本發(fā)明涉及一種試驗臺，特別是一種結(jié)構(gòu)緊湊、通用性好、可在不同振動激勵下同時對阻尼與發(fā)電特性進行自動化測量的電磁直線作動器試驗臺。

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。考慮到車輛行駛工況復(fù)雜多變，對懸架系統(tǒng)的要求越來越高，傳統(tǒng)被動懸架已經(jīng)難以實現(xiàn)滿意的車輛性能。主動懸架根據(jù)車輛系統(tǒng)的運動狀態(tài)和外部輸入變化主動地調(diào)整和產(chǎn)生所需的懸架作用力，響應(yīng)頻率可達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。電磁直線作動器是電磁主動懸架中的關(guān)鍵部件，根據(jù)懸架的運動狀態(tài)，電磁直線作動器可在發(fā)電與電動兩種模式下工作。在發(fā)電模式下，電磁直線作動器可將懸架的振動能量進行電能回收，并同時提供適時的阻尼特性；而在電動模式下，車載電源為電磁直線作動器提供能量，從而產(chǎn)生電磁主動力以抑制懸架振動。電磁直線作動器不僅可以用于改進傳統(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)用價值。

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

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種結(jié)構(gòu)緊湊、可在不同振動激勵下同時對阻尼與發(fā)電特性進行測量的電磁直線作動器試驗臺，其通用性好、自動化程度高，可大力推動電磁直線作動器在主動懸架中的應(yīng)用。

本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)解決方案是：一種電磁直線作動器試驗臺，由機械臺架、電磁直線作動器、測控系統(tǒng)組成，其中機械臺架包括臺架底座、下支柱、連接平臺、上支柱、雙套筒、直線軸承、移動橫梁、連接板、連接桿、電動缸等組成；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、電動缸驅(qū)動器、數(shù)據(jù)采集卡及計算機組成。

電磁直線作動器試驗臺以電動缸為振動激勵源，省去了復(fù)雜而笨重的液壓系統(tǒng)，機械臺架結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。通過機械臺架龍門式的結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證了拉壓力傳感器、電磁直線作動器動子、定子、電動缸在受力時四者的同軸度，從而提高了電磁阻尼力測量的準確性。

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

測試過程由計算機統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制：電動缸驅(qū)動器通過數(shù)據(jù)采集卡接受來自計算機的運動控制信號，驅(qū)動電動缸做不同頻率、不同行程的往復(fù)直線運動，從而對電磁直線作動器動子施加振動激勵，由位移傳感器獲取動子位移信號并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡。動子磁場與定子磁場相互作用產(chǎn)生電磁阻尼力，并在機械臺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并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡。在產(chǎn)生電磁阻尼力的同時，定子線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，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并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡。計算機利用獲取的力信號與位移信號分析得到電磁直線作動器的阻尼特性，利用獲取的電壓信號與電流信號分析得到電磁直線作動器的發(fā)電特性，因此可同時對阻尼特性與發(fā)電特性進行測試與分析，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)點為：1)發(fā)明的電磁直線作動器試驗臺結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小、便攜性高、測量精度高；2)發(fā)明的電磁直線作動器試驗臺的激振頻率與行程可調(diào)，適應(yīng)性好；3)發(fā)明的電磁直線作動器試驗臺通過獲取電磁阻尼力、動子位移、電壓及電流，利用計算機自動分析阻尼特性與發(fā)電特性，自動化程度高。

附圖說明

圖1為電磁直線作動器試驗臺結(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。

圖中編號所代表的含義為：1-臺架底座，2-下支柱，3-連接平臺，4-上支柱，5-臺架套筒，6-移動橫梁，7-壓力傳感器，8-連接板，9-連接桿，10-電磁直線作動器定子，11-電磁直線作動器動子，12-電磁直線作動器緊固螺桿，13-電動缸，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-計算機，19-直線軸承，20-電動缸驅(qū)動器。

具體實施方式

本發(fā)明的一種電磁直線作動器試驗臺，包括臺架底座1、下支柱2、連接平臺3、上支柱4、雙套筒5、移動橫梁6、連接板8、連接桿9、電磁直線作動器定子10、電磁直線作動器動子11、電磁直線作動器緊固螺桿12、電動缸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、計算機18、直線軸承19和電動缸驅(qū)動器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，均包括兩個通孔，分別為第一通孔和第二通孔；

臺架底座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3，連接平臺3上固連兩根上支柱4，兩根上支柱4的頂端設(shè)置移動橫梁6，兩根上支柱4上套有雙套筒5；

連接平臺3上固連電動缸13，電動缸13的動子與電磁直線作動器動子11動子相連，電磁直線作動器定子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的外圓柱面均與對應(yīng)套筒第一通孔通過過盈配合相連，每個套筒的第二通孔裝有直線軸承19，每個直線軸承19上均設(shè)置緊固螺桿12，兩個緊固螺桿12上固連電磁直線作動器定子10，

連接平臺3上設(shè)置位移傳感器14，位移傳感器14與電磁直線作動器動子11相連接，連接板8與移動橫梁6之間設(shè)置拉壓力傳感器7，電磁直線作動器內(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的模擬信號通過數(shù)據(jù)采集卡17輸入到計算機18中；計算機18的控制信號通過數(shù)據(jù)采集卡17傳輸至電動缸驅(qū)動器20，由電動缸驅(qū)動器20驅(qū)動電動缸13做往復(fù)運動。

所述拉壓力傳感器7、電磁直線作動器動子10、電磁直線作動器定子11及動缸13的軸線相互平行。

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

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的型號均為霍爾電壓傳感器HK16。

本發(fā)明的電磁直線作動器試驗臺結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小、便攜性高、測量精度高。

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步詳細的描述。

實施例

結(jié)合圖1，圖2和圖3，本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)緊湊、可在不同振動激勵下同時對減振與發(fā)電特性進行測量的電磁直線作動器試驗臺，其通用性好、自動化程度高，包括機械臺架、電磁直線作動器、測控系統(tǒng)。

為提高緊湊性與測量精度，所設(shè)計的機械臺架包括臺架底座、下支柱、連接平臺、上支柱、雙套筒、直線軸承、移動橫梁、連接板、連接桿、電動缸組成。臺架底座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3。連接平臺3上固連兩根上支柱4，兩根上支柱4的頂端設(shè)置移動橫梁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器定子10的端部。電磁直線作動器動子10與電動缸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，要求拉壓力傳感器7、電磁直線作動器定子10、動子11、電動缸13四者保持同軸，為達到此要求，在臺架底座1保證了整個臺架穩(wěn)定性的前提下，連接平臺3固連電動缸13和上支柱，保證了電動缸13軸線和上支柱平行；電磁直線作動器定子通過雙套筒5以及安裝于套筒內(nèi)的直線軸承19支撐于上支柱4，使得其在受力時軸線與兩根上支柱4的軸線保持平行；同時移動橫梁6與上支柱4垂直安裝，保證了垂直安裝于移動橫梁6上的拉壓力傳感器7與上支柱4軸線保持平行。電動缸13與電磁直線作動器動子10固連，電磁直線作動器定子10與拉壓力傳感器7連，當受力時，四者軸線一致。

為提高通用性，電動缸13的運動參數(shù)，包括行程、速度、驅(qū)動力，均可在計算機18的控制下實現(xiàn)調(diào)節(jié)。同時，上支柱4上端通過調(diào)節(jié)墊片的數(shù)目，來控制移動橫梁6的高度以適應(yīng)不同長度的電磁直線作動器。因此，電磁直線作動器試驗臺可滿足不同電磁直線作動器及不同振動工況的測試要求。

為同時測量電磁直線作動器的阻尼、發(fā)電特性并提高自動化測試水平，所設(shè)計的測控系統(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、電動缸驅(qū)動器20、數(shù)據(jù)采集卡17及計算機18組成。電動缸驅(qū)動器20通過數(shù)據(jù)采集卡17接受來自計算機18的運動控制信號，驅(qū)動電動缸13做不同頻率、不同行程的往復(fù)直線運動，從而對電磁直線作動器動子11施加振動激勵，由位移傳感器14獲取動子位移信號并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡。動子磁場與定子磁場相互作用產(chǎn)生電磁阻尼力，并在機械臺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并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡17。在產(chǎn)生電磁阻尼力的同時，定子10線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，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并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡17。計算機18在獲取上述信號后，通過軟件處理便可得到電磁直線作動器的阻尼與發(fā)電特性。整個測試過程在計算機18的控制下完成，無需人工參與。

工作方式為：計算機的運動控制信號通過數(shù)據(jù)采集卡輸出給電動缸驅(qū)動器，則電動缸可模擬不同頻率與行程的運動激勵施加給電磁直線作動器的動子。動子受此激勵作往復(fù)直線運動，動子磁場與定子磁場相互作用，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢以及感應(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動工況下的感應(yīng)電動勢以及感應(yīng)電流的數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡輸入到計算機進行數(shù)據(jù)處理和分析后即可得到其發(fā)電特性。此外，動子受上述運動激勵產(chǎn)生電能的同時，動子相對于定子會受到電磁阻尼力。根據(jù)作用與反作用原理，通過移動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刻電磁直線作動器動子的位置，將拉壓力傳感器信號與位移傳感器信號通過數(shù)據(jù)采集卡輸入到計算機后，進行分析處理后即可得出相應(yīng)的阻尼特性。測試過程中，為保證電動缸、動子、定子及拉壓力傳感器的同軸度，特設(shè)計機械臺架：由臺架底座保證整體的穩(wěn)定性；在下支柱的支撐下，連接平臺一方面用于固連電動缸和上支柱，另一方面保證電動缸軸線與2根上支柱的軸線保持平行；電磁直線作動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橫梁上，同時移動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；由于電動缸與動子固連，定子與拉壓力傳感器固連，在不受力時四者軸線一致。當受力時，由于電動缸、定子、動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，保證了測量的準確性。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)該指出：對于本技術(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，這些改進均落在本發(fā)明要求的保護范圍。