【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于胎面橡胶滚动接触全域应变演化特性测试领域，具体涉及复合工况下胎面橡胶材料滚动接触全域应变演化特性测试装置及方法。
技术介绍
1、轮胎是汽车与地面之间唯一接触部件，其性能的优劣直接影响着车辆的稳定性、舒适性、安全性等。随着汽车行驶速度的不断提高，复合工况下滚动轮胎胎面橡胶力学性能对汽车操作稳定性起到了至关重要的作用。
2、目前，胎面橡胶材料滚动接触测试装置主要分为以下几种：一是通过传感器解算轮胎胎面橡胶滚动接触力学特性，主要包括：加速度传感器具有体积小、结构紧凑和受温度影响小特点，但加速度信号对于路面产生的噪声非常敏感，准确提取加速度信号特征难度较大；光学传感具有全域检测和抗干扰性能强的特点，将光学传感器内置于轮胎腔内，因光学传感器安装和调节过程复杂麻烦，易受轮胎内腔环境影响，进而难以准确解算滚动轮胎变形特征；二是通过模型预测法解析轮胎胎面橡胶滚动接触力学特性，该方法通过划分轮胎力信号灵敏度响应区域，建立以实车实验的位移和加速度信号为输入的轮胎纵向力估计模型和轮胎侧向力估计模型。该方法存在实验成本较高、稳定性差和测试流程复杂等问题。目前，复合工况下胎面橡胶滚动接触全域应变演化特性研究，现仍处于发展阶段。
3、因此，亟需一种考虑轮胎复合工况和操作简便的胎面橡胶材料滚动接触全域应变演化特性测试装置及方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是研制一种复合工况下胎面橡胶滚动接触全域应变演化特性测试装置及基于该装置的滚动接触全域应变演化特性非接触测试方法
2、本专利技术的目的通过如下技术方案实现：
3、一种复合工况下胎面橡胶滚动接触全域应变演化特性测试装置，包括主载台1、直线加载调节机构2、滚筒载台3、滚筒转动总成机构4、侧偏角调节机构5、纵向直线加载调节机构6、横向直线加载调节机构7、相机调节转动机构8、橡胶试样夹持系统9、底部固定螺栓10、水平调节器11、中心限位块12和激光直线位移传感器13组成，所述的直线加载调节机构2固连于主载台1上，所述的横向直线加载调节机构7固连于纵向直线加载调节机构6的支撑块65上，纵向直线加载调节机构6固连于主载台1，所述的滚筒载台3固连于主载台1上，所述的滚筒转动总成机构4与滚筒载台3固连，所述的侧偏角调节机构5固连于主载台1上，连接杆81与侧偏角调节机构5固连，所述的橡胶试样夹持系统9固定于滚筒载台3上，橡胶试样夹持系统9的相机83和光源86的光轴线和轮胎胎面橡胶试样93的中心线三线共线，所述的底部固定螺栓10将直线加载调节机构2固定于主平台1底部，所述的水平调节器11固连于主平台1上，所述的直线位移传感器13通过数据采集卡与计算机通讯连接，所述的电机a25、电机b42、电机c62、电机d71分别通过控制器与计算机控制连接，所述的相机83和光源86与计算机控制连接。
4、作为本专利技术进一步的技术方案，所述的直线加载调节机构2由支撑块21、支撑板22、联轴器23、导轨24、电机a25、螺栓26、丝杠27、连接板28和轴承29组成；所述的电机a25与连接板22固连，丝杠27通过联轴器23与电机a25连接，在两个支撑板22中加工轴承孔，在轴承孔中安装滚动轴承29，连接板28与支撑板22固连，连接板28与支撑板22固连，导轨24与支撑板22固连，导轨24与连接板28固连，轴承29与丝杠27组成旋转副的，支撑块22与丝杠27组成螺旋副，支撑块21与导轨24构成移动副。
5、作为本专利技术进一步的技术方案，所述的滚筒转动总成机构4由球笼式联轴器41、电机b42、联轴器43、从动轴支撑架44、主动轴支撑架45、转盘46、滚筒47、侧倾块48、从动支撑架轴承49和主动支撑架轴承40组成；所述球笼式联轴器41由主动轴411、从动轴412、联轴器转子413和转子保持架414组成，所述电机b42与滚筒载台3固连，球笼式联轴器41与电机b42通过联轴器43连接，滚筒47与球笼式联轴器41固连，从动轴支撑架44与主载台1固连，主动轴支撑架45与转盘46固连，球笼式联轴器41的从动轴与从动轴支撑架44通过从动支撑架轴承49组成转动副，球笼式联轴器41的主动轴与主动支撑架45通过主动支撑架轴承40组成转动连接。
6、作为本专利技术进一步的技术方案，所述的侧偏角调节机构5由齿条51，齿轮52、底部固定轴53、夹持机构54和底部轴承55组成；所述直线加载调节机构2和主载台1通过螺栓10固连；夹持机构54与直线加载调节机构2的支撑块21固连；夹持机构54与齿条51固连；齿轮52与齿条51配合连接；齿轮52与底部固定轴轴承55连接，底部固定轴53固连在主载台1上，夹持机构54与支撑块21组成移动副，齿条51与齿轮52形成啮合关系。
7、作为本专利技术进一步的技术方案，所述的纵向直线加载调节机构6包括丝杠61、电机c62、联轴器63、支撑板64、支撑块65、轴承66和连接板67组成；所述的电机c62与支撑板64固连，丝杠61通过联轴器66与电机c62连接，在两个连接板67中加工轴承孔，在轴承孔中安装滚动轴承66，连接板67与支撑板64固连，在支撑板64上部开设矩形槽，支撑块65底部置于支撑板64底部矩形槽中，连接板67与支撑板64固连，连接板67与丝杠61组成旋转副，支撑块65与丝杠61组成螺旋副，支撑块65与支撑板64构成移动副。
8、作为本专利技术进一步的技术方案，所述的横向直线加载调节机构7由电机d71、支撑块72、轴承73、联轴器74、丝杠75、支撑板76和连接板77组成；所述的电机d71与支撑板76固连，丝杠75通过联轴器74与电机d71连接，在两个连接板77中加工轴承孔，在轴承孔中安装滚动轴承73，连接板77与支撑板76固连，支撑块72底部置于支撑板76底部矩形开槽中，连接板77与支撑板76固连，轴承73与丝杠75组成旋转副，支撑块72与丝杠75组成螺旋副，支撑块72与支撑板76构成移动副。
9、作为本专利技术进一步的技术方案，所述的相机调节转动机构8由连接杆81、同步旋转架82、相机83、轴承84、相机支撑架85、光源86和镜头87组成；所述转盘连接杆81与侧偏角调节机构5的齿轮52固连，同步旋转架82与转盘连接杆81固连，相机支撑架85与同步旋转架82固连，相机83与相机支撑架85固连，镜头87固连于相机83上，光源86固连与相机支撑架85上，在相机支撑架85一端安装滚动轴承84，相机83与相机支撑轴承支架85通过相机支撑架轴承84配合组成转动副。
10、作为本专利技术进一步的技术方案，所述的橡胶试样夹持系统9由橡胶试样保持架91、螺栓92、胎面橡胶试样93和橡胶试样夹持装置94组成；所述相机83与胎面橡胶试样93中线聚焦共线，橡胶试样保持架91与横向直线加载调节机构7的支撑块72固连，横本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.复合工况下胎面橡胶滚动接触全域应变演化特性测试装置，其特征在于：由主载台(1)、直线加载调节机构(2)、滚筒载台(3)、滚筒转动总成机构(4)、侧偏角调节机构(5)、纵向直线加载调节机构(6)、横向直线加载调节机构(7)、相机调节机构(8)、橡胶试样夹持系统(9)、底部固定螺栓(10)、水平调节器(11)、中心限位块(12)和激光直线位移传感器(13)组成，所述的直线加载调节机构(2)固连于主载台(1)底部，所述的横向直线加载调节机构(7)固连于纵向直线加载调节机构(6)的支撑块(65)上，纵向直线加载调节机构(6)固连于主载台(1)上，所述的滚筒载台(3)固连于主载台(1)上，所述的滚筒转动总成机构(4)与滚筒载台(3)固连，所述的侧偏角调节机构(5)固连于主载台(1)上，连接杆(81)与侧偏角调节机构(5)固连，所述的橡胶试样夹持系统(9)固定于载台(3)上，橡胶试样夹持系统(9)的相机(83)中心线、光源(86)光轴线和轮胎胎面橡胶试样(93)中心三线共线，所述的底部固定螺栓(10)将直线加载调节机构(2)固定于主平台(1)底部，所述的水平调节器(11)固连于主平台(1
2.如权利要求1所述的复合工况下胎面橡胶滚动接触全域应变演化特性测试装置，其特征在于：所述的直线加载调节机构(2)由支撑块(21)、支撑板(22)、联轴器(23)、导轨(24)、电机A(25)、螺栓(26)、丝杠(27)、连接板(28)和轴承(29)组成；所述的电机A(25)与连接板(22)固连，丝杠(27)通过联轴器(23)与电机A(25)连接，在两个连接板(28)中加工轴承孔，在轴承孔中安装滚动轴承(29)，连接板(28)与支撑板(22)固连，两个连接板(28)与支撑板(22)固连，导轨(24)与支撑板(22)固连，导轨(24)与连接板(28)固连，轴承(29)与丝杠(27)组成旋转副，支撑块(22)与丝杠(27)组成螺旋副，支撑块(21)与导轨(24)构成移动副。
3.如权利要求1所述的复合工况下胎面橡胶滚动接触全域应变演化特性测试装置，其特征在于：所述的滚筒转动总成机构(4)由球笼式联轴器(41)、电机B(42)、联轴器(43)、从动轴支撑架(44)、主动轴支撑架(45)、转盘(46)、滚筒(47)、侧倾块(48)、从动支撑架轴承(49)和主动支撑架轴承(40)组成；所述球笼式联轴器(41)由主动轴(411)、从动轴(412)、联轴器转子(413)和转子保持架(414)组成，所述电机B(42)与滚动载台(2)固连，球笼式联轴器(41)与电机B(42)通过联轴器(43)连接，滚筒(47)与球笼式联轴器(41)固连，从动轴支撑架(44)与主载台(1)固连，主动轴支撑架(45)与转盘(46)固连，球笼式联轴器(41)的从动轴(412)与从动轴支撑架(44)通过从动支撑架轴承(49)组成转动副，球笼式联轴器(41)的主动轴(411)与主动轴支撑架(45)通过主动支撑架轴承(40)组成旋转副。
4.如权利要求1所述的复合工况下胎面橡胶滚动接触全域应变演化特性测试装置，其特征在于：所述的侧偏角调节机构(5)由齿条(51)、齿轮(52)、底部固定轴(53)、夹持机构(54)和底部轴承(55)组成；所述直线加载调节机构(2)和主平台(1)通过螺栓(10)固连；夹持机构(54)与直线加载调节机构(2)的支撑块(21)固连；夹持机构(54)与齿条(51)固连；齿轮(52)与齿条(51)配合连接；齿轮(52)与底部固定轴承(55)连接，底部固定轴(53)固连于主平台(1)上，夹持机构(54)与支撑块(21)组成移动副，齿条(51)与齿轮(52)形成啮合关系。
5.如权利要求1所述的复合工况下胎面橡胶滚动接触全域应变演化特性测试装置，其特征在于：所述的纵向直线加载调节机构(6)包括丝杠(61)、电机C(62)、联轴器(63)、支撑板(64)、支撑块(65)、轴承(66)和连接板(67)组成；所述的电机C(62)与连接板(67)固连，丝杠(61)通过联轴器(66)与电机C(62)连接，在两个连接板(67)中加工轴承孔，在轴承孔中安装滚动轴承(66)，连接板(67)与支撑板(64)固连，在支撑板(64)上部开设矩形槽，支撑块(65)底部置于支撑板(64)底部矩形槽中，连接板(67)与支撑板(64)固连，连接板(67)与丝杠(61)组成旋转副，支撑块(65)与丝杠(61)组成螺旋副，支撑块(65)与支撑板(64)组成移动副。
...【技术特征摘要】
1.复合工况下胎面橡胶滚动接触全域应变演化特性测试装置，其特征在于：由主载台(1)、直线加载调节机构(2)、滚筒载台(3)、滚筒转动总成机构(4)、侧偏角调节机构(5)、纵向直线加载调节机构(6)、横向直线加载调节机构(7)、相机调节机构(8)、橡胶试样夹持系统(9)、底部固定螺栓(10)、水平调节器(11)、中心限位块(12)和激光直线位移传感器(13)组成，所述的直线加载调节机构(2)固连于主载台(1)底部，所述的横向直线加载调节机构(7)固连于纵向直线加载调节机构(6)的支撑块(65)上，纵向直线加载调节机构(6)固连于主载台(1)上，所述的滚筒载台(3)固连于主载台(1)上，所述的滚筒转动总成机构(4)与滚筒载台(3)固连，所述的侧偏角调节机构(5)固连于主载台(1)上，连接杆(81)与侧偏角调节机构(5)固连，所述的橡胶试样夹持系统(9)固定于载台(3)上，橡胶试样夹持系统(9)的相机(83)中心线、光源(86)光轴线和轮胎胎面橡胶试样(93)中心三线共线，所述的底部固定螺栓(10)将直线加载调节机构(2)固定于主平台(1)底部，所述的水平调节器(11)固连于主平台(1)上，所述的激光式直线位移传感器(13)通过数据采集卡与计算机通讯连接，所述的电机a(25)、电机b(42)、电机c(62)、电机d(71)、相机(83)和光源(86)均通过计算机进行控制。
2.如权利要求1所述的复合工况下胎面橡胶滚动接触全域应变演化特性测试装置，其特征在于：所述的直线加载调节机构(2)由支撑块(21)、支撑板(22)、联轴器(23)、导轨(24)、电机a(25)、螺栓(26)、丝杠(27)、连接板(28)和轴承(29)组成；所述的电机a(25)与连接板(22)固连，丝杠(27)通过联轴器(23)与电机a(25)连接，在两个连接板(28)中加工轴承孔，在轴承孔中安装滚动轴承(29)，连接板(28)与支撑板(22)固连，两个连接板(28)与支撑板(22)固连，导轨(24)与支撑板(22)固连，导轨(24)与连接板(28)固连，轴承(29)与丝杠(27)组成旋转副，支撑块(22)与丝杠(27)组成螺旋副，支撑块(21)与导轨(24)构成移动副。
3.如权利要求1所述的复合工况下胎面橡胶滚动接触全域应变演化特性测试装置，其特征在于：所述的滚筒转动总成机构(4)由球笼式联轴器(41)、电机b(42)、联轴器(43)、从动轴支撑架(44)、主动轴支撑架(45)、转盘(46)、滚筒(47)、侧倾块(48)、从动支撑架轴承(49)和主动支撑架轴承(40)组成；所述球笼式联轴器(41)由主动轴(411)、从动轴(412)、联轴器转子(413)和转子保持架(414)组成，所述电机b(42)与滚动载台(2)固连，球笼式联轴器(41)与电机b(42)通过联轴器(43)连接，滚筒(47)与球笼式联轴器(41)固连，从动轴支撑架(44)与主载台(1)固连，主动轴支撑架(45)与转盘(46)固连，球笼式联轴器(41)的从动轴(412)与从动轴支撑架(44)通过从动支撑架轴承(49)组成转动副，球笼式联轴器(41)的主动轴(411)与主动轴支撑架(45)通过主动支撑架轴承(40)组成旋转副。
4.如权利要求1所述的复合工况下胎面橡胶滚动接触全域应变演化特性测试装置，其特征在于：所述的侧偏角调节机构(5)由齿条(51)、齿轮(52)、底部固定轴(53)、夹持机构(54)和底部轴承(55)组成；所述直线加载调节机构(2)和主平台(1)通过螺栓(10)固连；夹持机构(54)与直线加载调节机构(2)的支撑块(21)固连；夹持机构(54)与齿条(...
【专利技术属性】
技术研发人员：高学亮，令狐毕程，包伟兰，李连驰，吴思潭，刘泽萌，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：
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