CN102147319A

CN102147319A - 商用车前桥载荷测试方法

Info

Publication number: CN102147319A
Application number: CN2010106152103A
Authority: CN
Inventors: 赵晋; 刘再生; 魏文广
Original assignee: FAW Group Corp
Current assignee: FAW Group Corp
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2030-12-30
Also published as: CN102147319B

Abstract

本发明涉及一种商用车前桥载荷测试方法，属于汽车前桥载荷测试方法。在前桥左侧粘贴电阻应变片，焊线，分别按顺序接入惠斯通电桥四个桥臂；利用加载设备和载荷传感器分别对车桥施加纵向力、侧向力、垂向力和制动扭矩进行单向载荷标定试验。本发明为准确测试商用车前桥载荷提供了一套小成本、易操作的测试方法，这对工程应用有重要意义。

Description

商用车前桥载荷测试方法

技术领域

本发明涉及一种汽车前桥载荷测试方法，特别是涉及一种商用车前桥所受纵向力、侧向力、垂向力和制动扭矩的测试方法。

背景技术

商用车前桥也称前轴通过悬架和车架或承载式车身相连，它的两端安装车轮，其功用是传递车架或承载式车身与车轮之间各方向的作用力及其力矩。由车桥的功能可知其重要性，所以商用车前桥载荷：主要为纵向力、侧向力、垂向力和制动扭矩，各道路和载荷工况试验数据也成为各商用车厂家很关注的事情。

目前商用车前桥载荷准确测试的主要测试方法为国外生产的车轮六分力传感器测试系统。车轮六分力传感器测试系统的优点是系统稳定、测试精度高。缺点是设备昂贵，保养和维修成本高。

发明内容

本发明提供一种商用车前桥载荷测试方法，以解决目前商用车前桥载荷测试中存在的设备昂贵，保养和维修成本高的问题。

本发明采取的技术方案是：在前桥左侧下弯部分上面粘贴四个电阻应变片，在前桥左侧下弯部分下面粘贴四个电阻应变片，在前桥左侧下弯部分前侧面1/4和3/4比例的部位沿轴线方向分别粘贴两个电阻应变片、在前桥左侧下弯部分后侧面1/4和3/4比例的部位沿轴线方向分别粘贴两个电阻应变片，在前桥左侧前桥未下弯之前的水平部分的中间前侧面、沿与轴线方向成±45o方向分别粘贴两个电阻应变片，在前桥左侧前桥未下弯之前的水平部分的中间后侧面、沿与轴线方向成±45o方向分别粘贴两个电阻应变片；前桥左侧下弯部分上面粘贴的四个电阻应变片分别与前桥左侧下弯部分下面粘贴的四个电阻应变片对称布片，在前桥左侧部分前侧面粘贴的四个电阻应变片分别与前桥左侧部分后侧面粘贴的四个电阻应变片对称布片；然后按一定的顺序接入惠斯通电桥组成四个测试组合应变，利用加载设备和载荷传感器分别对车桥施加纵向力、侧向力、垂向力和制动扭矩进行单向载荷标定试验，记录下每次试验不同时刻的载荷，用应变仪记录下不同时刻的应变，直至达到最大载荷后卸载，将应变和载荷输入计算机，经换算得到对应三方向力和制动扭矩下的载荷与应变关系，进而可以实现前桥三向力和制动扭矩的准确测试。

本发明选用目前广泛应用的商用车前桥为研究对象，通过设计贴片位置和惠斯通电桥采用特定的桥臂接法，利用加载设备和载荷传感器分别进行车桥所受纵向力、侧向力、垂向力、制动扭矩与应变标定试验，得到应变与各方向力及制动扭矩的标定系数，通过测试应变信号最终得到商用车前桥载荷数据。

本发明的有益效果：商用车前桥是汽车正常行驶的重要承载件，前桥载荷数据是汽车厂商前桥产品开发的重要基础数据。本发明为准确测试商用车前桥载荷：纵向力、侧向力、垂向力和制动扭矩，提供了一套小成本、易操作的测试方法，这对工程应用有重要意义。

附图说明

图1 是本发明前桥电阻应变片安装参考位置及测试载荷位置图。

图2 是图1俯视图。

图3 是本发明前桥标定试验施加载荷与测试载荷位置图。

具体实施方式

如图1、图2所示，在前桥左侧下弯部分上面粘贴电阻应变片11、13、21、23，在前桥左侧下弯部分下面粘贴电阻应变片12、14、22、24，在前桥左侧下弯部分前侧面1/4和3/4比例的部位沿轴线方向分别粘贴电阻应变片32、34、在前桥左侧下弯部分后侧面1/4和3/4比例的部位沿轴线方向分别粘贴电阻应变片31、33，在前桥左侧前桥未下弯之前的水平部分的中间前侧面、沿与轴线方向成±45o方向分别粘贴电阻应变片43、44，在前桥左侧前桥未下弯之前的水平部分的中间后侧面、沿与轴线方向成±45o方向分别粘贴电阻应变片41、42；

电阻应变片11与12、13与14、21与22、23与24上下对称布片，电阻应变片31与32、33与34、41与44、42与43前后对称布片；

试验时将电阻应变片11、12、13、14；21、22、23、24；31、32、33、34；41、42、43、44分别按1、2、3、4顺序接入惠斯通电桥四个桥臂，那么四个组合应变S1、S2、S3、S4的输出值为：

S1=

S2=

S3=

S4=

（1）

当前桥只受到垂向力时，根据梁受弯曲变形、贴片对称的特点，可得出：

S1＝4

S2＝4

S3＝0 S4＝0 （2）

当前桥只受到侧向力时，根据梁受弯曲变形、贴片对称的特点，可得出：

S1＝4

S2＝4

S3＝0 S4＝0 （3）

当前桥只受到纵向力时，根据梁受弯曲变形、贴片对称的特点，可得出：

S1＝0 S2＝0 S3＝4

S4＝0 （4）

当前桥只受到制动扭矩时，根据梁受弯曲变形、贴片对称的特点，可得出：

S1＝0 S2＝0 S3＝0 S4＝4 （5）

由公式（1）、（2）、（3）、（4）、（5），可知当前桥受垂向力F1、侧向力F2、纵向力F3、制动扭矩T4共同作用时，可以得出：

S1＝K1·F1+ K2·F2 S2＝K3·F1+ K4·F2

S3＝K5·F3 S4＝K6·T4 （6）

其中K1、K2、K3、K4、K5、K6为常数，也就是通过垂向力、侧向力、纵向力、制动扭矩分别对前桥单向加载时，施力位置如图1所示，得到的标定系数。

由公式（6），可以得出

F1 ＝A1·S1+ A2·S2 F2 ＝A3·S1+ A4·S2

F3 ＝A5·S3 T4＝A6·S4 （7）

其中A1、A2、A3、A4、A5、A6为最终计算系数（常数）。

由公式（6）、（7），可得到：

A1＝

A2＝

A3＝

A4＝

A5＝

A6＝

（8）

在载荷单向标定试验中，标定载荷加载位置，以垂向力和纵向力为例，会与测试载荷不一样，以垂向力单向标定试验为例，如图3所示，设标定垂向力为，等效测试垂向力为F1，S1贴片对称中心与标定载荷加载面的侧向距离为Ly1，S2贴片对称中心与标定载荷加载面的侧向距离为Ly2，S1贴片对称中心与轮胎中心面的侧向距离为，S2贴片对称中心与轮胎中心面的侧向距离为，试验的标定系数为和，组合应变S1和S2表征垂向力产生的弯矩，那么：

F1·＝·Ly1 F1·＝·Ly2 （9）

而 S1＝·＝K1·F1 S2＝·＝K3·F1 （10）

由公式（9）、（10），可以得出：

K1＝

· K3＝

· （11）

同理，在纵向力单向标定试验中，加载位置如图3所示，设纵向力单向标定试验标定系数为，则有：

K5＝· （12）

我们只要在载荷单向标定试验时，只要记录四个应变值S1、S2、S3、S4的试验数据，就可以得到标定系数、K2、、K4、、K6，由公式（11）、（12）、（8）计算出系数A1、A2、A3、A4、A5、A6，最终得到左前桥所受垂向力、侧向力、纵向力和制动扭矩数据。

以前桥左侧为例，本试验方法步骤包括：

①选取商用车前桥作为对象；

②如图1所示，按上述方法在前桥左侧粘贴电阻应变片，焊线，分别按顺序接入惠斯通电桥四个桥臂；

③利用加载设备和载荷传感器对车桥施加垂向力载荷，载荷方向和位置如图3所示，记录下不同时刻的载荷，用应变仪记录下不同时刻的应变，二者输入计算机，直至达到最大载荷30kN后卸载。通过应变和载荷数据，得到标定系数、（单位为

/kN）；

④利用加载设备和载荷传感器对车桥施加侧向力载荷，载荷方向和位置如图3示，记录下不同时刻的载荷，用应变仪记录下不同时刻的应变，二者输入计算机，直至达到最大载荷20kN后卸载。通过应变和载荷数据，得到标定系数K2、K4（单位为/kN）；

⑤利用加载设备和载荷传感器对车桥施加纵向力载荷，载荷方向和位置如图3所示，记录下不同时刻的载荷，用应变仪记录下不同时刻的应变，二者输入计算机，直至达到最大载荷20kN后卸载。通过应变和载荷数据，得到标定系数（单位为

/kN）；

⑥测量S1、S3贴片对称中心与标定载荷加载面的侧向距离为Ly1，S2贴片对称中心与标定载荷加载面的侧向距离为Ly2，S1、S3贴片对称中心与轮胎中心面的侧向距离为，S2贴片对称中心与轮胎中心面的侧向距离为；

⑦利用加载设备和载荷传感器对车桥施加制动扭矩载荷，加载力方向和位置如图3所示，测量加载力线与车轮轮心的距离Lz4，记录下不同时刻的加载扭矩，用应变仪记录下不同时刻的应变，二者输入计算机，直至达到最大扭矩8kNm后卸载。通过应变和扭矩数据，得到标定系数K6（单位为/kNm）；

⑧利用公式（11）、（12）、（8）计算出载荷应变最终计算系数A1、A2、A3、A4、A5（单位为kN/）和A6（单位为kNm/

）。

以解放牌商用车一前桥为试验件，左侧试验结果如下：

表1 三向力标定试验结果

表2 制动扭矩标定试验结果

表3 标定系数及计算参数

由表3，利用公式（11）、（12）、（8）可以得到最终计算系数：

A1＝0.0986 kN/ A2＝0.0234 kN/

A3＝-0.0505 kN/

A4＝-0.0328 kN/ A5＝-0.1125 kN/

A6＝0.007043 kNm/

则：垂向力F1＝0.0986·S1+0.0234·S2 （kN）

侧向力F2＝-0.0505·S1-0.0328·S2 （kN）

纵向力F3＝-0.1125·S3 （kN）

制动扭矩T4＝0.007043·S4 （kNm）

在进行道路试验时，只要记录四个应变值S1、S2、S3、S4的试验数据，就可以得到准确的前轴左侧所受垂向力、侧向力、纵向力和制动扭矩数据。

Claims

1.一种商用车前桥载荷测试方法，其特征在于包括下列步骤：在前桥左侧下弯部分上面粘贴四个电阻应变片，在前桥左侧下弯部分下面粘贴四个电阻应变片，在前桥左侧下弯部分前侧面1/4和3/4比例的部位沿轴线方向分别粘贴两个电阻应变片、在前桥左侧下弯部分后侧面1/4和3/4比例的部位沿轴线方向分别粘贴两个电阻应变片，在前桥左侧前桥未下弯之前的水平部分的中间前侧面、沿与轴线方向成±45o方向分别粘贴两个电阻应变片，在前桥左侧前桥未下弯之前的水平部分的中间后侧面、沿与轴线方向成±45o方向分别粘贴两个电阻应变片；前桥左侧下弯部分上面粘贴的四个电阻应变片分别与前桥左侧下弯部分下面粘贴的四个电阻应变片对称布片，在前桥左侧部分前侧面粘贴的四个电阻应变片分别与前桥左侧部分后侧面粘贴的四个电阻应变片对称布片；然后按一定的顺序接入惠斯通电桥组成四个测试组合应变，利用加载设备和载荷传感器分别对车桥施加纵向力、侧向力、垂向力和制动扭矩进行单向载荷标定试验，记录下每次试验不同时刻的载荷，用应变仪记录下不同时刻的应变，直至达到最大载荷后卸载，将应变和载荷输入计算机，经换算得到对应三方向力和制动扭矩下的载荷与应变关系，进而可以实现前桥三向力和制动扭矩的准确测试。