CN104677625A - 一种后轴扭转疲劳单边随机谱加载试验工装及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种后轴扭转疲劳单边随机谱加载试验工装及其试验方法，工装包括组合支架和液压缸，所述组合支架上设有用于和后轴焊接总成两端橡胶铰链相连的铰链夹板，所述液压缸与后轴焊接总成一端安装轮毂轴处之间、组合支架与后轴焊接总成另一端安装轮毂轴处之间均通过活节螺栓相连。方法，包括以下步骤：将后轴焊接总成的两个橡胶铰链通过铰链夹板固定在组合支架上；再将后轴焊接总成两端安装轮毂轴处分别用活节螺栓与组合支架以及液压缸相连；在后轴焊接总成中间位置处粘贴应变传感器；液压缸对后轴焊接总成一端加载，应变传感器将扭转应变信号传输到数据采集设备进行迭代处理。操作简便，能够很好的重现路试扭转工况。

Description

一种后轴扭转疲劳单边随机谱加载试验工装及其试验方法

技术领域

本发明涉及疲劳试验技术领域，尤其是涉及一种后轴扭转疲劳单边随机谱加载试验工装及其试验方法。

背景技术

汽车后轴作为一种结构简单，低成本的半独立悬架，已被广泛用于小型和紧凑型轿车上。后轴通过衬套铰链与支架连接，减振器作为缓冲元件，弹簧作为弹性元件，将后轴与车身连接起来，同时达到减震和支撑车身的作用。后轴焊接总成的扭转疲劳寿命指标是验证后轴总成最主要的项目之一，其良好的扭转疲劳性能不仅是汽车操作稳定性、平顺性的基础，也能满足乘客对汽车驾驶舒适性的要求。因此，汽车后轴焊接总成扭转疲劳试验是十分必要和重要的。

目前乘用车后轴焊接总成台架扭转疲劳试验主要包括单一后轴双边等幅异向扭转加载试验、悬架垂向系统试验、整车四通道台架试验和整车二十四通道台架试验等。对于后轴焊接总成扭转疲劳试验，后三种随机谱加载台架试验更加接近实际受力情况，与路试考核相关联。而针对后轴总成除弹簧托盘和减振器支架外的部位进行扭转疲劳试验，以上三种试验方法试验工装较繁琐、准备时间较长、试验成本较高，不利于后轴总成除弹簧托盘和减振器支架外的快速考核验证；然而，对后轴总成除弹簧托盘和减振器支架外的快速考核的双边等幅异向扭转加载试验虽然是最快速、最简单、最直接、成本也最低的考核方法，但其无法反映零件在实际路试中的受载情况，也就无法体现零件在不同载荷下的疲劳特性。

发明内容

针对现有技术不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种后轴扭转疲劳单边随机谱加载试验工装及其试验方法，以达到试验操作简便的目的。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种后轴扭转疲劳单边随机谱加载试验工装，包括组合支架和液压缸，所述组合支架上设有用于和后轴焊接总成两端橡胶铰链相连的铰链夹板，所述液压缸与后轴焊接总成一端安装轮毂轴处之间、组合支架与后轴焊接总成另一端安装轮毂轴处之间均通过活节螺栓相连。

所述组合支架包括组合支架Ⅰ和组合支架Ⅱ，所述组合支架Ⅰ和组合支架Ⅱ分别位于后轴焊接总成两侧。

所述组合支架为框架结构。

还包括用于粘贴在后轴焊接总成上的应变传感器。

所述活节螺栓一端固定在组合支架上，活节螺栓另一端与后轴焊接总成相铰接。

所述活节螺栓一端固定在液压缸的活塞杆上，活节螺栓另一端与后轴焊接总成相铰接。

一种利用所述后轴扭转疲劳单边随机谱加载试验工装的试验方法，包括以下步骤：

1)将后轴焊接总成的两个橡胶铰链通过铰链夹板固定在组合支架上；

2)再将后轴焊接总成两端安装轮毂轴处分别用活节螺栓与组合支架以及液压缸相连；

3)在后轴焊接总成中间位置处粘贴应变传感器；

4)液压缸对后轴焊接总成一端加载，应变传感器将扭转应变信号传输到数据采集设备进行迭代处理。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

工装结构简单，操作简便，准备时间短，迭代易收敛，能够很好的重现路试扭转工况，真正体现出后轴的疲劳特性，试验考核精度较高，为零部件开发和经量化验证提供了很好的试验手段。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明试验工装示意图。

图中：1.液压缸、2.活节螺栓、3.组合支架Ⅰ、4.后轴焊接总成、5.组合支架Ⅱ、6.铰链夹板。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，该后轴扭转疲劳单边随机谱加载试验工装，包括组合支架和液压缸1以及两个活节螺栓2，其中，组合支架为框架结构，结构强度大。

组合支架包括组合支架Ⅰ3和组合支架Ⅱ5，组合支架Ⅰ3和组合支架Ⅱ5分别位于后轴焊接总成4的两侧；其中，组合支架Ⅰ3为并排设置的两个独立支架，两个独立支架分别与后轴焊接总成两端相对应。

组合支架Ⅱ5与后轴焊接总成4一端安装轮毂轴处之间通过一个活节螺栓相连，该活节螺栓一端固定在组合支架Ⅱ，另一端与后轴焊接总成一端安装轮毂轴处相铰接，约束后轴焊接总成该端的自由度。

液压缸1与后轴焊接总成4另一端安装轮毂轴处之间通过另一个活节螺栓相连，该活节螺栓一端固定在液压缸的活塞杆端部，另一端与后轴焊接总成另一端安装轮毂轴处相铰接，通过活塞杆往复运动，对后轴焊接总成进行加载。

组合支架Ⅰ3的两个独立支架上分别设置一个铰链夹板6，后轴焊接总成4两端橡胶铰链分别与两个铰链夹板相连，并且后轴焊接总成处于水平状态。

在后轴焊接总成上中间位置处粘贴有应变传感器，以路试中该应变传感器采集的扭转信号作为目标信号，并利用RPC软件和数据采集设备进行迭代。采用最终的驱动信号作为驱动进行疲劳试验，由于相同损伤下后轴双边扭转与单边扭转存在倍幅关系，故单边迭代随机谱加载可以模拟后轴总成在实际路试中的受载情形和环境。

利用该工装进行后轴扭转疲劳单边随机谱加载试验方法，包括以下步骤：将后轴焊接总成的两个橡胶铰链通过铰链夹板固定在组合支架上；再将后轴焊接总成两端安装轮毂轴处分别用活节螺栓与组合支架以及液压缸相连；在后轴焊接总成中间位置处粘贴应变传感器；液压缸对后轴焊接总成一端加载，应变传感器将扭转应变信号传输到数据采集设备进行迭代处理。

具体为：将后轴焊接总成中间位置处的应变传感器通过数据采集器和数据转换器接入MTS控制器中，并在试验液压缸的站台中建立相应的应变通道，调节好相应的PID值；打开RPC软件，连接站台建立相应的文件夹，以试验液压缸的位移作为驱动，后轴中间位置应变传感器通道作为响应，建立驱动文件；设置白噪声参数，产生白噪声并通过数据采集器采集其响应信号，计算出试验系统的驱动与响应间的频响函数；利用整车路试中后轴中间位置应变传感器所采集的扭转应变信号作为目标信号；利用RPC软件和数据采集器对后轴中间位置的应变传感器应变进行迭代；迭代过程由试验的目标信号乘以该频响函数的逆矩阵再乘以一个迭代因子值，即可得到第零次驱动。由该驱动信号驱动液压缸动作，即可通过数据采集器采集到该驱动下的响应信号；再由该第零次的响应信号与目标信号的差值乘以频响函数的逆矩阵再乘以迭代因子值再加上第零次驱动，即可得到第一次驱动。在第一次的驱动信号驱动液压缸动作时，数据采集器又可以采集到第一次的响应信号。重复以上迭代的步骤，直至迭代的响应信号与目标信号的均方根误差小于5％，均方根响应大于95％。以最后的驱动信号作为驱动，在RPC软件中设置试验程序进行疲劳试验，并设置好试验保护。

在疲劳试验过程中，液压作动缸在驱动信号的驱动下前后运动时，会使后轴焊接总成单边摆动，从而使后轴焊接总成产生扭转。该试验方法使后轴焊接总成在运动状态上虽然与实际路试中的双边同时异向摆动不一致，但后轴焊接总成相同位置产生相同应变时单边摆动幅值与双边摆动幅值存在2倍关系。而路试采集前又采用的是单边位移-扭转应变标定，所以可以认为该种单边摆动方式与双边同时异向摆动所产生的扭转效果一致。并且与其它采用迭代的方法来考核后轴的扭转疲劳试验方法相比，工装及实验方法简单、操作便捷、成本低、准备时间短、迭代易收敛等优点。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种后轴扭转疲劳单边随机谱加载试验工装，其特征在于：包括组合支架和液压缸，所述组合支架上设有用于和后轴焊接总成两端橡胶铰链相连的铰链夹板，所述液压缸与后轴焊接总成一端安装轮毂轴处之间、组合支架与后轴焊接总成另一端安装轮毂轴处之间均通过活节螺栓相连。

2.如权利要求1所述后轴扭转疲劳单边随机谱加载试验工装，其特征在于：所述组合支架包括组合支架Ⅰ和组合支架Ⅱ，所述组合支架Ⅰ和组合支架Ⅱ分别位于后轴焊接总成两侧。

3.如权利要求1所述后轴扭转疲劳单边随机谱加载试验工装，其特征在于：所述组合支架为框架结构。

4.如权利要求1所述后轴扭转疲劳单边随机谱加载试验工装，其特征在于：还包括用于粘贴在后轴焊接总成上的应变传感器。

5.如权利要求1所述后轴扭转疲劳单边随机谱加载试验工装，其特征在于：所述活节螺栓一端固定在组合支架上，活节螺栓另一端与后轴焊接总成相铰接。

6.如权利要求1所述后轴扭转疲劳单边随机谱加载试验工装，其特征在于：所述活节螺栓一端固定在液压缸的活塞杆上，活节螺栓另一端与后轴焊接总成相铰接。

7.一种利用如权利要求1所述后轴扭转疲劳单边随机谱加载试验工装的试验方法，其特征在于：所述试验方法包括以下步骤：

1)将后轴焊接总成的两个橡胶铰链通过铰链夹板固定在组合支架上；

2)再将后轴焊接总成两端安装轮毂轴处分别用活节螺栓与组合支架以及液压缸相连；

3)在后轴焊接总成中间位置处粘贴应变传感器；

4)液压缸对后轴焊接总成一端加载，应变传感器将扭转应变信号传输到数据采集设备进行迭代处理。