件、锤头组件、波形发生组件以及数据采集装置，锤头组件包括滑动连接于承载组件的锤头架，动力组件用于驱动锤头架沿承载组件的高度方向移动，波形发生组件具有弹性且位于锤头架的正下方，数据采集装置用于采集锤头组件和波形发生组件的测试数据。
7.本发明的有益效果：本发明提供的冲击性实验装置利用承载组件进行安装，通过动力组件控制锤头组件的锤头架搭载测试工件在承载组件上滑动，以使锤头架滑动至指定高度，然后让锤头架在承载组件上进行自由落体以砸向波形发生组件，锤头架搭载测试工件撞击并挤压波形发生组件后弹起，根据数据采集装置对弹性的波形发生组件产生的脉冲波进行收集，同时对比波形和工件损伤情况来获得测试工件的抗冲击性能。本技术的冲击性试验装置利用锤头架安装测试工件进行自由落体来实现冲击性实验，通过设置锤头架和测试工件的安装位置来调整冲击速度，从而重量和体积较大的元件以及重量和体积较小的元件均可利用锤头架来进行冲击性实验，通过设置下落的高度来调整冲击速度即可，通用性较高。
8.在一个实施例中，动力组件包括沿承载组件的高度方向安装的升降机构以及安装于承载组件且连接于升降机构的驱动机构，锤头架连接于升降机构。
9.通过采用上述的技术方案，动力组件分为升降机构和驱动机构，驱动机构用于驱动升降机构进行升降运动，升降机构则用于驱动锤头架在承载组件的高度方向上运动，以便于将承载组件抬升至指定高度进行自由落体的冲击性实验。
10.在一个实施例中，升降机构包括沿承载组件的高度方向设置的链传动机构以及设于链传动机构上且与锤头架相配合的牵引导向块，驱动机构连接于链传动机构。
11.通过采用上述的技术方案，通过将链传动机构沿承载组件的高度方向进行设置，当驱动机构驱动链传动机构运行时，链传动机构能够在承载组件的高度方向上进行传动，从而设于链传动机构上的牵引导向块能够在承载组件的高度方向上移动以抬升锤头架。
12.在一个实施例中，升降机构还包括安装于牵引导向块上的牵引支架，牵引支架上设有缓冲垫。
13.通过采用上述的技术方案，通过在牵引导向块上安装牵引支架来抬升锤头架，同时，在牵引支架上设置缓冲垫以避免锤头架与牵引支架发生刚性碰撞而造成损伤。
14.在一个实施例中，锤头组件包括滑动连接于承载组件的锤头导向块以及安装于锤头导向块的锤头架，锤头导向块通过动力组件的驱动在承载组件的高度方向移动。
15.通过采用上述的技术方案，动力组件通过驱动锤头导向块在承载组件的高度方向上移动，与锤头导向块连接的锤头架同时在承载组件的高度方向上移动。
16.在一个实施例中，锤头组件还包括安装于锤头导向块上且用于钳制或释放承载组件的释放装置。
17.通过采用上述的技术方案，通过在锤头导向块上设置释放装置，当动力组件将锤头导向块和锤头抬升至指定高度后，释放装置能够钳制于承载组件以使锤头导向块和锤头架保持在当前高度，当需要进行自由落体时，释放装置释放承载组件以使锤头导向块和锤头架进行自由落体。
18.在一个实施例中，波形发生组件包括安装于承载组件上且用于与锤头架弹性碰撞的弹性件。
19.通过采用上述的技术方案，利用弹性件与安装有测试工件的锤头架进行弹性碰撞，使得弹性件能够产生脉冲波以便于收集，同时弹性件还能将安装有测试工件的锤头架进行弹起以收集对应的数据。
20.在一个实施例中，冲击性实验装置还包括控制器，控制器分别与动力组件、锤头组件以及数据采集装置电性连接。
21.通过采用上述的技术方案，通过设置控制器，通过控制器即可分别对动力组件、锤头组件以及数据采集装置进行控制，操作方便。
22.在一个实施例中，承载组件包括基座、安装于基座上的承载立柱以及架设于承载立柱上的安装架，动力组件和数据采集装置分别安装于安装架上，锤头架滑动连接于承载立柱，波形发生组件安装于基座上。
23.通过采用上述的技术方案，利用承载立柱来安装锤头架，以使锤头架能够在承载立柱的高度方向上进行移动，且能够与基座上的波形发生组件进行碰撞，动力组件安装于安装架上来驱动锤头架，数据采集装置安装于安装架上来对实验的数据进行收集。
24.在一个实施例中，承载组件还包括沿高度方向安装于承载立柱上的导向杆，锤头架滑动连接于导向杆。
25.通过采用上述的技术方案，通过在承载立柱上设置导向杆，锤头架能够根据导向杆的导向性在承载立柱上移动更加平稳，以便于测试数据的稳定性和准确性。
26.在一个实施例中，承载立柱上安装有高度感应装置。
27.通过采用上述的技术方案，利用高度感应装置来检测牵引导向块的高度，以便于操控实验步骤。
28.在一个实施例中，锤头组件还包括安装于锤头架上且用于安装测试工件的转接板。
29.通过采用上述的技术方案，通过在锤头架上安装转接板，利用转接板来安装测试工件，安装更加方便。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本发明实施例提供的冲击性实验装置的结构示意图；
32.图2为本发明实施例提供的锤头组件、波形发生组件以及部分动力组件的结构示意图；
33.图3为图2的a处局部放大示意图；
34.图4为本发明实施例提供的锤头组件、波形发生组件以及部分动力组件的主视图；
35.图5为图4的b处局部放大示意图；
36.图6为本发明实施例提供的部分动力组件的结构示意图。
37.其中，图中各附图标记：
38.100、冲击性实验装置；200、测试工件；10、承载组件；11、基座；12、承载立柱；13、安装架；14、限位块；15、导向杆；16、高度感应装置；20、动力组件；21、升降机构；211、链传动机构；211a、传动链条；211b、主动链轮；211c、从动链轮；212、牵引导向块；213、牵引支架；214、缓冲垫；215、链条导轨；22、驱动机构；221、驱动电机；222、传动轴；30、锤头组件；31、锤头架；32、锤头导向块；33、释放装置；34、拖链；35、锤头导向支架；36、转接板；40、波形发生组件；41、弹性件；42、底座；43、固定架；50、数据采集装置。
具体实施方式
39.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
40.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
41.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，
除非另有明确具体的限定。
42.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.请参考图1，本技术提供了一种冲击性实验装置100，包括承载组件10，以及均安装于承载组件10上的动力组件20、锤头组件30、波形发生组件40以及数据采集装置50，锤头组件30包括滑动连接于承载组件10的锤头架31，动力组件20用于驱动锤头架31沿承载组件10的高度方向移动，波形发生组件40具有弹性且位于锤头架31的正下方，数据采集装置50用于采集锤头组件30和波形发生组件40的测试数据。
44.工作时，将测试工件200安装于锤头架31上，动力组件20用于驱动锤头架31的运动。动力组件20将锤头架31沿承载组件10的高度方向架抬升至指定的高度后，利用锤头架31以及测试工件200的自身重力进行自由落体，并与底部的波形发生组件40进行碰撞。安装有测试工件200的锤头架31与波形发生组件40进行碰撞后，锤头架31将弹起，具有弹性的波形发生组件40将根据自身的弹力进行来回弹动而产生脉冲波，设置在承载组件10上的数据采集装置50能够对相关的实验数据进行采集，同时对比测试工件200的损伤情况即可获得测试工件200的抗冲击性能。其中，上述的波形发生组件40具有弹性，当发生碰撞时，波形发生组件40将被锤头架31碰撞压缩，当锤头架31被弹起后波形发生组件40将产生波动直至恢复原状，此时波形发生组件40产生的波形数据能够被数据采集装置50进行收集，以实现对测试工件200进行冲击性试验分析。具体地，数据采集装置50包括测速传感器、测距传感器、加速度传感器等，利用这些传感器对不同的参数进行监测和收集。
45.本发明提供的冲击性实验装置100，利用承载组件10作为支撑主体，通过动力组件20控制锤头组件30的锤头架31搭载测试工件200在承载组件10上移动，以使锤头架31移动至指定高度，然后让锤头架31在承载组件10上进行自由落体以砸向波形发生组件40，锤头架31搭载测试工件200撞击并挤压波形发生组件40后弹起，根据数据采集装置50对波形发生组件40产生的脉冲波进行收集，同时对比波形和工件损伤情况来获得测试工件200的抗冲击性能。采用本技术的冲击性实验装置100，既能够对体积和重量较大的工件进行实验，同时也能对体积和重量较小的工件进行实验，仅需对锤头架31的高度进行调整，以调整锤头架31和测试工件200下落时冲击波形发生组件40的速度。即本技术的冲击性实验装置100通用性较高，适用于多种测试工件200的冲击性实验。
46.请参考图1，在一个实施例中，动力组件20包括沿承载组件10的高度方向安装的升降机构21以及安装于承载组件10且连接于升降机构21的驱动机构22，升降机构21连接于锤头架31。升降机构21沿高度方向安装于承载组件10上，从而在驱动机构22驱动升降机构21时，与升降机构21连接的锤头架31能够被驱动并在承载组件10的高度方向上移动。
47.其中，在本实施例的第一种实施方式中，升降机构21为升降台，驱动机构22为连接于升降台的升降杆，通过升降杆伸缩活塞来拉动升降台进行升降，从而升降台能够抬升锤头架31至指定高度。
48.在本实施例的第二种实施方式中，升降机构21为沿高度方向滑动连接于承载组件
10的滑动牵引块，驱动机构22为卷绕电机，卷绕电机通过卷绕线连接于滑动牵引块，从而卷绕电机可通过将卷绕线进行驱动缠绕以抬升滑动牵引块，从而滑动牵引块实现抬升锤头架31的效果。
49.在本实施例的第三种实施方式中，升降机构21为链传动机构，驱动机构22包括驱动电机以及传动连接于驱动电机的输出轴的转轴，转轴与链传动机构连接。通过驱动电机驱动链传动机构带动锤头架31在承载组件10的高度方向上进行移动。
50.在本实施例的第四种实施方式中，升降机构21为带传动机构，驱动机构22包括驱动电机以及传动连接于驱动电机的输出轴的转轴，转轴与带传动机构连接。通过驱动电机驱动带传动机构带动锤头架31在承载组件10的高度方向上进行移动。
51.请参考图1至图3和图6，在一个实施例中，升降机构21包括沿承载组件10的高度方向设置的链传动机构211以及设于链传动机构211上且与锤头架31相配合的牵引导向块212，驱动机构22连接于链传动机构211。其中，链传动机构211包括沿承载组件10的高度方向设于较高处的主动链轮211b、沿承载组件10的高度方向设于较低处的从动链轮211c，以及绕设于主动链轮211b和从动链轮211c上的传动链条211a。为了使传动链条211a平稳运行，在传动链条211a的两侧还可设置链条导轨215以限制传动链条211a的运行轨迹。牵引导向块212连接于传动链条211a，当主动链轮211b驱动传动链条211a运行时，传动链条211a能够带动牵引导向块212在承载组件10的高度方向上移动，从而牵引导向块212能够顶起配合的锤头架31进行抬升。上述的从动链轮211c还可以采用张紧链轮，以对传动链条211a进行张紧处理。本实施例中，驱动机构22包括驱动电机221以及与驱动电机221传动连接的传动轴222，传动轴222与主动链轮211b传动连接。可以理解地，为了提升稳定性，将链传动机构211的数量设为两组，且两组链传动机构211在承载组件10上对称设置，各链传动机构211的传动链条211a上均设有与锤头架31配合的牵引导向块212，而驱动电机221则与传动轴222的中部进行传动连接，传动轴222的相对两端分别传动连接于两组链传动机构211的主动链轮211b以进行同步驱动。从而当驱动电机221工作时，驱动电机221通过传动轴222控制两组链传动机构211同时运行，对称的两个牵引导向块212也将同步抵顶于锤头架31以抬升锤头架31，即锤头架31在承载组件10上运行更加平稳。
52.请参考图1、图4和图5，在一个实施例中，升降机构21还包括安装于牵引导向块212上的牵引支架213，牵引支架213上设有缓冲垫214。牵引支架213安装在牵引导向块212上，当牵引导向块212沿承载组件10向上移动时，牵引支架213能够抵顶于锤头架31并抬升锤头架31。通过在牵引导向块212上再安装牵引支架213来用于抬升锤头架31，牵引支架213与锤头架31的接触面积更大，抬升锤头架31移动更加平稳。同时，在牵引支架213上设置缓冲垫214以避免锤头架31与牵引支架213发生刚性碰撞而造成损伤。具体地，缓冲垫214可以采用橡胶块、泡沫块等。
53.请参考图1至图5，在一个实施例中，锤头组件30包括滑动连接于承载组件10的锤头导向块32以及安装于锤头导向块32的锤头架31，锤头导向块32通过动力组件20的驱动在承载组件10的高度方向移动。锤头导向块32滑动连接于承载组件10，从而锤头导向块32能够在承载组件10的高度方向上进行滑动，而动力组件20能够对锤头导向块32进行驱动滑动，从而与锤头导向块32连接的锤头架31能够被驱动而改变高度。可以理解地，为了便于锤头架31的移动更加平稳，可以在锤头架31上安装至少两个锤头导向块32，再将各锤头导向
块32分别与承载组件10滑动连接且与动力组件20进行连接，例如，在锤头架31的相对两端分别设置锤头导向块32。其中，锤头架31的结构形式不唯一，例如，可以是平板型支架、或是块状支架，或者是异形支架，只需锤头架31能够用于安装测试工件200以及连接锤头导向块32即可。
54.请参考图1至图5，在一个实施例中，锤头组件30还包括安装于锤头导向块32上且用于钳制或释放承载组件10的释放装置33。上述的钳制释放装置33可以采用钳制器，钳制器具有释放和抱死功能。当动力装置将锤头导向块32以及锤头架31抬升至指定高度后，通过控制钳制器以使钳制器抱死于承载组件10上，则锤头导向块32以及锤头架31被锁死在当前高度；当需要锤头架31进行下落时，控制钳制器释放承载组件10，从而锤头架31以及锤头导向块32根据自身重力下落以撞击波形发生组件40。具体地，释放装置33安装于锤头导向块32上且与锤头导向块32一并移动，为了保护释放装置33的连接电缆，通过在承载组件10上安装拖链34，并将拖链34的一端连接于牵引导向块212且包裹连接电缆进行保护。具体地，锤头导向块32上还安装有锤头导向支架35，通过锤头导向支架35来安装释放装置33。
55.请参考图1至图5，在一个实施例中，波形发生组件40包括安装于承载组件10上且用于与锤头架31弹性碰撞的弹性件41。利用弹性件41与安装有测试工件200的锤头架31进行弹性碰撞，使得弹性件41能够产生脉冲波以便于收集，同时弹性件41还能将安装有测试工件200的锤头架31进行弹起以收集对应的数据。其中，波形发生组件40还包括用于将弹性件41固定安装的底座42以及固定架43。底座42固定安装于承载组件10上，弹性件41则安装于底座42上，且弹性件41利用固定架43进行固定支撑。例如，弹性件41采用弹簧，将固定架43安装在底座42上，然后将弹簧的一端穿过固定架43且固定在底座42上，弹簧的另一端朝向于顶部的锤头架31，此时沿弹簧长度方向的四周均由固定架43所限位，避免弹簧压缩时产生的便宜造成数据不稳定。同时，弹性件41还可以由不同数量和不同性能的弹性元件组合，可以实现不同类型和周期的冲击脉冲。
56.在一个实施例中，冲击性实验装置100还包括控制器，控制器分别与动力组件20、锤头组件30以及数据采集装置50电性连接。通过设置控制器，通过控制器即可分别对动力组件20、锤头组件30以及数据采集装置50进行控制，操作方便。
57.请参考图1至图6，在一个实施例中，承载组件10包括基座11、安装于基座11上的承载立柱12以及架设于承载立柱12上的安装架13，动力组件20和数据采集装置50分别安装于安装架13上，锤头架31滑动连接于承载立柱12，波形发生组件40安装于基座11上。动力组件20设于安装架13上并驱动承载立柱12上的锤头架31，使得锤头架31沿承载立柱12的高度方向进行移动。锤头架31被抬升到指定高度后让其自由落体，并与基座11上安装的波形发生组件40进行碰撞，利用数据采集装置50对整个过程的各项数据进行收集，以完成实验。具体地，可以在承载立柱12的底部设置限位块14，以对牵引导向块212的下降位置进行机械限位。
58.请参考图1至图5，在一个实施例中，承载组件10还包括沿高度方向安装于承载立柱12上的导向杆15，锤头架31滑动连接于导向杆15。通过在承载立柱12上设置导向杆15，锤头架31能够根据导向杆15的导向性在承载立柱12上移动更加平稳，以便于测试数据的稳定性和准确性。
59.请参考图1、图4和图5，在一个实施例中，承载立柱12上安装有高度感应装置16。利
用高度感应装置16来检测锤头架31的高度，当检测到锤头架31已达到指定高度时，可停止动力组件20对锤头架31的抬升操作。
60.请参考图2，在一个实施例中，锤头组件30还包括安装于锤头架31上且用于安装测试工件200的转接板36。由于固定测试工件200需要对应的安装孔，通过采用转接板36，将转接板36与测试工件200进行连接，再将安装有测试工件200的转接板36安装在锤头上，使得测试工件200的安装操作更加方便。
61.请参考图1至图6，使用时，首先搭建好承载组件10，将两个对称的承载立柱12安装在基座11上，并在两承载立柱12的顶部设置安装架13，同时，两承载立柱12上还分别沿高度方向设置有导向杆15。其中，当需要高度较高的承载立柱12时，可利用两根或多跟子立柱沿高度方向进行连接以形成承载立柱12。完成承载组件10的安装后，将波形发生组件40安装在基座11上，波形发生组件40的底座42可通过防松螺栓安装在基座11上以进行固定，然后在底座42上安装固定架43以及弹性件41，当发生碰撞时，利用基座11来承受碰撞产生的冲击力。锤头组件30的两个锤头导向块32分别滑动连接于对应的导向杆15上，且两锤头导向块32剧连接锤头架31，通过两锤头导向块32的移动来带动锤头导向块32的移动。锤头导向块32上还设置有钳制器，当锤头架31被抬升至指定高度后，钳制器抱死于承载立柱12的导向杆15上，从而锤头架31携带测试工件200停留在指定高度。在两个承载立柱12上分别安装有链传动机构211，链传动机构211的主动链轮211b设于承载立柱12较高的一端，从动链轮211c则设于承载立柱12较低的另一端，在从动链轮211c上安装牵引导向块212以形成升降机构21。具体地，牵引导向块212上还可以安装牵引支架213以供于更好的顶起锤头架31。为了保护设备，在牵引支架213与锤头架31相接触的一端侧上设置缓冲垫214，避免牵引支架213与锤头之间的刚性碰撞。在安装架13上设置驱动机构22以驱动升降机构21。首先，在安装架13上安装驱动电机221，然后将驱动电机221的输出轴与两端分别传动连接于两个主动链轮211b的传动轴222进行传动连接，以使驱动电机221能够同步驱动两链传动机构211进行工作。同时，数据采集装置50也安装在安装架13上并对下方发生的碰撞以及波形发生组件40产生的脉冲波进行收集以便于后续的分析。
62.请参考图1至图6，进行实验时，首先将测试工件200通过转接板36链接到锤头架31上，然后控制驱动电机221工作以驱动链传动机构211运行，传动链条211a带动牵引导向块212朝向于高处移动，从而牵引导向块212上的牵引支架213抵顶于锤头架31底部并推动锤头架31抬升。当锤头架31被抬升至指定的高度后，钳制器将抱死于导向杆15上以锁定锤头架31和测试工件200的高度，防止掉落。同时，由于锤头导向块32的移动轨迹与牵引导向块212的移动轨迹相同，为了避免锤头架31和锤头导向块32进行自由落体时与牵引导向块212发生干涉，在锤头架31和锤头导向块32通过钳制器锁定在当前高度时，先将牵引导向块212通过驱动电机221驱动链传动机构211下移到底部的安全位置，例如，下降到高度低于波形发生组件40的碰撞高度，然后再进行冲击性实验。控制钳制释放松开导向杆15，使得携有测试工件200的锤头架31自由落体，同时锤头导向块32在导向杆15上进行下滑，以保证锤头架31和测试工件200下落的平稳性。锤头架31带动测试工价自由下落并撞击到波形发生组件40的弹性件41上，并压缩弹性件41直至锤头架31的速度为零；此时，弹性件41开始释放积攒的能量将锤头架31和测试工件200再次推起。锤头架31和测试工件200被推起后，待速度再次接近于零时，钳制器启动并抱死于导向杆15上，使得锤头架31被锁定，防止锤头架31二次
掉落影响波形发生组件40的脉冲波的产生，避免影响数据采集装置50采集测试数据。
63.可以理解地，本技术的冲击性实验装置100，除了能够适用于电池领域的冲击性实验，也可适用于适用于轨道交通被动安全防护领域、电梯井缓冲吸能装置等多行业中多种形式的冲击性实验。
64.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。