一种KC试验台驱动加载装置、方法及应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开来一种KC试验台驱动加载装置，包括与垂直驱动机构连接可被该垂直驱动机构驱动加载后实现垂直运动的垂直运动台，以及设置在该垂直运动台上的纵向侧向及旋转运动驱动平台，该纵向侧向及旋转运动驱动平台通过其上呈三角形布置的三个驱动连接点分别与三个直线运动驱动机构的动力输出件铰链连接，通过上述三个直线运动驱动机构的联动驱动控制实现驱动所述纵向侧向及旋转运动驱动平台在所在平面上进行沿x轴、y轴的平动和/或绕z轴的旋转运动。本发明专利技术还公开了相应的驱动加载方法及应用。本发明专利技术可实现对KC试验台的精确加载，其误差小，而且驱动单轴方向的电机功率较小，更为重要的是，其在旋转加载中可以实现高效精确的传动，且作用力和力矩测量简单精确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于车辆底盘系统KC试验
，具体涉及一种KC试验台驱动加载装置、方法以及应用。
技术介绍
车辆底盘系统KC试验主要包括平行轮跳、反向轮跳、纵向力加载、侧向力加载、回正力矩加载及原地转向工况，需要求KC试验台对车辆前桥/后桥中的每个轮胎具有垂直(Z方向)、纵向(X方向)、侧向(y方向)和绕垂直方向转动(Rz方向)的驱动加载功能。其中采用车辆坐标系，即当车辆在水平路面上处于静止状态时，定义坐标系Z轴通过汽车质心指向上方，X轴平行于地面指向车辆后方，y轴为驾驶员指向副驾驶方向。现有KC试验台加载方法是通过X轴运动平台、Y轴运动平台和Rz轴运动平台串联来实现纵向、侧向和回转的驱动加载功能。图1为现有KC试验台串联驱动加载方法结构示意图，如图所示，其中的垂直伺服电机通过减速机、联轴器、滚珠丝杠I驱动垂直运动台2沿z轴运动；侧向伺服电机与垂直运动台2固定安装，驱动侧向运动台4通过滑轨3沿y轴运动；纵向伺服电机与侧向运动台4固定安装，驱动纵向运动台6通过滑轨5沿X轴运动；旋转伺服电机与纵向运动台6固定安装，通过对旋转运动台7施加切线方向的力使其小角度转动。通过该串联驱动方法，可以实现驱动台的垂直、侧向、纵向和旋转四个自由度的运动。但是，上述驱动加载装置和方法存在一些缺陷，首先是上述串联结构的驱动方式容易导致误差的累计和放大效应，而且由于各加载装置相互叠加，需要更大功率的电机来实现驱动台的单轴方向运动。另外，更为重要的是，因为KC试验中对作用力和力矩的测量精度要求非常高，目前的串联机构进行旋转加载驱动的方式一般有两种，一种是电机通过滚珠丝杠或推杆给旋转圆盘施加切向力使圆盘绕Z轴旋转，并在推杆和作用点之间串联力传感器来测量切向力的大小，另一种方法是电机通过蜗轮蜗杆使圆盘转动。但是，上述两种驱动加载方式在实现Rz轴小位移转动以测量作用力及力矩中都存在明显的缺陷，其中第一种方式中当圆盘发生转动时，力的方向并没有完全与圆盘相切，故所测得的回正力矩并不特别精确；另一种方式中润滑复杂，传递效率低，且需要力矩传感器来直接测量所施加的回正力矩，成本较高。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种KC试验台驱动加载装置、方法以及应用，其通过优化的驱动加载机构和加载控制方法，可实现对KC试验台的精确加载，其误差小，而且驱动单轴方向的电机功率较小，更为重要的是，其在旋转加载中可以实现高效精确的传动，且作用力和力矩测量简单精确。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供一种KC试验台驱动加载装置，用以驱动试验台实现垂直、纵向、侧向以及绕垂直方向的回转运动，其中，该装置包括与垂直驱动机构连接可被该垂直驱动机构驱动加载后实现垂直运动的垂直运动台，以及设置在该垂直运动台上的纵向侧向及旋转运动驱动平台，其特征在于，该纵向侧向及旋转运动驱动平台通过其上呈三角形布置的三个驱动连接点分别与三个直线运动驱动机构的动力输出件铰链连接，通过上述三个直线运动驱动机构的联动驱动控制实现驱动所述纵向侧向及旋转运动驱动平台在所在平面上进行沿X轴(即纵向)、y轴(即横向或侧向)的平动和/或绕z轴(即垂直方向)的旋转运动。作为本专利技术的改进，所述直线运动驱动机构具有伺服电机和与其输出轴动力相连的动力输出件，该动力输出件末端与所述驱动连接点通过铰链连接，所述伺服电机机座末端与所述垂直运动台通过铰链连接，形成直线运动链。作为本专利技术的改进，所述直线运动驱动机构中设置有力传感器和位移传感器，分别用于测量驱动力大小以及驱动位移大小，以获得精确实时的测量数据。作为本专利技术的改进，所述纵向侧向及旋转运动驱动平台与所述垂直运动台之间设置有组合导轨机构，所述纵向侧向及旋转运动驱动平台被上述三个直线运动驱动机构的联动驱动通过该组合导轨机构实现沿X轴、y轴的平动和/或绕Z轴的旋转运动。作为本专利技术的改进，所述组合导轨机构包括可沿X轴滑动的滑块、跨设在该滑块的凹槽中并可相对其沿y轴滑动的导轨、以及具有可相对转动的内圈和外圈的交叉滚柱轴环，其中所述纵向侧向及旋转运动驱动平台固定设置在该内圈上，外圈与所述导轨固连，直线运动驱动机构作用在所述纵向侧向及旋转运动驱动平台上的作用力可驱动所述内圈相对内圈旋转、驱动导轨沿I轴滑动、驱动滑块沿X轴滑动，从而可实现驱动平台纵向、侧向及旋转三个自由度的运动。作为本专利技术的改进，所述直线运动驱动机构的动力输出件为滚珠丝杠或为皮带轮与推杆的组合单元。按照本专利技术的另一方面，提供一种KC试验台驱动加载方法，用以驱动试验台实现垂直、纵向、侧向以及绕垂直方向的回转运动，其中，该方法包括在垂直运动台上设置垂直驱动机构，其与所述垂直运动台连接以用于对该垂直运动台进行驱动加载实现垂直运动，其特征在于，还包括在该垂直运动台上设置纵向侧向及旋转运动驱动平台，且在该纵向侧向及旋转运动驱动平台上设置呈三角形布置的三个驱动连接点，用以分别与三个直线运动驱动机构的动力输出件铰链连接，通过上述三个直线运动驱动机构的联动驱动控制实现驱动所述纵向侧向及旋转运动驱动平台在所在平面上进行沿X轴、y轴的平动和/或绕Z轴的旋转运动。作为本专利技术的改进，所述直线运动驱动机构具有伺服电机和与其输出轴动力相连的动力输出件，该动力输出件末端与所述驱动连接点通过铰链连接，所述伺服电机机座末端与所述垂直运动台通过铰链连接，形成直线运动链。作为本专利技术的改进，所述直线运动驱动机构中设置有力传感器和位移传感器，分别用于测量驱动力大小以及驱动位移大小，以获得精确实时的测量数据。作为本专利技术的改进，所述纵向侧向及旋转运动驱动平台与所述垂直运动台之间设置有组合导轨机构，所述纵向侧向及旋转运动驱动平台被上述三个直线运动驱动机构的联动驱动通过该组合导轨机构实现在沿X轴、y轴的平动和/或绕Z轴的旋转运动。作为本专利技术的改进，所述组合导轨机构包括可沿X轴滑动的滑块、跨设在该滑块的凹槽中并可相对其沿y轴滑动的导轨、以及具有可相对转动的内圈和外圈的交叉滚柱轴环，其中所述纵向侧向及旋转运动驱动平台固定设置在该内圈上，外圈与所述导轨固连，直线运动驱动机构作用在所述纵向侧向及旋转运动驱动平台上的作用力可驱动所述内圈相对内圈旋转、驱动导轨沿第二方向滑动、和/或驱动滑块沿第一方向滑动，从而实现纵向侧向及旋转运动驱动平台的运动。作为本专利技术的改进，所述直线运动驱动机构的动力输出件为滚珠丝杠或为皮带轮与推杆的组合单元。按照本专利技术的又一方面，提供一种具有上述KC试验台驱动加载装置的KC试验台。按照本专利技术的再一方面，提供一种利用上述试验台驱动加载装置进行车辆底盘系统KC试验的方法。本专利技术中每个加载台座可以优选包含4个驱动伺服电机，其中垂直伺服驱动电机通过减速机、滚珠丝杠可以实现整个工作台在垂直方向的运动。另外3个伺服电机各通过减速机、联轴器、滚珠丝杠或推杆、力传感器和位移传感器构成直线运动链，与三角形驱动台构成平面3-RPR并联机构形式:通过电机驱动来控制直线运动链的伸长和收缩，直线运动链两端分别与垂直运动台基座和三角形驱动台以铰链相连，三角形驱动台为执行末端，在伺服电机的协调作用下通过交叉滚柱轴环、十字交叉导轨来实现纵向、侧向和回转运动(纵向力加载、侧向力加载、回正力矩加载工况)。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种KC试验台驱动加载装置，用以驱动试验台实现垂直、纵向、侧向和/或绕垂直方向的回转运动，其中，该装置包括与垂直驱动机构连接可被该垂直驱动机构驱动加载后实现垂直运动的垂直运动台，以及设置在该垂直运动台上的纵向侧向及旋转运动驱动平台，其特征在于，该纵向侧向及旋转运动驱动平台通过其上呈三角形布置的三个驱动连接点分别与三个直线运动驱动机构的动力输出件铰链连接，通过上述三个直线运动驱动机构的联动驱动实现驱动所述纵向侧向及旋转运动驱动平台在其所在平面上进行沿第一方向(即纵向)的平动、沿在该平面上与第一方向相互垂直的第二方向的平动(即侧向)和/或进行绕与该平面垂直方向(即垂直)的旋转运动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祝恒佳，张云清，周红军，刘向，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42