[发明专利]一种车轮土壤力测试台

说明书

技术领域

本发明涉及一种车轮土壤力测试台，特别是一种能够在线实时改变轮地垂向作用力的车轮土壤力测试台。

背景技术

地球表面存在着大面积的沼泽、滩涂、沙漠等软地面环境，涉及到石油、矿业、运输业、渔业、林业、农业等众多工农业部门以及军事领域。越野车辆在软地面行驶时，行走机构容易发生下陷深、阻力大、效率低、打滑严重，甚至根本无法行驶的问题，因此有必要设计开发土壤力测试台，用于研究行走机构（主要是车轮）与软土的相互作用方式，据此优化设计行走机构，提高软地面通过性。

车轮土壤力测试台设计方案的提出应考虑以下问题：第一，合理确定驱动方式。现有的测试台通常单独采用轮毂电机主动驱动方式（一例为中国发明专利申请号200610076321.5中所公开的适用于行星探测车辆车轮移动性能测试的台车装置）或者单独采用步进电机驱动测试台运动，从而带动车轮做从动运动（一例中国发明专利申请号201110429111.0中所公开的月面巡视器地面行走试验系统），其缺点是无法同时模拟主动和从动两种运动形态。第二，合理改变垂向载荷。现有的测试台通常采用离线改变垂向载荷（一例为中国发明专利申请号200610076321.5中所公开的适用于行星探测车辆车轮移动性能测试的台车装置），即需要离线手动增减配重块来改变车轮垂直方向载荷力的大小，其缺点是无法在线实时改变垂直方向载荷力的大小。

基于以上要求，本发明提出一种能够测量多个土壤参数、能够模拟主动和从动两种运动形态、能够在线实时改变轮地垂向作用力的车轮土壤力测试台。

发明内容

本发明的目的在于提出一种针对已有技术存在的缺陷，提供一种车轮土壤力测试台，能够测量多个土壤参数、能够模拟主动和从动两种运动形态、能够在线实时改变轮地垂向作用力。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种车轮土壤力测试台，包括一个测试台支、一个车轮和一个与车轮相互作用的土槽体，其特征在于：所述土槽体安置在测试台支架内下部，所述车轮滚压在土槽体的上表面；所述车轮通过一个转向机构连接在一个变载荷机构的下方，所述变载荷机构通过一个垂直和水平移动机构连接一个车轮从动驱动机构而活动吊装在所述测试台支架的两根上横梁上；车轮的转轴直接连接一个车轮主动驱动机构。

所述测试台支架的结构：两根左立柱和两根右立柱沿垂直方向相互平行，分别固定安装在四个测试台万向轮上，所述两根上横梁和两根下横梁沿水平方向相互平行，两端分别固定安装在左立柱和右立柱上，两根中立柱与左立柱和右立柱平行，两端分别安装在上横梁和下横梁上，所述两根上横梁上各安装有直线导轨座，直线导轨座上安装有直线导轨。

所述车轮主动驱动机构和转向机构的结构：所述车轮安装在一根传动轴上，该传动轴左端通过轴承安装在一个车轮支架左端，并与一个角速度传感器相连接，右端通过轴承安装在车轮支架右端，并依次与一个扭矩传感器、一个减速器和一个轮毂电机相连接，构成所述车轮主动驱动机构：所述车轮支架侧面安装一个振动传感器，上面依次与一个减速器、一个转向电机和一个六维力传感器相连接，所述六维力传感器通过一个固定板与配重箱相连接。

所述变载荷机构：一个曲柄电机安装在一个垂直滑轨架上，通过一个减速器依次与一个曲柄、一根连杆、一个磁铁滑块相连，所述磁铁滑块安装在一个滑槽轨道中，该滑槽安装在一个调整块上，该调整块安装在所述配重箱上，配重箱中放置配重块；一个压力传感器分别与所述滑槽和配重箱相连，一个磁铁安装在压力传感器上，并嵌在滑槽轨道中；所述曲柄、连杆、磁铁滑块、滑槽构成一个曲柄滑块机构，所述调整块、配重箱、配重块与曲柄滑块机构构成所述变载荷机构。

所述垂直和水平移动机构及车轮从动驱动机构的结构：四根滑轨分别与配重箱和一个垂直滑轨架相连接，一个直线位移传感器安装在配重箱与垂直滑轨架之间，垂直滑轨架与一个水平移动架固定连接，水平移动架下安装两条直线导轨，该直线导轨安装在两条直线导轨座上，所述配重箱、滑轨、垂直滑轨架与水平移动架构成垂直和水平移动机构，一个丝杠螺母固定安装在一个丝杠螺母固定板上，一根丝杠与丝杠螺母旋配而一端部依次与一个丝杠座、一个联轴器、一个丝杠电机相连接，一个水平移动架固定板与水平移动架固定连接，水平移动架固定板与一个丝杠螺母固定板通过螺栓和螺母相连接，水平移动架下安装所述直线导轨，直线导轨安装在直线导轨座上，所述水平移动架与垂直滑轨架固定连接，所述滑轨分别与垂直滑轨架和配重箱相连接，所述丝杠电机、丝杠、直线导轨、垂直和水平移动机构、车轮支架与车轮构成车轮从动驱动机构。