CN103528723A - 一种二力杆轴向力测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种二力杆轴向力测量方法，首先将4个电阻应变片对称的粘贴在二力杆的中间部位的两侧，每侧各有一电阻应变片与二力杆的轴向平行，各有一电阻应变片与二力杆的轴向垂直，将这4个电阻应变片组成全桥，方向相同的电阻应变片为电桥的对边；然后用作动器对二力杆进行轴向加载并记录加载力，用数据采集设备记录相应应变，将测得的应变值和记录的加载力进行拟合得出应变和力的变化关系曲线；最用用于测量。该方法成本低廉，且测量结果精确，可以对不同车型的各种类型二力杆的轴向力进行实车测量，通用性较高。
Description
技术领域
本发明属于力的测试技术领域，具体涉及汽车底盘系统的二力杆在汽车行驶过程的一种轴向力测量方法。
背景技术
二力杆是指只在两端受力，且处于平衡状态时只承受轴向力的杆件。在汽车底盘系统中常见的二力杆有转向拉杆、稳定杆拉杆、前束拉杆等。在进行二力杆类零部件轻量化设计时，为了保证强度，就必须要知道其实际受力情况。
目前没有直接测量二力杆轴向力的方法，要得到底盘系统二力杆在汽车行驶过程中的轴向受力情况，必须先利用车轮六分力传感器测量得到车轮中心部位的受力，再利用CAE的手段将车轮中心部位的受力分解为二力杆的轴向力。
这种方法需要实用车轮六分力传感器，不仅价格昂贵，测量不同车型也需要制作相应的车轮适配器，测试周期较长；测量结果需要进一步分解才能得到具体零部件的受力，也使得数据的准确性大打折扣。
发明内容
本发明提供一种直接测量二力杆轴向力的方法，可以在车辆行驶过程中直接测量汽车底盘系统中二力杆承受的轴向力，即拉伸力或压缩力。
本发明利用应变测量原理来测量二力杆的轴向力，所述方法的步骤如下：
1、电阻应变片设置：将4个电阻应变片对称的粘贴在二力杆的中间部位的两侧，每侧各有一电阻应变片与二力杆的轴向平行，各有一电阻应变片与二力杆的轴向垂直，将这4个电阻应变片组成全桥，方向相同的电阻应变片为电桥的对边；
2、标定：当二力杆受拉伸力作用时，与轴向平行的应变片阻值变大，当二力杆受压缩力作用时，与轴向平行的应变片阻值变小，两个应变片的阻值变化之和与桥路的输出电压和二力杆承受的轴向力均承线性关系，因此桥路的输出电压和二力杆的轴向力也承线性关系，即可通过测量桥路的输出电压来来测量二力杆轴向力；垂直于轴向的应变片起温度补偿的作用；利用作动器对二力杆进行轴向加载并记录加载力，用数据采集设备记录相应应变，将测得的应变值和记录的加载力进行拟合得出应变和力的变化关系曲线；
3、测量：将标定后的二力杆安装到待测对象上，连接好数据采集设备后进行调试，调试完成后即可进行二力杆轴向力的测量。
本发明不需要专门的力传感器，成本比较低廉，且测量结果精确，可以对不同车型的各种类型二力杆的轴向力进行实车测量，通用性较高。
附图说明
图1是二力杆应变片布置位置及编号示意图；
图2是二力杆轴向力测量接线方式示意图；
图中，1-应变片R1、2-应变片R2、3-应变片R3、4-应变片R4、5-红色桥压正极、6-绿色输出负极、7-黑色桥压负极、8-白色输出正极。
具体实施方式
本发明的具体实施方式包括以下步骤：
A、准备工作：先用粗砂纸将二力杆中部两侧贴片的2个对称位置除去表面镀层，并打磨光滑；将二力杆放在水平面上，从二力杆上方往下看，在贴片位置划出十字线，轴向线应为二力杆杆径的中心位置，垂向线划在二力杆杆长的中间位置，在对称面也划出同样的十字线；用细砂纸将划线后确定的两个贴片位置沿轴线45度角打磨，直到表面光滑为止；用镊子夹少量棉花沾酒精，沿一个方向擦洗贴片位置，更换棉花直到棉花上无污迹为止。
B、应变片粘贴：如图1所示，将应变片R1、R2、R3、R4分别粘贴在二力杆上（图上显示了杆的一段），其中应变片R1、R3的电阻丝与二力杆的轴向平行，应变片R2、R4与二力杆的轴向垂直。具体粘贴方法为：将应变片焊接面粘在透明胶带上，然后根据划线位置，应变片上标注的定位十字线跟划出的十字线重合，确定定位准确后，揭起一端透明胶带，在应变片底部挤少量胶水，然后沿胶带揭起方向对应变片进行挤压，将多余胶水挤出，用手指按压2分钟。
C、焊接引线：按照图2所示，将这4个应变片R1、R2、R3和R4组成全桥，其中应变片R1、R3为电桥的一组对边，应变片R2、R4为电桥的另一组对边。具体接线方式为：应变片R1、R2各有一个引线接红色桥压正极（5），应变片R2、R3各有一个引线接白色输出正极（8），应变片R3、R4各有一个引线接黑色桥压负极（7），应变片R4、R1各有一个引线接绿色输出负极（5）。
D、标定：当二力杆受拉伸力作用时，应变片R1、R3的阻值变小，当二力杆受压缩力作用时，应变片R1、R3的阻值变大，两个应变片的阻值变化之和与桥路的输出电压和二力杆承受的轴向力均承线性关系，因此桥路的输出电压和二力杆的轴向力也承线性关系，即可通过测量桥路的输出电压来来测量二力杆轴向力。当环境温度变化较大时，应变片的阻值也会产生变化，这会使测试结果出现失真。将两个与轴向垂直的应变片串联在电桥中，接在平行于轴向电阻的相邻桥路上，当温度变化较大时，四个应变片的阻值变化相同，由于接在相邻桥路上垂直于轴向的应变片电阻变化引起的桥路的输出电压变化与平行于轴向的应变片电阻变化引起的桥路的输出电压变化相反，这就抵消了温度变化对测试结果的影响，因此，应变片R2、R4起温度补偿的作用，使测量结果不受温度变化的影响。利用作动器对二力杆进行轴向加载并记录加载力，用数据采集设备记录相应应变，将测得的应变值和记录的力进行拟合得出应变和力的变化关系曲线。
E、测量：将标定后的二力杆安装到待测车辆上，连接好数据采集设备后进行调试，调试完成后即可进行二力杆轴向力的测量。
Claims (1)
1.一种二力杆轴向力测量方法，所述方法的步骤如下：
（1）电阻应变片设置：将4个电阻应变片对称的粘贴在二力杆的中间部位的两侧，每侧各有一电阻应变片与二力杆的轴向平行，各有一电阻应变片与二力杆的轴向垂直，将这4个电阻应变片组成全桥，方向相同的电阻应变片为电桥的对边；
（2）标定：当二力杆受拉伸力作用时，与轴向平行的应变片阻值变大，当二力杆受压缩力作用时，与轴向平行的应变片阻值变小，两个应变片的阻值变化之和与桥路的输出电压和二力杆承受的轴向力均承线性关系，因此桥路的输出电压和二力杆的轴向力也承线性关系，即可通过测量桥路的输出电压来来测量二力杆轴向力；垂直于轴向的应变片起温度补偿的作用；利用作动器对二力杆进行轴向加载并记录加载力，用数据采集设备记录相应应变，将测得的应变值和记录的加载力进行拟合得出应变和力的变化关系曲线；
（3）测量：将标定后的二力杆安装到待测对象上，连接好数据采集设备后进行调试，调试完成后即可进行二力杆轴向力的测量。
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