[发明专利]一种用于轮胎与路面摩擦过程研究的模拟试验装置及方法

权利要求书

1.一种用于轮胎与路面摩擦过程研究的模拟试验装置，其特征在于，包括：驱动装置、传动装置、中心轴(2)、旋转臂(7)、加载装置、传动箱(14)、基准轮(17)、测试轮(15)和试验轨道(13)；

传动装置设置于驱动装置和中心轴(2)之间，驱动装置通过传动装置能够驱动中心轴(2)绕中心轴(2)的轴线转动；

中心轴(2)的顶端固定设置有旋转臂(7)，中心轴(2)的下端能够转动设置于试验装置底座或地基上；旋转臂(7)与传动箱(14)通过加载装置相连接，通过加载装置能够给传动箱(14)施加载荷，旋转臂(7)通过加载装置能够带动传动箱(14)运动；

传动箱(14)内设置有能够转动的基准齿轮(18)和测试齿轮(16)，在基准齿轮(18)和测试齿轮(16)之间设置有若干中间齿轮，中间齿轮设置于传动箱(14)内，中间齿轮用于基准齿轮(18)与测试齿轮(16)之间的传动，基准齿轮(18)通过基准万向节(19)与基准轮(17)相连接，测试齿轮(16)通过测试万向节(21)与测试轮(15)相连接；基准轮(17)与测试轮(15)上能够安装试验轮胎；

试验轨道(13)的上表面铺有试验路面材料，试验轨道(13)与基准轮(17)和测试轮(15)相匹配，通过驱动装置驱动中心轴(2)转动时，在基准轮(17)和测试轮(15)上安装的试验轮胎能够在试验轨道(13)上运动；

加载装置包括导向套筒、加载螺杆(8)和加载弹簧(10)；导向套筒包括第一导向套筒(9)和第二导向套筒(11)，第一导向套筒(9)固定设置在旋转臂(7)上，第二导向套筒(11)铰接在传动箱(14)上，第一导向套筒(9)与第二导向套筒(11)之间为间隙配合套装，旋转臂(7)通过导向套筒能够带动传动箱(14)运动；加载螺杆(8)和加载弹簧(10)设置在导向套筒内，旋转臂(7)上设置有螺纹通孔，加载螺杆(8)的一端穿过螺纹通孔贯穿旋转臂(7)，另一端与加载弹簧(10)的上端连接，加载弹簧(10)的下端与第二导向套筒(11)连接，旋转加载螺杆(8)能够调整加载弹簧(10)对传动箱(14)施加的载荷；

测试轮(15)的圆周线速度与基准轮(17)的圆周线速度不相同。

2.根据权利要求1所述的一种用于轮胎与路面摩擦过程研究的模拟试验装置，其特征在于，驱动装置包括电动机(1)和减速机(6)；电动机(1)的输出轴通过传动带与减速机(6)的输入轴相连接，减速机(6)的输出轴通过传动装置能够驱动中心轴(2)转动。

3.根据权利要求1所述的一种用于轮胎与路面摩擦过程研究的模拟试验装置，其特征在于，传动装置包括传动皮带和皮带轮；从动皮带轮(5)固定安装在中心轴(2)上，从动皮带轮(5)通过传动皮带与驱动装置的输出轴相连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于轮胎与路面摩擦过程研究的模拟试验装置，其特征在于，第一导向套筒(9)与第二导向套筒(11)之间设置有限位装置，限位装置能够限制第一导向套筒(9)与第二导向套筒(11)之间的相对转动，限位装置不限制第一导向套筒(9)与第二导向套筒(11)之间的相对轴向移动。

5.根据权利要求1所述的一种用于轮胎与路面摩擦过程研究的模拟试验装置，其特征在于，基准万向节(19)与测试万向节(21)均为等速万向节。

6.根据权利要求1所述的一种用于轮胎与路面摩擦过程研究的模拟试验装置，其特征在于，还包括速度传感器(4)、销轴传感器(20)和载荷传感器(12)；

速度传感器(4)靠近中心轴(2)布置，速度传感器(4)能够测量中心轴(2)的转速；销轴传感器(20)布置于一个中间齿轮轴上，销轴传感器(20)能够测量轮齿啮合力；载荷传感器(12)安装于加载装置，载荷传感器(12)能够测量加载装置对传动箱(14)施加的载荷。

7.一种用于轮胎与路面摩擦过程研究的模拟试验方法，其特征在于，基于权利要求1至6中任一项所述的模拟试验装置，具体步骤包括：

步骤1，制作组装模拟实验装置，并在测试轮(15)和基准轮(17)上安装试验轮胎；

步骤2，在试验轮胎的下部的圆环形试验轨道(13)上铺设需要试验的路面材料，使试验轮胎与试验轨道(13)上的试验路面材料相接触；

步骤3，通过加载装置对基准轮(17)和测试轮(15)施加载荷；

步骤4，启动驱动装置，驱动中心轴(2)转动，使试验轮胎在试验轨道(13)上的试验路面材料上运动，研究试验轮胎与试验轨道(13)之间的摩擦过程。