一种转向机压块O型圈动态特性参数的获取装置
技术领域
本实用新型涉及动力学仿真试验技术领域，具体的讲是一种转向机压块O型圈动态特性参数的获取装置。
背景技术
压块O型圈是一种橡胶材料，是转向机中重要的阻尼元件，其在减振和降噪中起着关键的作用。往往在设计中，通过改变压块的O型圈槽和壳体尺寸来改变O型圈的压缩量来改变压块在壳体的运动特性，以便满足一些设计要求。
而建立的三维六自由度系统动力学模型用以转向系统噪音分析，需要充分考虑了压块O型圈的的刚度迟滞特性。为了识别不同压块O型圈设计的动态特性参数，需要结合噪音分析的工况和模型特点，设计一套简单可靠的识别方法和测试装置。目前转向系统噪音分析的动力学仿真领域尚未发展成熟，参数识别技术方法存在空缺。
为此设计一种可以满足不同的压块O型圈槽设计在径向和轴向多个维度的动态特性参数识别，拆装测试方便方法简单实用，所获得数据科学可靠的识别方法和测试装置是十分有必要的。
发明内容
本实用新型突破了现有技术的难题，设计了一种可以满足不同的压块O型圈槽设计在径向和轴向多个维度的动态特性参数识别，拆装测试方便方法简单实用，所获得数据科学可靠的识别方法和测试装置。
为了达到上述目的，本实用新型设计了一种转向机压块O型圈动态特性参数的获取装置，包括：底板、壳体垫块、压块、壳体、转换插头，其特征在于：底板上固定有壳体垫块，壳体垫块上固定有壳体，壳体的侧面设有穿透的圆柱孔，圆柱孔内部设有固定有压块，压块的端部固定有转换插头；
所述壳体垫块的顶部设有4个螺纹孔一，壳体垫块的侧面设有2个螺纹孔二；
当壳体与螺纹孔一固定连接时，压块贯穿圆柱孔，使压块的两端露在圆柱孔外，转换插头则固定在压块的两端上，转换插头的上方则连接固定有施力架，形成径向O型圈动态特性参数的获取装置；
当壳体与螺纹孔二固定连接时，压块穿入圆柱孔，压块的底端位于圆柱孔内部，压块的顶端则伸出圆柱孔，转换插头则固定连接在压块的顶端上，形成轴向O型圈动态特性参数的获取装置。
所述压块为圆柱棒，压块的中央位置的外缘开设有若干对O型圈凹槽，压块的两端开设有对称的安装螺纹孔。
所述壳体为铸铝材料。
所述的若干对O型圈凹槽的深度各异。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优势：
1）本实用新型的转向机压块O型圈动态特性测试装置，固定底板安装在安装台上，壳体垫块连接在底板上，根据径向参数和轴向刚度参数识别的不同，分别径向安装和轴向安装壳体，装有O型圈的压块插在壳体之中，通过转接头连接到施力架上，施力架通过力传感器连到拉压机上，结构简单，制造成本低，易于拆装，可以实现转向机压块O型圈径向和轴向动态特性的测试。
2）本实用新型的转向机压块O型圈动态特性测试装置，压块上布置了不同尺寸的槽，可以满足不同的O型圈压缩量的设计；由于槽是通过压块中心面镜像布置的，使径向测试受力均匀不易倾斜，提高了测试精度。
3）本实用新型的转向机压块O型圈动态特性测试方法，在径向动力学参数测试过程中，位移传感器对称布置在压块两侧，位移取两传感器的均值，进一步提供测试精度。
4）本实用新型的转向机压块O型圈动态特性参数识别方法，通过曲线数据处理，提取信息点，并用最小二乘法进行数据拟合，并得到拟合方程，可以用以计算获取任意转向机压块O型圈槽设计的动态特性参数。
附图说明
图1为本实用新型中径向O型圈动态特性参数的获取装置的结构示意图。
图2为本实用新型中轴向O型圈动态特性参数的获取装置的结构示意图。
图3为本实用新型中压块的剖面图。
图4为本实用新型具体实施例中力与位移数据中提取参数信息示意图。
图5为本实用新型具体实施例中不同压块O型圈槽设计与动态特性参数拟合曲线及方程示意图。
具体实施方式
结合附图对本实用新型做进一步描述。
参见图1~2，本实用新型设计了一种转向机压块O型圈动态特性参数的获取装置，包括：底板、壳体垫块5、压块4、壳体3、转换插头2，底板6安装在安装台上，底板6上固定有壳体垫块5，壳体垫块5上固定有壳体3，壳体3的侧面设有穿透的圆柱孔，圆柱孔内部设有固定有压块4，压块4的端部固定有转换插头2。
根据径向参数和轴向刚度参数识别的不同，分别横向固定壳体3和纵向固定壳体3，以形成径向O型圈动态特性参数的获取装置和轴向O型圈动态特性参数的获取装置，之后将装有O型圈的压块4插在壳体3之中，通过转换插头2连接到施力架1上，施力架1通过力传感器连到拉压机上，从而进行径向动态特性参数的测试，而对于轴向特性的测试，转换插头2直接通过力传感器连接到拉压机上。
本实用新型中壳体垫块5的底部设有4个固定螺纹孔，可以将其固定在底板6上，顶部设有4个螺纹孔一，壳体垫块5的侧面设有2个螺纹孔二，分别用以横向固定壳体3和纵向固定壳体3。
当壳体3与螺纹孔一固定连接时，压块4贯穿圆柱孔，使压块4的两端露在圆柱孔外，转换插头2则固定在压块4的两端上，转换插头2的上方则连接固定有施力架1，形成径向O型圈动态特性参数的获取装置。
当壳体3与螺纹孔二固定连接时，压块4穿入圆柱孔，压块4的底端位于圆柱孔内部，压块4的顶端则伸出圆柱孔，转换插头2则固定连接在压块4的顶端上，形成轴向O型圈动态特性参数的获取装置。
参见图3，本实用新型中压块4为直径34.96mm的圆柱形铝棒，压块4的中央位置的外缘开设有若干对不同深度的O型圈凹槽，将这些槽从左到右编号为ABCDE,其中A和E槽深为3.35mm，B和D槽深为3.45mm，而C槽深为3.40mm，A和E，B和D镜像分布在圆柱中心面两侧，这样保证了在径向动态特性参数测试的受力的均匀性；压块4两端设置对称的螺纹孔，便于与施力架1和传感器连接。
本实用新型中壳体3为铸铝材料，外型呈六面体，中心有直径为35.008mm的圆柱形孔，四个安装孔位于四个角落，便于和壳体垫块5进行安装固定。
本实用新型在具体实施中转向机压块O型圈动态特性参数的获取方法，包括径向O型圈动态特性参数的获取方法和径向O型圈动态特性参数的获取方法，其中径向O型圈动态特性参数的获取方法，按如下步骤进行：
步骤1：使用径向O型圈动态特性参数的获取装置，将两个O型圈对称安装在压块4的O型圈凹槽A和O型圈凹槽E中，并将压块4插入涂有油脂的壳体3中。
步骤2：将壳体3安装固定在壳体垫块5的顶面，形成径向O型圈动态特性参数的获取装置。
步骤3：将两个位移传感器对称步骤在压块4两端，将力传感器布置在施力架1上方，并将位移传感器、力传感器均与数字信号采集仪相连。
步骤4：分别以0.1mm/min、2mm/min、10mm/min的速度，正负300N的力拉压施力架1，记录各位移传感器数据为TravelAE1、TravelAE2，力传感器数据为ForceAE，获得A、E槽尺寸下O型圈的径向刚度动态特性参数。
步骤5：再将这两个O型圈对称安装在O型圈凹槽B和O型圈凹槽D中，重复上述步骤2-4，得到B、D槽尺寸下O型圈的径向刚度动态特性参数：TravelBD1、TravelBD2、ForceBD。
步骤6：在将O型圈安装在O型圈凹槽C中，重复上述步骤2-4，得到C槽尺寸下O型圈的径向刚度动态特性参数：TravelC1、TravelC2、ForceC。
步骤7：对于A和E、B和D槽的O型圈径向动态特性参数我们做以下处理：两个位移传感器的数据取均值TravelAE=(TravelAE1+TravelAE2)/2、TravelBD=(TravelBD1+TravelBD2)/2，力传感器的数据取一半forceAE=ForceAE/2、forceBD=ForceBD/2，之后根据计算得到的数据，绘制力和位移曲线，得到3.35mm和3.45mm压块4槽深设计的单个O型圈径向动态特性参数曲线，从该曲线提取该设计下的O型圈刚度和初始预紧力，如图4所示。
同理计算得到C槽的O型圈径向动态特性参数曲线，并提取相应刚度和预紧力参数。
步骤8：拟合槽深VS刚度，槽深VS预紧力的曲线，通过该曲线可以得到任意O型圈槽深的径向动态特性参数。
最后建立相应试验的动态特性模型，并代入所得参数，仿真结果和测试曲线对比作参数微调整。
本实用新型中轴向O型圈动态特性参数的获取方法如下：
步骤1：使用轴向O型圈动态特性参数的获取装置，将一个O型圈安装在压块4的O型圈凹槽A中，并将压块4自下而上的插入涂有油脂的壳体3中。
步骤2：将位移传感器布置在压块4的顶端，将力传感器布置在施力架1上方，并将位移传感器与力传感器与数字信号采集仪相连接。
步骤3：分别以0.1mm/min、2mm/min、10mm/min的速度，正负0.3mm的位移拉压施力架1，记录位移传感器数据为TravelA’，力传感器数据为ForceA’。
步骤4：再将O型圈安装在O型圈凹槽B中，重复上述步骤2-3，获得在O型圈凹槽B中的位移传感器数据为TravelB’，力传感器数据为ForceB’。
步骤5：再将O型圈安装在O型圈凹槽C中，重复上述步骤2-3，获得在O型圈凹槽C中的位移传感器数据为TravelC’，力传感器数据为ForceC’。
步骤6：分别绘制A、B和C槽的对应O型圈的力和位移曲线，得到对应的O型圈轴向动态特性参数曲线，从曲线提取O型圈刚度和预紧力，如图5所示。
步骤7：应用最小二乘法拟合槽深VS刚度，槽深VS预紧力的曲线，并得到多项式拟合方程，通过拟合方程可以算出任意压块4O型圈设计所对应的轴向刚度和预紧力等动态特性参数，最后建立相应试验的动力学仿真模型，并代入所得参数，仿真结果和测试曲线对比作参数微调整。
