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技术领域

本实用新型涉及疲劳测试领域，具体涉及一种车架扭转疲劳试验装置，尤其是一种可确保车架 加载端完全垂向运动下实现单一扭转工况的车架扭转疲劳试验装置。

背景技术

由于卡车行驶路况比较恶劣，凸凹不平或扭曲路面使车架经常发生扭转现象，车架作为重要承 载部件，对车辆寿命及安全性至关重要，为确保车架扭转刚度、扭转疲劳满足整车性能要求，在车 辆研发过程中需要对车架的扭转性能进行试验验证。目前车架开发主要是对成熟产品进行局部改进 或对标杆车辆进行逆向扫描，然后通过整车可靠性来考核车架性能，这样导致对车架的开发周期较 长，成本较高，同时也限制了全平台车架的开发。现阶段整车厂已开始使用台架对车架扭转进行前 期考核，主要使用T型架在前桥部位进行加载，由于T型架旋转中心位于车架下部，会导致车架产生 横向位移，使车架并非处于单一扭转工况，这会引起车架扭转性能测试的错误，同时对CAE仿真与 试验对标工作造成困难。因此，开发一种能够确保车架实现单一扭转工况下，准确考核车架扭转性 能的试验装置尤为重要。

实用新型内容

本实用新型提供了一种可确保车架加载端完全垂向运动的工况下，实现单一扭转工况的车架扭 转疲劳试验装置，整个由板簧模拟装置、前端T型加载装置和后端约束装置组成，假前板簧与假后 板簧上平面支架与车架的板簧安装点连接，下平面支架分别与前摆臂及后摇臂上端连接，假前轴上 平面两支架与前摆臂下端连接，假前轴下平面中部通过转动轴与中间支撑体连接，且一端有驱动吊 耳，用于连接作动器，后摇臂下支座上端与后摇臂连接。由中间支撑体、假前轴、转动轴、驱动吊 耳组成T型加载装置，用于车架左右对称加载；车架前端采用平行四边形结构连接，用于完全消除 假前轴绕转动轴转动时，前摆臂下销轴绕转动轴转动的横向位移分量，同时通过车架两侧前摆臂垂 向位移发生变化，驱动前摆臂上销轴产生垂向位移差，进而驱动车架发生扭转；车架后端使用后摇 臂连接假后板簧和后摇臂下支座，形成摇臂结构，用于实现车架前端上下运动过程中假前板簧与假 后板簧的水平距离的变化；通过车架前端平行四边形结构及后端摇臂结构可确保车架整体无横向位 移，最终实现车架单一扭转工况。本实用新型所述车架扭转疲劳试验装置克服了现有技术中车架试 验易产生横向位移、无法实现单一扭转工况、进而导致扭转性能测试错误的问题，提高了车架扭转 疲劳试验精度，从而缩短了整车可靠性考核试验周期，有效降低了成本，同时促进了全平台车架的 开发应用，具有广阔的推广应用前景。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种车架扭转疲劳试验装置，包括板簧模拟装置、前端T型加载装置和后端约束装置，所述板 簧模拟装置连接于车架的前端，所述前端T型加载装置连接于板簧模拟装置，所述前端T型加载装置 和板簧模拟装置在车架前端形成平行四边形受力结构，并通过所述前端T型加载装置和板簧模拟装 置约束车架的纵向自由度；所述后端约束装置连接于车架的后端并在车架后端形成矩形受力结构， 且通过所述后端约束装置约束车架的横向自由度。

进一步的根据本实用新型所述的车架扭转疲劳试验装置，其中所述板簧模拟装置包括假前板簧 8和前摆臂6，所述假前板簧8的上表面设置有上连接支架，并通过上连接支架连接于车架前端的板 簧安装点，所述假前板簧8的下表面设置有下连接支架，所述前摆臂6的上端通过前摆臂上销轴7转 动连接于假前板簧8的下连接支架。

进一步的根据本实用新型所述的车架扭转疲劳试验装置，其中所述前端T型加载装置包括中间 支撑体1、假前轴3、转动轴2和驱动吊耳4，所述假前轴3的上表面设置有上连接支架，所述前摆臂6 的下端通过前摆臂下销轴5转动连接于假前轴3的上连接支架，所述假前轴3的下表面设置有下连接 支架，所述中间支撑体1通过转动轴2转动连接于所述假前轴3的下连接支架，所述假前轴3的一端设 置有所述驱动吊耳4。

进一步的根据本实用新型所述的车架扭转疲劳试验装置，其中所述后端约束装置包括后摇臂下 支座10、后摇臂12和假后板簧14，所述假后板簧14的上表面设置有上连接支架，并通过上连接支架 连接于车架后端的板簧安装点，所述假后板簧14的下表面设置有下连接支架，所述后摇臂12的上端 通过后摇臂上销轴13转动连接于假后板簧14的下连接支架，所述后摇臂12的下端通过后摇臂下销轴 11转动连接于后摇臂下支座10。

进一步的根据本实用新型所述的车架扭转疲劳试验装置，其中所述假前板簧8和假后板簧14沿 车架的纵向延伸，所述假前轴3沿车架的横向延伸，所述前摆臂下销轴、前摆臂上销轴和转动轴的 轴向平行于车架的纵向，所述后摇臂下销轴和后摇臂上销轴的轴向平行于车架的横向。

进一步的根据本实用新型所述的车架扭转疲劳试验装置，其中所述板簧模拟装置包括两个假前 板簧8和两个前摆臂6，两个假前板簧8相互平行的沿车架纵向连接于车架前端两侧壁的板簧安装点， 每个假前板簧8的下连接支架上转动连接有一个前摆臂6，由所述假前板簧8、前摆臂6、前摆臂下销 轴5、前摆臂上销轴7和假前轴3形成平行四边形受力结构。

进一步的根据本实用新型所述的车架扭转疲劳试验装置，其中所述后端约束装置包括两个后摇 臂下支座10、两个后摇臂12和两个假后板簧14，两个假后板簧14相互平行的沿车架纵向连接于车架 后端两侧壁的板簧安装点，每个假后板簧14的下连接支架上转动连接有一个后摇臂12，每个后摇臂 12的下端转动连接有一个后摇臂下支座10，由所述后摇臂下支座10、后摇臂下销轴11、后摇臂12、 后摇臂上销轴13和假后板簧14形成矩形受力结构。

进一步的根据本实用新型所述的车架扭转疲劳试验装置，其中所述假前板簧8上表面的两端均 设置有上连接支架，所述假前板簧8下表面的中部设置有下连接支架，所述假前轴3的上表面对应于 所述前摆臂6的位置设置有上连接支架，所述假前轴3的下表面中部设置有下连接支架，所述假后板 簧14上表面的两端均设置有上连接支架，所述假后板簧14下表面的中部设置有下连接支架。

进一步的根据本实用新型所述的车架扭转疲劳试验装置，其中所述假前板簧8的下连接支架和 所述假前轴3的上连接支架均具有U型结构，U型开口方向沿车架横向，U型两侧壁上开设有销轴孔， 所述前摆臂6的两端分别插入U型开口内并通过销轴穿过所述销轴孔和前摆臂端部的轴孔而安装于 所述U型结构内；所述假后板簧14的下连接支架和所述后摇臂下支座10上均设有U型结构，U型开口 方向沿车架纵向，U型两侧壁上开设有销轴孔，所述后摇臂12的两端分别插入U型开口内并通过销轴 穿过所述销轴孔和后摇臂端部的轴孔而安装于所述U型结构内；所述假前轴3下表面的下连接支架为 一连接板，所述中间支撑体1包括相互间隔的两块支撑板，所述连接板的前端插入两块支撑板之间， 所述转动轴2穿过所述支撑板和连接板，从而将所述假前轴3转动连接于所述中间支撑体1上。

进一步的根据本实用新型所述的车架扭转疲劳试验装置，其中所述中间支撑体1和后摇臂下支 座10的底面固定于铁地板上。

本实用新型的有益效果是：通过创新设计一种全新结构的包括板簧模拟装置、前端T型加载装 置和后端约束装置的车架扭转疲劳试验装置，创新实现了在室内台架上准确模拟卡车行驶在凸凹不 平或扭曲路面时车架发生的扭转现象，首创了车架单一扭转工况的疲劳试验方案，从而能够及早的 暴露车架缺陷，达到缩短试验周期、降低研发成本的目的；同时，能够确保车架加载端完全垂向运 动，实现单一扭转工况，确保了车架扭转性能测试的准确，方便CAE仿真对标，并能够促进全平台 车架的开发应用，具有广阔的推广应用前景。

附图说明

附图1是本实用新型所述车架扭转疲劳试验装置的立体结构示意图。

附图2是附图1所示车架扭转疲劳试验装置的A向视图结构示意图。

附图3是附图1所示车架扭转疲劳试验装置的B向视图结构示意图。

图中各附图标记的含义如下：

1-中间支撑体，2-转动轴，3-假前轴，4-驱动吊耳，5-前摆臂下销轴，6-前摆臂，7-前摆臂上 销轴，8-假前板簧，9-车架，10-后摇臂下支座，11-后摇臂下销轴，12-后摇臂，13-后摇臂上销轴， 14-假后板簧。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的 理解本实用新型的方案，但并不因此限制本实用新型的保护范围。

本实用新型所述车架扭转疲劳试验装置整体由板簧模拟装置、前端T型加载装置和后端约束装 置组成，所述的板簧模拟装置上部固定连接于车架前端的板簧安装点，所述的板簧模拟装置下部沿 车架的横向转动连接于前端T型加载装置的上部，所述的前端T型加载装置的下部固定于地面，通过 所述板簧模拟装置和前端T型加载装置可约束车架9前端的纵向(车架纵向)自由度，并实现单一垂 向扭转工况；所述的后端约束装置的上部固定连接于车架后端的板簧安装点，所述的后端约束装置 的下部固定于地面，所述后端约束装置用于约束车架后端的横向(车架横向)自由度，同时可释放 车架9前端上下运动时的转动自由度。

具体的如附图1所示，所述的板簧模拟装置包括前摆臂下销轴5、前摆臂6、前摆臂上销轴7和假 前板簧8，所述的假前板簧8对应于车架的两臂包括有两根，每根假前板簧8的上表面两端设置有上 连接支架，用于模拟板簧卷耳，并通过上连接支架与车架9连接，两个假前板簧8在车架的前端沿车 架的纵向延伸方向分别连接于车架的两臂，每个假前板簧8的下表面中部均固定设置有一个下连接 支架，所述的下连接支架优选的具有U型结构，U型的开口方向沿着车架的横向，U型的两侧壁上开 设有销轴孔，所述的前摆臂6对应于两个假前板簧8包括有两个，每个假前板簧8的下连接支架上转 动连接有一个前摆臂6，具体的所述前摆臂6的上端插入假前板簧8的下连接支架的U型开口内，并通 过前摆臂上销轴7穿过U型侧壁上的销轴孔和前摆臂6上端的轴孔内而转动连接于下连接支架的U型 开口内，所述前摆臂6绕前摆臂上销轴7进行转动，所述前摆臂上销轴7沿车架纵向延伸。所述前端T 型加载装置包括中间支撑体1、假前轴3、转动轴2和驱动吊耳4，用于进行车架9的左右对称加载， 所述假前轴3沿车架的横向设置，并在其上平面上设置有两个上连接支架，每个上连接支架与对应 的一个前摆臂6转动连接，具体的所述假前轴3上表面的上连接支架具有U型结构，U型的开口方向沿 着车架的横向，U型的两侧壁上开设有销轴孔，所述前摆臂6的下端插入假前轴3的上连接支架的U 型开口内，并通过前摆臂下销轴5穿过U型侧壁上的销轴孔和前摆臂6下端的轴孔内而转动连接于上 连接支架的U型开口内，所述前摆臂6可绕前摆臂下销轴5进行转动，所述前摆臂下销轴5沿车架纵向 延伸。所述假前轴3的下平面中部通过转动轴2与中间支撑体1转动连接，具体的在假前轴3的下平面 中部向下突出设置有连接板，所述连接板插入中间支撑体1的两支撑板中间，并与之通过转动轴2 连接，所述假前轴3能够绕所述转动轴2在中间支撑体1的两支撑板之间进行转动，且所述转动轴2 沿车架的纵向设置。所述假前轴3的下平面一端设置有驱动吊耳4，用于连接作动器。所述中间支撑 体1的下端面固定在铁地板上。后端约束装置包括后摇臂下支座10、后摇臂下销轴11、后摇臂12、 后摇臂上销轴13和假后板簧14。所述假后板簧14对应于车架的两臂包括有两根，每根假后板簧14 的上表面两端设置有上连接支架，用于模拟板簧卷耳，并通过上连接支架与车架9连接，两个假后 板簧14在车架的后端沿车架的纵向延伸方向分别连接于车架的两臂，每个假后板簧14的下表面中部 均固定设置有一个下连接支架，所述的下连接支架优选的具有U型结构，U型的开口方向沿着车架的 纵向，U型的两侧壁上开设有销轴孔，所述的后摇臂12对应于两个假后板簧14包括有两个，每个假 后板簧14的下连接支架上转动连接有一个后摇臂12，具体的所述后摇臂12的上端插入假后板簧14 的下连接支架的U型开口内，并通过后摇臂上销轴13穿过U型侧壁上的销轴孔和后摇臂12上端的轴孔 内而转动连接于下连接支架的U型开口内，所述后摇臂12能够绕后摇臂上销轴13进行转动，所述后 摇臂上销轴13的轴向沿车架横向设置。所述的后摇臂下支座10对应于两个后摇臂12包括有两个，每 个后摇臂12的下端转动连接于一个后摇臂下支座10上，具体的每个后摇臂下支座10上开设有一个U 型槽，U型槽的开口方向沿着车架的纵向，U型槽的两侧壁上开设有销轴孔，所述后摇臂12的下端插 入所述U型槽内、并通过后摇臂下销轴11穿过U型槽的销轴孔和后摇臂12的轴孔内而将后摇臂12的下 端转动连接于后摇臂下支座10上，所述的后摇臂下支座10的下端面固定在铁地板上。

下面对本实用新型所述车架扭转疲劳试验装置的具体工作原理和过程进行说明。

使用本实用新型所述车架扭转疲劳试验装置进行车架单一扭转疲劳试验时，首先如附图1所示 的，将假前板簧8和假后板簧14通过上平面的上连接支架分别连接于车架9的前后端，通过前摆臂上 销轴7和后摇臂上销轴13分别将前摆臂6和后摇臂12的上端与假前板簧8和假后板簧14下平面中部的 下连接支架连接，将中间支撑体1的下端面固定在铁地板上，并将假前轴3通过转动轴2连接在中间 支撑体1的上端，然后根据实车尺寸，确定后摇臂下支座10的前后、上下位置并固定在铁地板上， 然后通过后摇臂下销轴11将后摇臂12与后摇臂下支座10连接，再通过前摆臂下销轴5将假前轴3与前 摆臂6连接；最后在假前轴3的驱动吊耳4处连接作动器，车架扭转疲劳试验装置安装完成。

进行试验时，首先参照附图1和附图3所示，由后摇臂12、假后板簧14、后摇臂下支座10、后摇 臂下销轴11、后摇臂上销轴13在车架9的横向剖面内(即A向视图)内围成矩形受力结构，假后板簧 14和后摇臂下支座10处于矩形的角部，由于采用后摇臂下销轴11和后摇臂上销轴13这种轴连接，可 使此矩形结构仅可绕后摇臂下销轴11(即车架横轴)转动，此结构主要作用为：当车架9前端上下 运动时，假前板簧8与假后板簧14的水平距离发生变化，由于后摇臂12绕后摇臂下销轴11转动，即 可释放车架9后端的纵向(车架纵向)自由度；同时受后摇臂下支座10与假后板簧14的连接支架作 用，可约束车架9后端的横向(车架横向)自由度；后摇臂12与假后板簧14下连接支架使用后摇臂 上销轴13连接，可释放车架9前端上下运动时的转动自由度；使用后摇臂下销轴11、后摇臂上销轴 13这种销轴结构连接，可约束车架9后端绕车架垂直轴转动。

参照附图1和附图2所示，假前轴3、前摆臂6、假前板簧8、前摆臂下销轴5、前摆臂上销轴7在 车架9的横剖面内(即A向视图)组成平行四边形受力结构，主要作用为：受假前轴3的上连接支架 和假前板簧8的下连接支架的作用，可约束车架9前端的纵向(车架纵向)自由度；使用前摆臂下销 轴5、前摆臂上销轴7这种销轴结构连接，可约束车架9前端绕车架9垂直轴的转动自由度，由于车架 9的后端横向(车架横向)自由度已约束，因此车架9整体无法横向(车架横向)运动；在假前轴3 的驱动吊耳4处通过作动器施加上下(车架垂向)往复运动，假前轴3绕转动轴2转动，驱动前摆臂 下销轴5绕转动轴2转动，由于车架9整体无法横向(车架横向)运动，前摆臂上销轴7无法横向(车 架横向)移动，即平行四边形受力结构上边线无水平(车架横剖面)运动，因此前摆臂下销轴5绕 转动轴2转动的横向(车架)位移分量将通过平行四边形受力结构的变形将完全消除，无法传递到 前摆臂上销轴7，进而避免车架9前端产生横向(车架横向)位移；同时由于假前轴3转动，车架9 两侧的前摆臂6垂向位移发生变化，驱动前摆臂上销轴7产生垂向位移差，进而驱动车架9发生扭转， 实现单一扭转工况，完成车架9单一扭转工况下的疲劳性能试验。

本实用新型通过将假前板簧与假后板簧上平面的上连接支架与车架的板簧安装点连接，下平 面的下连接支架分别与前摆臂及后摇臂上端连接，假前轴上平面两支架与前摆臂下端连接，假前轴 下平面中部通过转动轴与中间支撑体连接，且一端有驱动吊耳，用于连接作动器，后摇臂下支座上 端与后摇臂连接；从而使得在所述疲劳试验装置中，于车架前端形成平行四边形受力结构连接，用 于完全消除假前轴绕转动轴转动时，前摆臂下销轴绕转动轴转动的横向位移分量，同时通过车架两 侧前摆臂垂向位移发生变化，驱动前摆臂上销轴产生垂向位移差，进而驱动车架发生垂向单一扭转； 并且车架后端使用后摇臂连接假后板簧和后摇臂下支座，形成矩形受力摇臂结构，用于实现车架前 端上下运动过程中假前板簧与假后板簧的水平距离的变化；通过车架前端平行四边形受力结构及后 端矩形摇臂结构可确保车架整体无横向位移，最终实现了在室内台架上准确模拟卡车行驶在凸凹不 平或扭曲路面时车架发生的扭转现象，首创了车架单一扭转工况的疲劳试验方案，从而能够及早的 暴露车架缺陷，达到缩短试验周期、降低研发成本的目的；同时确保了车架扭转性能测试的准确， 方便CAE仿真对标，并能够促进全平台车架的开发应用，具有广阔的推广应用前景。

以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述，并不将本实用新型的技术方案限制于此， 本领域技术人员在本实用新型的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本实用新型所 要保护的技术范畴，本实用新型具体的保护范围以权利要求书的记载为准。