本发明公开了一种汽车转向拉杆球头试验台，包括支架、球头座夹具、球头销夹具，球头座夹具用于夹持待测球头的球头座，球头销夹具用于夹持待测球头的球头销；球头座夹具通过传感器组连接液压缸的活塞杆，通过液压缸的驱动，实现球头座一端的摆动；球头座夹具连接上同步带轮，上同步带轮通过带传动连接下同步带轮，下同步带轮通过转动步进电机实现驱动；通过转动步进电机的驱动，实现球头座一端的转动；球头销夹具连接减速箱总成，减速箱总成连接摆动步进电机，通过摆动步进电机的驱动，实现球头销一端的转动。本发明的夹具具有模块化特点，能够扩大试验球头的种类，同时降低成本，实现球头试验台的通用性测试功能。本发明还能够进行耐久性测试。
1.一种汽车转向拉杆球头试验台，包括支架（5）、传感器组（20）、液压缸（23），其特征在于：球头座夹具（17）、球头销夹具（15），球头座夹具（17）和球头销夹具（15）分别与所述支架（5）固定连接，球头座夹具（17）设置于球头销夹具（15）的一侧；球头座夹具（17）用于夹持待测球头（16）的球头座，球头销夹具（15）用于夹持待测球头（16）的球头销；
球头座夹具（17）通过所述传感器组（20）连接所述液压缸（23）的活塞杆，通过液压缸（23）的驱动，实现球头座一端的摆动； 球头座夹具（17）连接上同步带轮，上同步带轮通过带传动连接下同步带轮（7），下同步带轮（7）通过转动步进电机（6）实现驱动；通过转动步进电机（6）的驱动，实现球头座一端的转动；
球头销夹具（15）连接减速箱总成（13），减速箱总成（13）连接摆动步进电机（9），通过摆动步进电机（9）的驱动，实现球头销一端的转动；
所述球头座夹具（17）的夹持部设置球头座剖分螺母（2），通过球头座紧固件（1）夹紧球头座剖分螺母（2），实现球头座夹具（17）对待测球头（16）的球头座的夹紧；球头销夹具（15）的夹持部设置球头销剖分螺母（4）、球头销紧固件（3），通过球头销紧固件（3）夹紧球头销剖分螺母（4），实现球头销夹具（15）对待测球头（16）的球头销的夹紧。
2.根据权利要求1所述的汽车转向拉杆球头试验台，其特征在于：所述传感器组（20）连接控制系统的输入，控制系统的输出连接摆动步进电机（9）、转动步进电机（6）、液压缸（23）。
3.根据权利要求1或2所述的汽车转向拉杆球头试验台，其特征在于：所述传感器组（20）包括摆角编码器、摆动力矩传感器、加载力传感器、转角编码器、转动力矩传感器、微位移传感器。
4.根据权利要求1所述的汽车转向拉杆球头试验台，其特征在于：所述液压缸（23）的活塞杆设置有活塞导向机构；所述活塞导向机构包括定向轴（22）、定向板（21），所述活塞杆固定连接定向板（21）的上端，定向板（21）的下端固定连接定向轴（22）；定向轴（22）能够沿活塞杆的轴向运动，从而对活塞起到导向作用。
5.根据权利要求2所述的汽车转向拉杆球头试验台，其特征在于：所述液压缸（23）通过液压加载系统实现驱动；所述液压加载系统包括比例伺服阀（23-1），比例伺服阀（23-1）的其中两个端口连接液压缸（23），另两个端口连接液压回路；液压回路上设置有出口单向阀（23-4）、过滤器（23-5）、截止阀（23-6）、入口单向阀（23-15）； 液压回路上并联有恒压变量结构、过滤器（23-16）；恒压变量结构包括定量泵（23-9），定量泵（23-9）通过电机（23-10）实现驱动；定量泵（23-9）通过复位缸（23-8）连接流量伺服阀（23-7）；
比例伺服阀（23-1）、流量伺服阀（23-7）通过所述控制系统控制，实现系统要求的液压输出。
6.根据权利要求5所述的汽车转向拉杆球头试验台，其特征在于：所述定量泵（23-9）通过阀（23-11）连接过滤器（23-12）。
7.根据权利要求5所述的汽车转向拉杆球头试验台，其特征在于：所述液压回路上还设置有蓄能器（23-2）。
8.根据权利要求5所述的汽车转向拉杆球头试验台，其特征在于：所述过滤器（23-16）通过冷却器（23-17）连接油箱（23-18）。
汽车转向拉杆球头试验台
技术领域
[0001] 本发明涉及一种汽车性能试验设备，具体涉及一种汽车转向拉杆球头试验台。
背景技术
[0002] 汽车转向拉杆球头决定了汽车转向的灵敏度、准确性和行驶稳定性，是关系汽车行驶安全与操作敏捷的重要部件，必须经过严格的性能与耐久性测试。
[0003] 现有的球头试验设备均只能检测某一类产品或只能检测摆动力矩、旋转力矩、最大径（轴）向位移中的一个项目，对转向拉杆球头和悬架球头等的测试无法统一，设备通用性较差。在球头生产企业进行新产品开发时，往往由于缺少相关试验设备而影响产品开发进程或在试制阶段购置试验设备而增加投资风险。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车转向拉杆球头试验台，它可以测定不同型号的转向拉杆球头或其他球头类零件的摆动力矩、旋转力矩、最大径（轴）向位移等性能指标是否合格。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明汽车转向拉杆球头试验台的技术解决方案为：
[0006] 包括支架5、球头座夹具17、球头销夹具15，球头座夹具17和球头销夹具15分别与支架5固定连接，球头座夹具17设置于球头销夹具15的一侧；球头座夹具17用于夹持待测球头16的球头座，球头销夹具15用于夹持待测球头16的球头销；球头座夹具17通过传感器组20连接液压缸23的活塞杆，通过液压缸23的驱动，实现球头座一端的摆动；球头座夹具17连接上同步带轮，上同步带轮通过带传动连接下同步带轮7，下同步带轮7通过转动步进电机6实现驱动；通过转动步进电机6的驱动，实现球头座一端的转动；球头销夹具15连接减速箱总成13，减速箱总成13连接摆动步进电机9，通过摆动步进电机9的驱动，实现球头销一端的转动。
[0007] 所述球头座夹具17的夹持部设置球头座剖分螺母2，通过球头座紧固件1夹紧球头座剖分螺母2，实现球头座夹具17对待测球头16的球头座的夹紧；球头销夹具15的夹持部设置球头销剖分螺母4、球头销紧固件3，通过球头销紧固件3夹紧球头销剖分螺母4，实现球头销夹具15对待测球头16的球头销的夹紧。
[0008] 所述传感器组20连接控制系统的输入，控制系统的输出连接摆动步进电机9、转动步进电机6、液压缸23。
[0009] 所述传感器组20包括摆角编码器、摆动力矩传感器、加载力传感器、转角编码器、转动力矩传感器、微位移传感器。
[0010] 所述液压缸23的活塞杆设置有活塞导向机构；所述活塞导向机构包括定向轴22、定向板21，所述活塞杆固定连接定向板21的上端，定向板21的下端固定连接定向轴22；定向轴22能够沿活塞杆的轴向运动，从而对活塞起到导向作用。
[0011] 所述液压缸23通过液压加载系统实现驱动；所述液压加载系统包括比例伺服阀23-1，比例伺服阀23-1的其中两个端口连接液压缸23，另两个端口连接液压回路；液压回路上设置有出口单向阀23-4、过滤器23-5、截止阀23-6、入口单向阀23-15；液压回路上并联有恒压变量结构、过滤器23-16；恒压变量结构包括定量泵23-9，定量泵23-9通过电机
23-10实现驱动；定量泵23-9通过复位缸23-8连接流量伺服阀23-7；比例伺服阀23-1、流量伺服阀23-7通过所述控制系统控制，实现系统要求的液压输出。
[0012] 所述定量泵23-9通过阀23-11连接过滤器23-12；
[0013] 所述液压回路上还设置有蓄能器23-2。
[0014] 所述过滤器23-16通过冷却器23-17连接油箱23-18。
[0015] 本发明可以达到的技术效果是：
[0016] 本发明的夹具具有模块化特点，通过更换其中的剖分螺母，使其与待测球头相匹配，就能够简单、快速地进行不同型号尺寸的转向拉杆球头或其他球头类零件的试验，满足了不同类型球头的装夹要求，而不需要对整体夹具进行更改，扩大了试验球头的种类，同时降低了成本，实现了球头试验台的通用性测试功能。本发明还能够很好地解决螺纹无法直接夹持的问题。
[0017] 本发明的夹具在球头装夹时，扳手作用力的方向与试件呈垂直方向，因此在拧紧螺栓时并不会导致球头松动脱离等情况，只需要单人就能够实现球头的装夹以及试验需求。
[0018] 本发明由基于Labview的控制系统实现控制，由液压加载系统和电机传动系统（包括传感器组、两个步进电机及传动机构）提供测试动力，能够在一次试验中测定转向拉杆球头或其他球头类零件的摆动力矩、旋转力矩、最大径向（根据待测对象不同也可能是轴向）位移等性能参数指标是否合格，检测装置中的传感器将信号反馈给控制系统，并显示测试结果。本发明还能够进行耐久性测试。
附图说明
[0019] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
[0020] 图1是本发明汽车转向拉杆球头试验台的结构示意图；
[0021] 图2是本发明的球头夹具的示意图；
[0022] 图3是本发明的液压加载系统的原理图；
[0023] 图4是本发明的控制系统的框图。
[0024] 图中附图标记说明：
[0025] 1为球头座紧固件， 2为球头座剖分螺母，
[0026] 3为球头销紧固件， 4为球头销剖分螺母，
[0027] 5为支架， 6为转动步进电机，
[0028] 7为下同步带轮， 8为电机固定架，
[0029] 9为摆动步进电机， 10为螺栓，
[0030] 11为弹簧垫圈， 12为平垫圈，
[0031] 13为减速箱总成， 14为圆柱销，
[0032] 15为球头销夹具， 16为待测球头，
[0033] 17为球头座夹具， 18为螺母，
[0034] 19为弹簧垫圈， 20为传感器组，
[0035] 21为定向板， 22为定向轴，
[0036] 23为液压缸， 24为液压缸前固定座，
[0037] 25为液压缸后固定座， 26为圆柱销，
[0038] 27为弹簧垫圈， 28为平垫圈，
[0039] 29为螺栓，
[0040] 23-1为比例伺服阀， 23-2为蓄能器，
[0041] 23-3为出口压力表， 23-4为出口单向阀，
[0042] 23-5为过滤器， 23-6为截止阀，
[0043] 23-7为流量伺服阀， 23-8为复位缸，
[0044] 23-9为定量泵， 23-10为电机，
[0045] 23-11为阀， 23-12为过滤器，
[0046] 23-14为入口压力表， 23-15为入口单向阀，
[0047] 23-16为过滤器， 23-17为冷却器，
[0048] 23-18为油箱。
具体实施方式
[0049] 以下结合具体实施例对本发明作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围并不限于下述实施例，提供实施例只是为了更充分和完全地说明本发明的实施方式。
[0050] 如图1所示，本发明汽车转向拉杆球头试验台，包括支架5、球头座夹具17、球头销夹具15，球头销夹具15通过螺栓与支架5固定连接，球头座夹具17通过圆柱销14、螺栓10、弹簧垫圈11、平垫圈12连接到支架5上，起定位作用；球头座夹具17设置于球头销夹具15的一侧；
[0051] 球头座夹具17的轴承外圈通过法兰和传感器组20连接液压缸23的活塞杆前端，通过液压缸23的驱动，实现球头座一端的摆动；液压缸23通过液压缸前固定座24和液压缸后固定座25固定设置于支架5上；
[0052] 传感器组20包括摆角编码器、摆动力矩传感器、加载力传感器、转角编码器、转动力矩传感器、微位移传感器；
[0053] 液压缸前固定座24通过螺栓连接到支架5上；液压缸后固定座25通过圆柱销26、弹簧垫圈27、平垫圈28、螺栓29连接到支架5上，起定位作用；
[0054] 液压缸23的活塞杆设置有活塞导向机构；活塞导向机构包括定向轴22、定向板21，液压缸23的活塞杆固定连接定向板21的上端，定向板21的下端通过螺母18、弹簧垫圈
19固定连接定向轴22；定向轴22穿过液压缸前固定座24，定向轴22能够沿活塞杆的轴向运动，从而对活塞起到导向作用；
[0055] 球头座夹具17的轴承外圈通过法兰连接上同步带轮，上同步带轮通过带传动连接下同步带轮7，下同步带轮7通过转动步进电机6实现驱动；转动步进电机6通过电机固定架8固定设置于支架5上；通过转动步进电机6的驱动，实现球头座一端的转动；
[0056] 球头销夹具15的轴承外圈连接减速箱总成13，减速箱总成13连接摆动步进电机9，通过摆动步进电机9的驱动，实现球头销一端的转动；
[0057] 如图2所示，球头座夹具17的夹持部设置球头座剖分螺母2，通过球头座紧固件1夹紧球头座剖分螺母2，实现球头座夹具17对待测球头16的球头座的夹紧；
[0058] 球头销夹具15的夹持部设置球头销剖分螺母4、球头销紧固件3，通过球头销紧固件3夹紧球头销剖分螺母4，实现球头销夹具15对待测球头16的球头销的夹紧。
[0059] 如图3所示，液压缸23通过液压加载系统实现驱动；液压加载系统包括比例伺服阀23-1，比例伺服阀23-1的其中两个端口连接液压缸23，另两个端口连接液压回路；液压回路上设置有蓄能器23-2、出口压力表23-3、出口单向阀23-4、过滤器23-5、截止阀23-6、入口单向阀23-15、入口压力表23-14；蓄能器23-2用于防止液压波动；
[0060] 液压回路上并联有恒压变量结构、过滤器23-16；恒压变量结构包括定量泵23-9，定量泵23-9通过电机23-10实现驱动；定量泵23-9通过复位缸23-8连接流量伺服阀23-7；
[0061] 定量泵23-9通过阀23-11连接过滤器23-12；
[0062] 过滤器23-16通过冷却器23-17连接油箱23-18；冷却器23-17用于防止油液升温。
[0063] 比例伺服阀23-1、流量伺服阀23-7通过控制系统控制，实现系统要求的液压输出；
[0064] 如图4所示，控制系统的输入连接摆角编码器、摆动力矩传感器、加载力传感器、转角编码器、转动力矩传感器、微位移传感器，控制系统的输出连接摆动步进电机9、转动步进电机6、液压缸23。
[0065] 根据需求，控制系统控制各个加载驱动的动作方式、实时采集各个传感器输入信号并加以处理、从人机界面读取必要信息或对人机界面输出测试信息。控制系统能够完成对各个传感器的信息读取、保存、传递，并对各种信号进行处理，例如驱动力加载系统就可实时采集加载力信号，经过微机系统计算以后，根据需要不断改变液压缸作用力实现交变加载要求。
[0066] 使用时，将待测球头16的球头座安装到球头座夹具17上，待测球头16的球头销安装到球头销夹具15上，由电机传动机构和/或液压加载系统提供动力，动力直接或通过传动机构作用在待测球头16上，检测装置中的传感器将信号反馈给控制系统，控制系统基于Labview开发，提供用户界面，实现用户对试验台的操控并显示试验数据、图表等。
[0067] 通过更换球头座夹具17、球头销夹具15中的球头座剖分螺母2、球头销剖分螺母4，使其与待测球头16相匹配，就能够简单、快速地进行不同型号尺寸的转向拉杆球头或其他球头类零件的试验，以满足不同类型球头的装夹要求。
[0068] 本发明适合于各类汽车的转向拉杆球头性能、耐久性测试。
