本發(fā)明涉及一種試驗(yàn)臺(tái)，特別是一種結(jié)構(gòu)緊湊、通用性好、可在不同振動(dòng)激勵(lì)下同時(shí)對(duì)阻尼與發(fā)電特性進(jìn)行自動(dòng)化測量的電磁直線作動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)。

背景技術(shù)：

懸架系統(tǒng)是車輛底盤系統(tǒng)的重要組成之一，提高懸架系統(tǒng)的性能對(duì)于改善整車的平順性和操縱穩(wěn)定性具有十分重要的意義?？紤]到車輛行駛工況復(fù)雜多變，對(duì)懸架系統(tǒng)的要求越來越高，傳統(tǒng)被動(dòng)懸架已經(jīng)難以實(shí)現(xiàn)滿意的車輛性能。主動(dòng)懸架根據(jù)車輛系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和外部輸入變化主動(dòng)地調(diào)整和產(chǎn)生所需的懸架作用力，響應(yīng)頻率可達(dá)1000Hz，可以使車輛系統(tǒng)始終具備最佳的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。電磁直線作動(dòng)器是電磁主動(dòng)懸架中的關(guān)鍵部件，根據(jù)懸架的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，電磁直線作動(dòng)器可在發(fā)電與電動(dòng)兩種模式下工作。在發(fā)電模式下，電磁直線作動(dòng)器可將懸架的振動(dòng)能量進(jìn)行電能回收，并同時(shí)提供適時(shí)的阻尼特性；而在電動(dòng)模式下，車載電源為電磁直線作動(dòng)器提供能量，從而產(chǎn)生電磁主動(dòng)力以抑制懸架振動(dòng)。電磁直線作動(dòng)器不僅可以用于改進(jìn)傳統(tǒng)汽車的懸架系統(tǒng)，而且也可直接移植到新能源汽車上使用，故其對(duì)于汽車的節(jié)能減排及新能源汽車的發(fā)展具有十分重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

但目前的減振器試驗(yàn)臺(tái)只適用于傳統(tǒng)的減振器，而且只能對(duì)阻尼特性進(jìn)行檢測，而對(duì)于電磁直線作動(dòng)器這種新型減振器的性能檢測試驗(yàn)臺(tái)，要求其能同時(shí)對(duì)阻尼與發(fā)電特性進(jìn)行檢測，目前國內(nèi)外該類試驗(yàn)臺(tái)還是一片空白。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)緊湊、可在不同振動(dòng)激勵(lì)下同時(shí)對(duì)阻尼與發(fā)電特性進(jìn)行測量的電磁直線作動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)，其通用性好、自動(dòng)化程度高，可大力推動(dòng)電磁直線作動(dòng)器在主動(dòng)懸架中的應(yīng)用。

本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)解決方案是：一種電磁直線作動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)，由機(jī)械臺(tái)架、電磁直線作動(dòng)器、測控系統(tǒng)組成，其中機(jī)械臺(tái)架包括臺(tái)架底座、下支柱、連接平臺(tái)、上支柱、雙套筒、直線軸承、移動(dòng)橫梁、連接板、連接桿、電動(dòng)缸等組成；測控系統(tǒng)由拉壓力傳感器、電壓傳感器、電流傳感器、位移傳感器、電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)器、數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)組成。

電磁直線作動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)以電動(dòng)缸為振動(dòng)激勵(lì)源，省去了復(fù)雜而笨重的液壓系統(tǒng)，機(jī)械臺(tái)架結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。通過機(jī)械臺(tái)架龍門式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證了拉壓力傳感器、電磁直線作動(dòng)器動(dòng)子、定子、電動(dòng)缸在受力時(shí)四者的同軸度，從而提高了電磁阻尼力測量的準(zhǔn)確性。

電動(dòng)缸在電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)下可實(shí)現(xiàn)最大行程130mm、最大速度1m/s、最大驅(qū)動(dòng)力4500N范圍內(nèi)的可調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)激勵(lì)。上支柱上端通過調(diào)節(jié)墊片的數(shù)目，來控制移動(dòng)橫梁的高度以適應(yīng)不同長度的電磁直線作動(dòng)器。上述兩點(diǎn)可滿足不同電磁直線作動(dòng)器及不同振動(dòng)工況的測試要求。

測試過程由計(jì)算機(jī)統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制：電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)器通過數(shù)據(jù)采集卡接受來自計(jì)算機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸做不同頻率、不同行程的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)電磁直線作動(dòng)器動(dòng)子施加振動(dòng)激勵(lì)，由位移傳感器獲取動(dòng)子位移信號(hào)并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡。動(dòng)子磁場與定子磁場相互作用產(chǎn)生電磁阻尼力，并在機(jī)械臺(tái)架的支撐作用下該電磁阻尼力施加到拉壓力傳感器，由拉壓力傳感器獲取電磁阻尼力信號(hào)并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡。在產(chǎn)生電磁阻尼力的同時(shí)，定子線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由電壓傳感器與電流傳感器通過線圈導(dǎo)線獲取電壓與電流信號(hào)并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡。計(jì)算機(jī)利用獲取的力信號(hào)與位移信號(hào)分析得到電磁直線作動(dòng)器的阻尼特性，利用獲取的電壓信號(hào)與電流信號(hào)分析得到電磁直線作動(dòng)器的發(fā)電特性，因此可同時(shí)對(duì)阻尼特性與發(fā)電特性進(jìn)行測試與分析，且無需人工干預(yù)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：1)發(fā)明的電磁直線作動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小、便攜性高、測量精度高；2)發(fā)明的電磁直線作動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)的激振頻率與行程可調(diào)，適應(yīng)性好；3)發(fā)明的電磁直線作動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)通過獲取電磁阻尼力、動(dòng)子位移、電壓及電流，利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)分析阻尼特性與發(fā)電特性，自動(dòng)化程度高。

附圖說明

圖1為電磁直線作動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為套筒及直線軸承的剖視圖。

圖3為連接板的俯視圖。

圖中編號(hào)所代表的含義為：1-臺(tái)架底座，2-下支柱，3-連接平臺(tái)，4-上支柱，5-臺(tái)架套筒，6-移動(dòng)橫梁，7-壓力傳感器，8-連接板，9-連接桿，10-電磁直線作動(dòng)器定子，11-電磁直線作動(dòng)器動(dòng)子，12-電磁直線作動(dòng)器緊固螺桿，13-電動(dòng)缸，14-位移傳感器，15-電流傳感器，16-電壓傳感器，17-數(shù)據(jù)采集卡，18-計(jì)算機(jī)，19-直線軸承，20-電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)器。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的一種電磁直線作動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)，包括臺(tái)架底座1、下支柱2、連接平臺(tái)3、上支柱4、雙套筒5、移動(dòng)橫梁6、連接板8、連接桿9、電磁直線作動(dòng)器定子10、電磁直線作動(dòng)器動(dòng)子11、電磁直線作動(dòng)器緊固螺桿12、電動(dòng)缸13、位移傳感器14、拉壓力傳感器7、電壓傳感器15、電流傳感器16、數(shù)據(jù)采集卡17、計(jì)算機(jī)18、直線軸承19和電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)器20；其中雙套筒5包括第一套筒和第二套筒，第一套筒和第二套筒結(jié)構(gòu)相同，均包括兩個(gè)通孔，分別為第一通孔和第二通孔；

臺(tái)架底座1上固連四根下支柱2，四根下支柱2的頂端固連連接平臺(tái)3，連接平臺(tái)3上固連兩根上支柱4，兩根上支柱4的頂端設(shè)置移動(dòng)橫梁6，兩根上支柱4上套有雙套筒5；

連接平臺(tái)3上固連電動(dòng)缸13，電動(dòng)缸13的動(dòng)子與電磁直線作動(dòng)器動(dòng)子11動(dòng)子相連，電磁直線作動(dòng)器定子10與連接桿9下端相連，連接桿9上端與連接板8相連，每根上支柱4的外圓柱面均與對(duì)應(yīng)套筒第一通孔通過過盈配合相連，每個(gè)套筒的第二通孔裝有直線軸承19，每個(gè)直線軸承19上均設(shè)置緊固螺桿12，兩個(gè)緊固螺桿12上固連電磁直線作動(dòng)器定子10，

連接平臺(tái)3上設(shè)置位移傳感器14，位移傳感器14與電磁直線作動(dòng)器動(dòng)子11相連接，連接板8與移動(dòng)橫梁6之間設(shè)置拉壓力傳感器7，電磁直線作動(dòng)器內(nèi)線圈通過導(dǎo)線與電壓傳感器15和電流傳感器16相連；位移傳感器14、拉壓力傳感器7、電壓傳感器15及電流傳感器16的模擬信號(hào)通過數(shù)據(jù)采集卡17輸入到計(jì)算機(jī)18中；計(jì)算機(jī)18的控制信號(hào)通過數(shù)據(jù)采集卡17傳輸至電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)器20，由電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)器20驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸13做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

所述拉壓力傳感器7、電磁直線作動(dòng)器動(dòng)子10、電磁直線作動(dòng)器定子11及動(dòng)缸13的軸線相互平行。

所述連接板8上對(duì)稱開有兩個(gè)環(huán)形通孔，用于連接桿9在通孔內(nèi)移動(dòng)。

所述上支柱4上端設(shè)置墊片。

所述第一通孔和第二通孔均為圓柱內(nèi)孔。

所述拉壓力傳感器7及電流傳感器16的型號(hào)均為霍爾電壓傳感器HK16。

本發(fā)明的電磁直線作動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小、便攜性高、測量精度高。

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

實(shí)施例

結(jié)合圖1，圖2和圖3，本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)緊湊、可在不同振動(dòng)激勵(lì)下同時(shí)對(duì)減振與發(fā)電特性進(jìn)行測量的電磁直線作動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)，其通用性好、自動(dòng)化程度高，包括機(jī)械臺(tái)架、電磁直線作動(dòng)器、測控系統(tǒng)。

為提高緊湊性與測量精度，所設(shè)計(jì)的機(jī)械臺(tái)架包括臺(tái)架底座、下支柱、連接平臺(tái)、上支柱、雙套筒、直線軸承、移動(dòng)橫梁、連接板、連接桿、電動(dòng)缸組成。臺(tái)架底座1上固連四根下支柱2，四根下支柱2的頂端固連連接平臺(tái)3。連接平臺(tái)3上固連兩根上支柱4，兩根上支柱4的頂端設(shè)置移動(dòng)橫梁6。連接板8的下端面固連兩根連接桿9，兩根連接桿的下端部固連在電磁直線作動(dòng)器定子10的端部。電磁直線作動(dòng)器動(dòng)子10與電動(dòng)缸13相連接。每根上支柱4的外圓柱面與雙套筒5中外側(cè)套筒的內(nèi)圓柱面通過過盈配合相連，雙套筒5中內(nèi)側(cè)套筒的內(nèi)圓柱面安裝直線軸承19，緊固螺桿12支撐于直線軸承19上。測量時(shí)，要求拉壓力傳感器7、電磁直線作動(dòng)器定子10、動(dòng)子11、電動(dòng)缸13四者保持同軸，為達(dá)到此要求，在臺(tái)架底座1保證了整個(gè)臺(tái)架穩(wěn)定性的前提下，連接平臺(tái)3固連電動(dòng)缸13和上支柱，保證了電動(dòng)缸13軸線和上支柱平行；電磁直線作動(dòng)器定子通過雙套筒5以及安裝于套筒內(nèi)的直線軸承19支撐于上支柱4，使得其在受力時(shí)軸線與兩根上支柱4的軸線保持平行；同時(shí)移動(dòng)橫梁6與上支柱4垂直安裝，保證了垂直安裝于移動(dòng)橫梁6上的拉壓力傳感器7與上支柱4軸線保持平行。電動(dòng)缸13與電磁直線作動(dòng)器動(dòng)子10固連，電磁直線作動(dòng)器定子10與拉壓力傳感器7連，當(dāng)受力時(shí)，四者軸線一致。

為提高通用性，電動(dòng)缸13的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，包括行程、速度、驅(qū)動(dòng)力，均可在計(jì)算機(jī)18的控制下實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。同時(shí)，上支柱4上端通過調(diào)節(jié)墊片的數(shù)目，來控制移動(dòng)橫梁6的高度以適應(yīng)不同長度的電磁直線作動(dòng)器。因此，電磁直線作動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)可滿足不同電磁直線作動(dòng)器及不同振動(dòng)工況的測試要求。

為同時(shí)測量電磁直線作動(dòng)器的阻尼、發(fā)電特性并提高自動(dòng)化測試水平，所設(shè)計(jì)的測控系統(tǒng)由拉壓力傳感器7、電壓傳感器15、電流傳感器16、位移傳感器14、電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)器20、數(shù)據(jù)采集卡17及計(jì)算機(jī)18組成。電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)器20通過數(shù)據(jù)采集卡17接受來自計(jì)算機(jī)18的運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸13做不同頻率、不同行程的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)電磁直線作動(dòng)器動(dòng)子11施加振動(dòng)激勵(lì)，由位移傳感器14獲取動(dòng)子位移信號(hào)并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡。動(dòng)子磁場與定子磁場相互作用產(chǎn)生電磁阻尼力，并在機(jī)械臺(tái)架的支撐作用下該電磁阻尼力施加到拉壓力傳感器7，由拉壓力傳感器7獲取電磁阻尼力信號(hào)并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡17。在產(chǎn)生電磁阻尼力的同時(shí)，定子10線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由電壓傳感器15與電流傳感器16通過線圈導(dǎo)線獲取電壓與電流信號(hào)并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡17。計(jì)算機(jī)18在獲取上述信號(hào)后，通過軟件處理便可得到電磁直線作動(dòng)器的阻尼與發(fā)電特性。整個(gè)測試過程在計(jì)算機(jī)18的控制下完成，無需人工參與。

工作方式為：計(jì)算機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)通過數(shù)據(jù)采集卡輸出給電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)器，則電動(dòng)缸可模擬不同頻率與行程的運(yùn)動(dòng)激勵(lì)施加給電磁直線作動(dòng)器的動(dòng)子。動(dòng)子受此激勵(lì)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)子磁場與定子磁場相互作用，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)以及感應(yīng)電流，通過在線圈端部接入電流以及電壓傳感器測得不同運(yùn)動(dòng)工況下的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)以及感應(yīng)電流的數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡輸入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析后即可得到其發(fā)電特性。此外，動(dòng)子受上述運(yùn)動(dòng)激勵(lì)產(chǎn)生電能的同時(shí)，動(dòng)子相對(duì)于定子會(huì)受到電磁阻尼力。根據(jù)作用與反作用原理，通過移動(dòng)橫梁上的拉壓力傳感器測量得到該電磁阻尼力，并由位移傳感器獲得不同時(shí)刻電磁直線作動(dòng)器動(dòng)子的位置，將拉壓力傳感器信號(hào)與位移傳感器信號(hào)通過數(shù)據(jù)采集卡輸入到計(jì)算機(jī)后，進(jìn)行分析處理后即可得出相應(yīng)的阻尼特性。測試過程中，為保證電動(dòng)缸、動(dòng)子、定子及拉壓力傳感器的同軸度，特設(shè)計(jì)機(jī)械臺(tái)架：由臺(tái)架底座保證整體的穩(wěn)定性；在下支柱的支撐下，連接平臺(tái)一方面用于固連電動(dòng)缸和上支柱，另一方面保證電動(dòng)缸軸線與2根上支柱的軸線保持平行；電磁直線作動(dòng)器定子通過套筒與直線軸承支撐于上支柱，從而保證在受力時(shí)其軸線與2根上支柱的軸線保持平行；拉壓力傳感器垂直安裝于移動(dòng)橫梁上，同時(shí)移動(dòng)橫梁與上支柱垂直安裝，因此拉壓力傳感器軸線與上支柱軸線保持平行；由于電動(dòng)缸與動(dòng)子固連，定子與拉壓力傳感器固連，在不受力時(shí)四者軸線一致。當(dāng)受力時(shí)，由于電動(dòng)缸、定子、動(dòng)子及拉壓力傳感器的軸線均與上支柱軸線保持平行，因此四者軸線同樣保持一致，保證了測量的準(zhǔn)確性。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)該指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。