本發(fā)明涉及一種腰部扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置，尤其涉及一種可精確調(diào)整扭轉(zhuǎn)速度，可同時(shí)適用假人腰部扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試的裝置。

背景技術(shù)：

假人作為實(shí)驗(yàn)中真人的替代品，其力學(xué)特性應(yīng)與真人有一定程度的相似性。目前有研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)用汽車安全帶測(cè)試中所用的安全帶假人tno-10的腰部扭轉(zhuǎn)剛度與實(shí)際人體的有一定的差異，這種差異可能會(huì)影響汽車安全實(shí)驗(yàn)結(jié)論的準(zhǔn)確性和可靠性。但是目前行業(yè)內(nèi)對(duì)于這種差異具體的了解屬于空白，因此需要一種專門用于假人腰部扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試系統(tǒng)和方法來測(cè)試對(duì)比假人的腰部扭轉(zhuǎn)剛度，為以后的汽車假人研究提供參考和思路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于解決上述問題，提供一種自動(dòng)化、可變速、可提供過載保護(hù)、可適用假人測(cè)試的腰部扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置。該發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種假人腰部扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)量裝置，其包括座椅式機(jī)架；變頻調(diào)速電機(jī)、蝸輪蝸桿減速機(jī)、下傳動(dòng)軸、下聯(lián)軸器；動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、上聯(lián)軸器、軸套、上傳動(dòng)軸、轉(zhuǎn)盤、腰部擋板、背部靠板、胸部擋板、長(zhǎng)螺柱；座椅式機(jī)架上橫板,其特征在于：

變頻調(diào)速電機(jī)的輸出軸通過連接鍵與蝸輪蝸桿減速器的輸入軸蝸桿連接，渦輪蝸桿減速機(jī)的輸出軸垂直于水面地面并與下傳動(dòng)軸4的下端連接，下傳動(dòng)軸上端與下聯(lián)軸器下端連接；

動(dòng)態(tài)扭矩傳感器的輸入軸與下聯(lián)軸器的上端相連；動(dòng)態(tài)扭矩傳感器的輸出軸與上聯(lián)軸器7的下端通過鍵連接；上傳動(dòng)軸下端插在上聯(lián)軸器上端的孔內(nèi)，通過鍵連接傳動(dòng)；

上傳動(dòng)軸通過法蘭盤與轉(zhuǎn)盤固定，軸套套在上傳動(dòng)軸圓周的外側(cè)，在上傳動(dòng)軸和軸套之間設(shè)置一對(duì)圓錐滾子軸承和油封，軸套包含法蘭盤部分，法蘭部分鉆有與座椅式機(jī)架上橫板螺紋孔配合的通孔，通過螺栓將軸套與座椅式機(jī)架上橫板連接起來；而座椅式機(jī)架上橫板與座椅式機(jī)架相連接，用來承載傳遞假人的重力；

背部靠板與座椅式機(jī)架也是用螺栓相連接，胸部擋板與背部靠板通過6根長(zhǎng)螺柱相連，同腰部擋板調(diào)節(jié)相似可以調(diào)節(jié)螺栓的位置來調(diào)節(jié)背部靠板與胸部擋板之間的距離適應(yīng)不同尺寸的假人；

軸套和其內(nèi)部的一對(duì)圓錐滾子軸承的主要作用是為了將實(shí)驗(yàn)時(shí)假人載荷通過軸套的法蘭盤部分傳遞到座椅式機(jī)架然后傳到地面，保證假人的重力載荷不直接加載在傳動(dòng)減速裝置上。

進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)盤上面連接左右兩個(gè)腰部擋板，轉(zhuǎn)盤和腰部擋板上面的螺紋連接孔為長(zhǎng)條狀。

進(jìn)一步地，座椅式機(jī)架上面連接著配重塊用來保證實(shí)驗(yàn)時(shí)機(jī)架的穩(wěn)定，機(jī)架始終保持豎直狀態(tài)。

本發(fā)明還提供了一種利用權(quán)利要求1所述的假人腰部扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)試的方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1、放置需要測(cè)試的假人，使其坐在轉(zhuǎn)盤上；根據(jù)被測(cè)物的臀寬調(diào)整腰部擋板之間的距離，同時(shí)保持被測(cè)物上身豎直，根據(jù)其背部調(diào)整胸部擋板13使其與被測(cè)物上半身貼合；

步驟2、接通電源，給動(dòng)態(tài)扭矩傳感器通電，調(diào)整電機(jī)變頻器將變頻調(diào)速電機(jī)2轉(zhuǎn)速調(diào)到最小值，啟動(dòng)變頻調(diào)速電機(jī)；

步驟3、調(diào)節(jié)變頻調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)速帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤上的假人旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)45°后關(guān)閉變頻調(diào)速電機(jī)；

步驟4、當(dāng)變頻調(diào)速電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，讀取動(dòng)態(tài)扭矩傳感器6采集的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)曲線，采用后處理軟件對(duì)其進(jìn)行濾波等處理；

步驟5、根據(jù)動(dòng)態(tài)扭矩傳感器顯示的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩t-t曲線和實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速曲線n-t，將實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速進(jìn)行積分得到轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的精確角度根據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻的轉(zhuǎn)矩t和轉(zhuǎn)角利用公式計(jì)算假人腰部扭轉(zhuǎn)剛度；

步驟6、松動(dòng)腰部擋板和長(zhǎng)螺柱上的連接螺栓，卸下已經(jīng)測(cè)試完畢的碰撞假人；

步驟7、調(diào)節(jié)腰部擋板連接螺栓在轉(zhuǎn)盤上u形槽的位置，放入另一種碰撞假人.調(diào)整腰部擋板和胸部擋板保證被測(cè)假人臀部固定，上身挺直與背部靠板貼合；繼續(xù)回到步驟2測(cè)量另一種碰撞實(shí)驗(yàn)假人腰部扭轉(zhuǎn)剛度。

本發(fā)明提供一種假人腰部扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試裝置，包括變頻調(diào)速電機(jī)、減速傳動(dòng)裝置、扭矩測(cè)速傳感器、轉(zhuǎn)盤裝置、支架。實(shí)驗(yàn)測(cè)量假人腰部扭轉(zhuǎn)剛度時(shí)，變頻調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)將扭矩輸入到渦輪蝸桿減速機(jī)經(jīng)過減速增扭將動(dòng)力傳到扭矩測(cè)速傳感器，扭矩測(cè)速傳感器測(cè)得輸入的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)矩再經(jīng)過上傳動(dòng)軸將扭矩傳到轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤上的假人轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度。根據(jù)轉(zhuǎn)矩測(cè)速傳感器測(cè)得的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速可以得到假人的扭轉(zhuǎn)剛度。從而，本發(fā)明可以用來測(cè)得汽車安全帶假人的腰部扭轉(zhuǎn)剛度。

本發(fā)明比較有現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)直接控制，扭矩測(cè)速傳感器可以直接測(cè)量動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速并且導(dǎo)出曲線；

2、本發(fā)明的裝置為短期內(nèi)反復(fù)實(shí)驗(yàn)提供一種全新的技術(shù)手段，極大地縮短了實(shí)驗(yàn)周期，達(dá)到了意料不到的技術(shù)效果。

3、本發(fā)明可以調(diào)整擋板之間的距離適用于不同尺寸的假人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；

4、本發(fā)明填補(bǔ)了假人腰部扭轉(zhuǎn)剛度實(shí)驗(yàn)裝置和方法的空缺；

5、本發(fā)明可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩測(cè)得不同條件下假人腰部的扭轉(zhuǎn)剛度數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明全部裝置的立體圖，圖中展示了變頻調(diào)速電機(jī)，蝸輪蝸桿減速機(jī)，傳動(dòng)裝置，轉(zhuǎn)盤裝置和支架架的位置關(guān)系。

圖2是本發(fā)明減速傳動(dòng)裝置立體圖。

圖3是本發(fā)明上傳動(dòng)軸、軸套、座椅式機(jī)架上橫版和轉(zhuǎn)盤部分的連接立體圖。

圖4是本發(fā)明上軸套8與座椅式機(jī)架連接示意圖。

其中：1、座椅式機(jī)架；2、變頻調(diào)速電機(jī)；3、蝸輪蝸桿減速機(jī)；4、下傳動(dòng)軸；5、下聯(lián)軸器；6、扭矩測(cè)速傳感器；7、上聯(lián)軸器；8、軸套；9、上傳動(dòng)軸；10、轉(zhuǎn)盤；11、腰部擋板；12、背部靠板；13、胸部擋板；14、長(zhǎng)螺柱；15、座椅式機(jī)架上橫板；16、配重塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體方案做詳細(xì)的說明。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種假人腰部扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)量裝置，其包括座椅式機(jī)架1；變頻調(diào)速電機(jī)2、蝸輪蝸桿減速機(jī)3、下傳動(dòng)軸4、下聯(lián)軸器5；動(dòng)態(tài)扭矩傳感器6、上聯(lián)軸器7、軸套8、上傳動(dòng)軸9、轉(zhuǎn)盤10、腰部擋板11、背部靠板12、胸部擋板13、長(zhǎng)螺柱14；座椅式機(jī)架上橫板15、配重塊16；

其中，變頻調(diào)速電機(jī)2的輸出軸通過連接鍵與蝸輪蝸桿減速器3的輸入軸蝸桿連接，渦輪蝸桿減速機(jī)3的輸出軸垂直于水面地面，如圖1中z軸方向所示。下傳動(dòng)軸4上端與下聯(lián)軸器5下端通過鍵連接。變頻調(diào)速電機(jī)2采用變頻調(diào)速的方法來實(shí)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)速度變化。

參考圖2，本實(shí)例中動(dòng)態(tài)扭矩傳感器6包含輸入軸和輸出軸，其中動(dòng)態(tài)扭矩傳感器6的輸入軸與下聯(lián)軸器5的上端相連；動(dòng)態(tài)扭矩傳感器6的輸出軸(z軸向上那一端)與上聯(lián)軸器7的下端通過鍵連接。上傳動(dòng)軸9下端插在上聯(lián)軸器7上端的孔內(nèi)，通過鍵連接傳動(dòng)。

參考圖3，圖4，上傳動(dòng)軸9上部分為法蘭盤狀，法蘭盤部分上面鉆有螺紋孔，通過螺栓連接轉(zhuǎn)盤10。動(dòng)力通過螺紋連接作用從上傳動(dòng)軸9傳遞到轉(zhuǎn)盤10，帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)轉(zhuǎn)盤10上的假人轉(zhuǎn)動(dòng)。

參考圖4，軸套8套在上傳動(dòng)軸9圓周的外側(cè)，在上傳動(dòng)軸9和軸套8之間設(shè)置一對(duì)圓錐滾子軸承和油封，軸套8包含法蘭盤部分，軸套8的法蘭部分鉆有與座椅式機(jī)架上橫板15螺紋孔配合的通孔，通過螺栓將軸套8與座椅式機(jī)架上橫板15連接起來。而座椅式機(jī)架上橫板15與座椅式機(jī)架1相連接，用來承載傳遞假人的重力。

軸套8和其內(nèi)部的一對(duì)圓錐滾子軸承的主要作用是為了將實(shí)驗(yàn)時(shí)假人的載荷通過軸套8的法蘭盤部分傳遞到座椅式機(jī)架1然后傳到地面，從而保證假人的重力載荷不直接加載在傳動(dòng)減速裝置上，圓錐滾子軸承保證傳動(dòng)順暢穩(wěn)定。這種設(shè)置方法從根本上保證了測(cè)量精度，解決了長(zhǎng)期以來困擾該試驗(yàn)的難題，試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到了意料不到的技術(shù)效果。

如圖1所示，轉(zhuǎn)盤10上面通過螺栓連接左右兩個(gè)腰部擋板11。轉(zhuǎn)盤10和腰部擋板11上面的螺紋連接孔為長(zhǎng)條狀，可以根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)假人尺寸調(diào)節(jié)兩個(gè)擋板之間的距離保證假人坐上轉(zhuǎn)盤10之后不會(huì)有x、y、z三個(gè)方向的軸向運(yùn)動(dòng)只隨著上傳動(dòng)軸繞z方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

背部靠板12與座椅式機(jī)架1也是用螺栓相連接，胸部擋板13與背部靠板12通過6根長(zhǎng)螺柱相連，同腰部擋板調(diào)節(jié)相似可以調(diào)節(jié)螺栓的位置來調(diào)節(jié)背部靠板12與胸部擋板13之間的距離適應(yīng)不同尺寸的假人。胸部擋板13主要是為了限制假人上半身在實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí)繞z軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，保證假人的上半身和下半身的相對(duì)扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

座椅式機(jī)架1上面連接著配重塊16用來保證實(shí)驗(yàn)時(shí)機(jī)架的穩(wěn)定，機(jī)架始終保持豎直狀態(tài)。

本實(shí)例還提供一種假人腰部扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試方法，具體如下。

步驟1、放置需要測(cè)試的假人或者人體，使其坐在轉(zhuǎn)盤10上。根據(jù)被測(cè)物的臀寬調(diào)整腰部擋板11之間的距離，同時(shí)保持被測(cè)物上身豎直，根據(jù)其背部調(diào)整胸部擋板13使其與被測(cè)物上半身貼合。

步驟2、接通電源，給動(dòng)態(tài)扭矩傳感器6通電，調(diào)整電機(jī)變頻器將變頻調(diào)速電機(jī)2轉(zhuǎn)速調(diào)到最小值，啟動(dòng)變頻調(diào)速電機(jī)2。

步驟3、調(diào)節(jié)變頻調(diào)速電機(jī)2轉(zhuǎn)速帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤10上的假人旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)大概45°后關(guān)閉變頻調(diào)速電機(jī)2。

步驟4、當(dāng)變頻調(diào)速電機(jī)2停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，讀取動(dòng)態(tài)扭矩傳感器6采集的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)曲線，采用后處理軟件對(duì)其進(jìn)行濾波等處理。

步驟5、根據(jù)動(dòng)態(tài)扭矩傳感器6顯示的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩t-t曲線和實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速曲線n-t，將實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速進(jìn)行積分得到轉(zhuǎn)盤10轉(zhuǎn)過的精確角度根據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻的轉(zhuǎn)矩t和轉(zhuǎn)角利用公式計(jì)算假人腰部扭轉(zhuǎn)剛度。

步驟6、松動(dòng)腰部擋板12和長(zhǎng)螺柱14上的連接螺栓，卸下已經(jīng)測(cè)試完畢的碰撞假人。

步驟7、調(diào)節(jié)腰部擋板12連接螺栓在轉(zhuǎn)盤10上u形槽的位置，放入另一種碰撞假人.調(diào)整腰部擋板12和胸部擋板13保證被測(cè)假人臀部固定，上身挺直與背部靠板12貼合。繼續(xù)回到步驟2測(cè)量另一種碰撞實(shí)驗(yàn)假人腰部扭轉(zhuǎn)剛度。

最后需要說明的是，以上實(shí)例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，該實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都可理解，對(duì)該技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，但不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。