一種薄壁管件變角度斜向沖擊試驗(yàn)夾具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車安全試驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種薄壁管件變角度斜向沖 擊試驗(yàn)夾具。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，薄壁管是指管材的外徑與壁厚的比值大于20的管件，汽車車身結(jié)構(gòu)上有很 多部件都是薄壁管結(jié)構(gòu)，例如:汽車前縱梁。眾所周知，在汽車安全事故中，絕大部分事故為 斜向碰撞，所以對(duì)薄壁管的斜向耐撞性能研究是非常必要的。在薄壁管斜向沖擊試驗(yàn)中，由 于薄壁管在斜向會(huì)受到較大的壓力，所以需要一種夾具對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定可靠的夾持。以往的 薄壁管斜向沖擊試驗(yàn)夾具存在較多的缺陷。第一，一個(gè)夾具只能完成某幾個(gè)沖擊角度試驗(yàn)， 不能實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)角度的連續(xù)變化;第二，試驗(yàn)管件截面形狀單一，以往夾具只是針對(duì)圓形薄壁 管進(jìn)行設(shè)計(jì)的，試驗(yàn)對(duì)象受限；第三，試驗(yàn)管件尺寸單一，以往夾具只是針對(duì)確定的薄壁管 尺寸設(shè)計(jì)的，不能夠完成變管徑試驗(yàn)。以上所述三點(diǎn)缺陷導(dǎo)致現(xiàn)有的夾具設(shè)計(jì)不能滿足試 驗(yàn)的多樣化要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，而提供一種薄壁管件變角度斜向沖擊試驗(yàn)夾具。本發(fā) 明主要考慮汽車吸能管件斜向碰撞試驗(yàn)的需求，在夾具底座的雙倒T形直槽軌道安裝可移 動(dòng)式限滑支撐塊，通過限滑支撐塊的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)可旋斜板傾斜角度變化，從而滿足管件試驗(yàn) 管件被沖擊角度的變化需求;通過夾持框內(nèi)相互垂直的兩個(gè)楔塊長寬尺寸不同變化組合， 實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)管件截面形狀、尺寸可變，從而適用于各種工況下薄壁管件的斜向沖擊試驗(yàn)，尤其 能夠提高汽車斜向耐撞性研究的準(zhǔn)確程度。
[0004] 本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：
[0005] -種薄壁管件變角度斜向沖擊試驗(yàn)夾具，其特征在于:所述試驗(yàn)夾具包括底座、可 旋斜板、限滑支撐塊和夾持框；
[0006] 所述底座上設(shè)有與試驗(yàn)所用的萬能試驗(yàn)機(jī)上安裝螺紋孔中心距相同的雙列倒T形 直槽軌道，所述限滑支撐塊通過底面設(shè)置的螺紋孔裝配到所述倒T形直槽軌道上；
[0007] 所述底座和所述可旋斜板在相接觸端分別設(shè)置有尺寸相同的圓筒，通過銷軸貫穿 兩部分圓筒將所述可旋斜板裝配到所述底座上并形成所述可旋斜板與所述底座之間的轉(zhuǎn) 動(dòng)副;所述可旋斜板的另一自由端支撐在所述限滑支撐塊上，所述限滑支撐塊與所述可旋 斜板支撐的一端設(shè)有圓弧過渡部；
[0008] 所述可旋斜板上設(shè)有圓形通槽，所述圓形通槽位于所述可旋斜板寬度方向的對(duì)稱 軸上，距所述可旋斜板與所述底座固定端二分之一處;所述夾持框中心與所述圓形通槽中 心重合，所述夾持框?yàn)閮?nèi)、外框截面均為正方形的框體，所述夾持框的外框長度等于所述圓 形通槽的直徑，所述夾持框的四角通過螺栓與設(shè)置在所述圓形通槽外周的安裝孔固定在所 述可旋斜板上;所述夾持框內(nèi)設(shè)有用于夾持被測(cè)管件并過盈配合裝配到所述夾持框中的第 一楔塊和第二楔塊。
[0009] 進(jìn)一步地，所述限滑支撐塊底面的螺紋孔通過與貫穿所述倒T形直槽軌道的內(nèi)六 角螺栓配合，將所述限滑支撐塊固定在所述底座的對(duì)應(yīng)位置上，所述內(nèi)六角螺栓的頭部沉 入所述倒T形直槽軌道的臺(tái)肩處，所述限滑支撐塊與所述底座的下表面之間無凸起。
[0010] 試驗(yàn)時(shí)，需用普通標(biāo)準(zhǔn)螺栓自上向下通過雙列T形直槽軌道將底座固定安裝在萬 能試驗(yàn)機(jī)自帶的安裝孔上。根據(jù)斜向沖擊角度要求計(jì)算得到限滑支撐塊安裝位置參數(shù)，然 后將內(nèi)六角螺栓由底座下表面分別貫穿倒T形直槽軌道，進(jìn)而通過限滑支撐塊上與倒T形直 槽軌道對(duì)應(yīng)的螺紋孔，從而將限滑支撐塊固定在底座對(duì)應(yīng)位置上，同時(shí)保證內(nèi)六角螺栓的 頭部沉入倒T形槽的臺(tái)肩處，確保底座的下表面無凸起。
[0011] 進(jìn)一步地，所述可旋斜板與所述底座之間的轉(zhuǎn)動(dòng)副形成的夾角為Λθ，ΔΘ其連續(xù) 可變滿足：
[0012] Θ=ΔΘ，
[0013] 其中：Θ為沖擊試驗(yàn)所要求的沖擊角度，取0°~30°。
[0014] 進(jìn)一步地，通過改變限滑支撐塊在倒Τ形直槽軌道上的安裝位置實(shí)現(xiàn)不同傾斜角 度斜板的支撐，從而實(shí)現(xiàn)沖擊角度的連續(xù)可變。所述限滑支撐塊的安裝位置與沖擊角度Θ之 間的關(guān)系為：
[0016] 其中：1m為所述限滑支撐塊到轉(zhuǎn)動(dòng)副的最近距離，hi為限滑支撐塊的高度，h2為轉(zhuǎn) 動(dòng)副圓筒的直徑(如圖10所不）。
[0017] 進(jìn)一步地，所述安裝孔均勻設(shè)置在所述圓形通槽外周與所述圓形通槽同心，所述 夾持框通過與所述安裝孔的安裝及所述楔塊的配合實(shí)現(xiàn)對(duì)不同尺寸管件的夾持。
[0018] 實(shí)際操作中，安裝孔為均勻分布在所述圓形通槽圓周方向的、共8個(gè)螺紋孔，這些 螺紋孔為與夾持框?qū)?yīng)的螺栓安裝孔。
[0019] 進(jìn)一步地，當(dāng)所述管件為方管時(shí)，所述夾持框的邊框設(shè)置于所述可旋斜板的邊緣 平行，通過對(duì)應(yīng)的4個(gè)安裝孔固定，所述方管和所述第一楔塊、第二楔塊過盈裝配到所述夾 持框內(nèi)，滿足：
[0020] ai = L_di，
[0021 ]其中，L為所述夾持框內(nèi)框邊長，ai為第一楔塊和第二楔塊的寬度，di為被夾持方管 的邊長。
[0022] 進(jìn)一步地，當(dāng)所述管件為圓管時(shí)，所述夾持框的夾持方式在所述方管的基礎(chǔ)上旋 轉(zhuǎn)45°，所述夾持框與所述可旋斜板通過另外4個(gè)安裝孔固定安裝在一起，這樣可以保證圓 管受壓時(shí)由夾持框的兩條邊夾持，因而更加穩(wěn)定。將圓管與第一楔塊、第二楔塊過盈裝配到 所述夾持框內(nèi)，滿足：
[0023] a2 = L_d2，
[0024] 其中，a2為第一楔塊和第二楔塊的寬度，d2為被夾持圓管外圓直徑。
[0025] 進(jìn)一步地，當(dāng)所述管件為正六邊形管時(shí)，所述夾持框的邊框設(shè)置與所述可旋斜板 的邊緣平行，通過對(duì)應(yīng)的4個(gè)安裝孔固定，將所述正六邊形管和所述第一楔塊、第二楔塊過 盈裝配到所述夾持框內(nèi)，滿足：
[0026] a3 = L_2d3，
[0028]其中，a3為第一楔塊的寬度，a3'為第二楔塊的寬度，d 3為正六邊形邊長。
[0029] 進(jìn)一步地，當(dāng)所述管件為橢圓截面管時(shí)，所述夾持框的邊框設(shè)置與所述可旋斜板 的邊緣平行，通過對(duì)應(yīng)的4個(gè)安裝孔固定，將所述橢圓截面管和所述第一楔塊、第二楔塊過 盈裝配到所述夾持框內(nèi)，滿足：
[0030] a4=L_d4，
[0031] a4，=L_d4'，
[0032] 其中，a4為第一楔塊的寬度，a4'為第二楔塊的寬度，d4、d4'分別為橢圓管的長軸和 短軸長度。
[0033]關(guān)于本發(fā)明涉及到的底座、銷軸、限滑支撐塊、可旋斜板、夾持框的具體設(shè)計(jì)如下： [0034] 1)底座設(shè)計(jì)
[0035] 底座是一個(gè)開有雙倒T形直槽軌道的長方形鋼板，并且在其一端焊有兩段圓筒，用 于與斜板及銷軸進(jìn)行裝配。底座設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵尺寸為T形槽的尺寸參數(shù)以及圓筒的尺寸參 數(shù)。
[0036] 各關(guān)鍵尺寸參數(shù)按如下原則確定：（a)L取值應(yīng)小于試驗(yàn)所用萬能試驗(yàn)機(jī)安裝平臺(tái) 寬度；（b)d的取值應(yīng)與試驗(yàn)所用壓機(jī)上安裝螺紋孔的中心距相等；（c)T形槽的臺(tái)肩寬度和 槽寬度的取值應(yīng)分別略大于試驗(yàn)壓機(jī)安裝所用螺栓的螺栓頭直徑、螺桿直徑相等；（d)T形 槽的臺(tái)肩高度取值應(yīng)不小于所選用內(nèi)六角螺栓頭部的高度。
[0037] 2)銷軸設(shè)計(jì)
[0038]銷軸的相關(guān)尺寸按如下原則確定：（a)銷軸長度的取值與底座設(shè)計(jì)中底座的寬度 相等；（b)銷軸截面圓半徑R的取值應(yīng)滿足以下條件，
[0040] 其中，F(xiàn)為銷軸所受最大剪切力，[τ]為所選材料的剪切強(qiáng)度。
[0041] 3)支撐塊設(shè)計(jì)
[0042] 支撐塊的關(guān)鍵尺寸按如下原則確定：（a)支撐塊寬度的取值與底座設(shè)計(jì)中底座的 寬度相等；（b)支撐塊底部螺紋孔中心距應(yīng)與底座設(shè)計(jì)中尺寸相等；（c)支撐塊的高度In的 取值應(yīng)滿足以下條件，
[0044]其中，1為底座的長度，0max為試驗(yàn)所要求的最大傾斜角度。
[0045] 4)可旋斜板設(shè)計(jì)
[0046] 可旋斜板的關(guān)鍵尺寸按如下原則設(shè)計(jì)：（a)可