CN1687737A - 汽车密封条压缩负荷与位移测试装置 - Google Patents

Abstract

一种汽车密封条压缩负荷与位移测试装置，步进电动机由计算机控制来驱动传动机构，由齿轮副和丝杆螺母副组成的传动机构带动压头作直线运动，并直接施加在密封条试件上，光栅尺安装在压头的悬壁上，以获取压头的精确位移并由数字显示仪读取，力传感器安装在压头上，密封条试件压缩变形产生的阻力使力传感器的弹性元件发生变形，并通过其电阻应变片测量电桥的电压变化反映出来，由计算机通过力传感器的力—电压标定曲线，将电压值转换为密封条试件所受的压缩负荷，CCD测量系统安装在密封条试件的一侧，测量密封条试件截面上不同位置的点在压缩过程中空间位置变化轨迹。本发明可实现密封条压缩变形的力—位移—变形复杂响应测试，保证测量精度。

Description

汽车密封条压缩负荷与位移测试装置

技术领域

本发明涉及一种测试装置，尤其涉及一种汽车密封条压缩负荷与位移测试装置，属于精密测试技术领域。

背景技术

密封条在轿车中起着介质密封、环境隔离和内外装饰作用，同时，又直接影响车门关闭力、车门操作舒适性等，根据福特汽车公司的测试报告，密封条阻力占轿车车门关闭力的30～50％，因此，它已成为影响整车性能的重要因素之一。密封条材料为非线性材料，其受力变形比较复杂，特别是密封条海绵橡胶材料具有很高的可压缩性和极强的变形能力，加之其结构的复杂性，到目前为止，其压缩变形特性尚未能够很好解决。因此，为了对密封条的结构特性进行研究，需要开发一种汽车密封条压缩负荷与位移测试装置。

现有技术中，余汉生等人开发了一种汽车密封条压缩负荷和冷冻粘结力测试装置(中国专利申请号：00249763.8)。此装置由上装置和下装置两部分组成，上装置包括T形导轨和上测试座，下装置包括T形导轨和下测试座，上测试座的测试面和下测试座的上表面的几何形状与所测试密封条相匹配。此装置可用于测试汽车密封条的压缩负荷和冷冻粘结力。另外，余汉生等人还开发了一种汽车密封条粘附力压缩装置(中国专利申请号：00259431.5)和测力装置(中国专利申请号：00259432.3)。压缩装置采用了具有插销孔的空心轴筒与材料试验机的下接头连接，采用装置了手轮的门式提手，通过转动手轮使测试所用的油漆板或玻璃板的自身重力转移到压缩装置的上压板上。测力装置采用了下部中心部位有一个空心轴筒的试样固定支座，可以和材料试验机的下接头连接，采用了装有T型导轨的门式提手，可以使测试部件与材料试验机的上接头连接，用于测试密封条粘附力。

上述装置结构均采用手动方式，只能进行粗略测试，具有一定的局限性。而针对密封条的压缩位移和变形特性的测试，需要开发一种更为精密的测试装置。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种汽车密封条压缩负荷与位移测试装置，可以实现密封条压缩变形的力—位移—变形复杂响应测试，使用方便，保证测量的精度。

为实现这样的目的，本发明的测试装置采用步进电机驱动传动机构，用光栅尺精确测量压缩位移，采用力传感器测量压缩负荷，应用立体视觉原理测量密封条截面形状的变化。步进电动机由计算机控制，驱动传动机构运动，传动机构由齿轮副和丝杆螺母副组成，带动压头作直线运动。压头的运动直接施加在密封条试件上，实现对密封条试件的压缩进给运动。光栅尺安装在压头的悬壁上，以获取压头的精确位移，光栅尺测量值由数字显示仪读取。力传感器安装在压头上，密封条试件压缩变形产生的阻力使得力传感器的弹性元件发生变形，并通过其电阻应变片测量电桥的电压变化反映出来，其电压值可经A/D转换输入计算机。通过力传感器的力—电压标定曲线，便可将电压值转换为密封条试件所受的压缩负荷。CCD测量系统安装在密封条试件的一侧，测量密封条试件截面上不同位置的点在压缩过程中空间位置变化轨迹。

本发明的测试装置具体包括步进电动机、传动机构、压头、光栅尺、CCD测量系统、力传感器、计算机、数字显示仪、试件夹具、工作台和机架。步进电动机与计算机连接，并由计算机控制。步进电动机和传动机构安装在机架内，由齿轮副和丝杆螺母副组成的传动机构与步进电动机相连接。压头的悬臂与传动机构的齿轮副连接，压头的运动直接施加在密封条试件上，实现对密封条试件的压缩进给运动。光栅尺紧贴压头的悬壁安装在机架上，数字显示仪与光栅尺连接。压头上安装一个力传感器，用以测量密封条试件所受的力。CCD测量系统安装在试件夹具上，位于密封条试件的一侧，试件夹具放置在工作台上。

本发明的测试装置由步进电动机驱动，经由齿轮副和丝杆螺母副组成的传动机构得到悬臂上压头的直线运动，压头的运动直接施加在密封条试件上，从而实现对密封条试件的拉伸或压缩直线运动。密封条试件压缩变形产生的阻力使得力传感器的弹性元件发生变形，并通过其电阻应变片测量电桥的电压变化反映出来，其电压值可经A/D转换输入计算机。压头悬臂的直线运动值即为密封条试件的位移量，其数值由光栅尺测得，以获取压头的精确位移，以消除由于步进电动机脉冲丢失和传动机构引起的运动误差，步进电动机由计算机控制，光栅尺得到的位移和力传感器得到的力输入计算机进行数据处理。在密封条试件的压缩受力变形试验中，密封条试件横截面的变形图像由CCD测量系统获取，并进行数据处理，以获取密封条试件在压缩过程中横截面上点的具体位移。

本发明可以实现海绵橡胶密封条压缩变形的力—位移—变形复杂响应测试，保证实验的客观性和重复性，不仅有助于正确评价各种密封条结构对车门关闭力的影响，同时也为采用先进的CAE软件进行密封条结构设计和优化奠定了基础。本发明的测试装置减少了人为因素的影响，而且使用方便、精度较高。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图。

图1中，1为步进电动机，2为传动机构，3为压头，4为光栅尺，5为密封条试件，6为CCD测量系统，7为力传感器，8为计算机，9为数字显示仪，10为试件夹具，11为工作台，12为机架。

图2为汽车密封条压缩负荷与位移之间的关系曲线图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的技术方案，但不限制本发明的范围。

图1为本发明装置结构示意图。如图1所示，本发明所述的一种汽车密封条压缩负荷与位移测试装置，由步进电动机1、传动机构2、压头3、光栅尺4、CCD测量系统6、力传感器7、计算机8、数字显示仪9、试件夹具10、工作台11、机架12组成。步进电动机1与计算机8连接，并由计算机8控制。传动机构2与步进电动机1相连接，传动机构2由齿轮副和丝杆螺母副组成，步进电动机1和传动机构2安装在机架12内。压头3的悬臂与传动机构2的齿轮副连接，压头3的运动直接施加在密封条试件5上，实现对密封条试件5的压缩进给运动。光栅尺4紧贴压头3的悬壁安装在机架12上，数字显示仪9与光栅尺4连接。压头3上安装一个力传感器7，用以测量密封条试件5所受的力。CCD测量系统6安装在试件夹具10上，位于密封条试件5的一侧，试件夹具10放置在工作台11上。

本发明的测试装置由步进电动机1驱动，经由齿轮副和丝杆螺母副组成的传动机构2得到悬臂上压头3的直线运动，压头3的运动直接施加在密封条试件5上，从而实现对密封条试件5的拉伸或压缩直线运动。密封条试件5压缩变形产生的阻力使得力传感器7的弹性元件发生变形，并通过其电阻应变片测量电桥的电压变化反映出来，其电压值可经A/D转换输入计算机8。压头悬臂的直线运动值即为密封条试件5的位移量，其数值由光栅尺4测得，以获取压头3的精确位移，以消除由于步进电动机1脉冲丢失和传动机构2引起的运动误差，步进电动机1由计算机8控制，光栅尺4得到的位移和力传感器7得到的力输入计算机8进行数据处理。在密封条试件5的压缩受力变形试验中，密封条试件5横截面的变形图像由CCD测量系统6获取，并进行数据处理，以获取密封条试件5在压缩过程中横截面上点的具体位移。

图2为利用本发明汽车密封条压缩负荷与位移测试装置得到的密封条试件的压缩负荷与位移之间的关系曲线。对同一批量4种不同密封条试件进行测试，试件长度为100mm，压缩速度为30mm/min。从图2可以看出测试数据的重复性较好，密封条的压缩负荷与位移之间的关系是非线性的。

Claims (1)

1、一种汽车密封条压缩负荷与位移测试装置，其特征在于由步进电动机(1)、传动机构(2)、压头(3)、光栅尺(4)、CCD测量系统(6)、力传感器(7)、计算机(8)、数字显示仪(9)、试件夹具(10)、工作台(11)及机架(12)组成，步进电动机(1)与计算机(8)连接，并由计算机(8)控制，由齿轮副和丝杆螺母副组成的传动机构(2)与步进电动机(1)相连接，步进电动机(1)和传动机构(2)安装在机架(12)内，压头(3)的悬臂与传动机构(2)的齿轮副连接，压头(3)的运动直接施加在密封条试件(5)上，实现对密封条试件(5)的压缩进给运动，光栅尺(4)紧贴压头(3)的悬壁安装在机架(12)上，数字显示仪(9)与光栅尺(4)连接，压头(3)上安装力传感器(7)用以测量密封条试件(5)所受的力，CCD测量系统(6)安装在试件夹具(10)上，位于密封条试件(5)的一侧，试件夹具(10)放置在工作台(11)上。

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