CN104865053B - 一种汽车板簧试验装置及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车板簧试验装置及其试验方法。所述汽车板簧试验装置包括：底座；龙门架，其包括龙门架支架以及龙门架横梁；作动器，其用于驱动汽车板簧上下运动，所述作动器具有采集汽车板簧力信号的力传感器以及采集汽车板簧变形信号的位移传感器；第一辊轴和第二辊轴，其以可相对左右移动的方式安装在所述底座上，所述第一辊轴用于支撑所述汽车板簧的左端，所述第二辊轴用于支撑所述汽车板簧的右端；以及控制系统，用于控制所述作动器来驱动汽车板簧上下运动。上述汽车板簧试验装置结构简单、调节方便，适用于多种汽车板簧，且通过由本发明所提供试验方法进行试验有效提高汽车板簧试验结果的准确性。

Description

一种汽车板簧试验装置及其试验方法

技术领域

本发明涉及汽车试验技术领域，特别是涉及一种汽车板簧试验装置及其试验方法。

背景技术

在现有技术中，汽车板簧试验通常是按行业标准进行刚度试验以及等幅的耐久试验等。这种试验方法的试验载荷、失效模式等与实际情况的相关性较差，难以获得真实的汽车板簧疲劳寿命。并且，现有技术中的汽车板簧试验装置调节困难，仅适用于尺寸、类型相近的板簧，适用范围较小。

因此，希望有一种汽车板簧试验装置及试验方法可以克服或至少减轻现有技术的上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车板簧试验装置及其试验方法来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种汽车板簧试验装置。所述汽车板簧试验装置包括：底座；龙门架，其包括龙门架支架以及龙门架横梁，所述龙门架支架固定在所述底座上，所述龙门架横梁安装在所述龙门架支架上；作动器，其用于驱动汽车板簧上下运动，所述作动器在作动器上端以及作动器下端之间延伸，所述作动器上端固定在所述龙门架横梁上，所述作动器下端用于与汽车板簧连接，所述作动器具有采集汽车板簧力信号的力传感器以及采集汽车板簧变形信号的位移传感器；第一辊轴和第二辊轴，其以可相对左右移动的方式安装在所述底座上，所述第一辊轴用于支撑所述汽车板簧的左端，所述第二辊轴用于支撑所述汽车板簧的右端；以及控制系统，用于控制所述作动器来驱动汽车板簧上下运动。

优选地，所述第一辊轴通过第一方箱安装在所述底座上，所述第一辊轴以可左右移动的方式安装在所述第一方箱上，所述第一方箱以可左右调节的方式固定在所述底座上，所述第二辊轴通过第二方箱安装在所述底座上，所述第二辊轴以可左右移动方式安装在所述第二方箱上，所述第二方箱以可左右调节的方式固定在所述底座上。

优选地，所述第一辊轴放置在第一燕尾槽上，所述第一燕尾槽以可左右移动的方式安装在所述第一方箱上，所述第二辊轴放置在第二燕尾槽上，所述第二燕尾槽以可左右移动的方式安装在所述第二方箱上。

优选地，进一步包括：可拆卸的第一挡块以及第二挡块，所述第一挡块用于阻挡所述第一辊轴的左右移动，所述第二挡块用于阻挡所述第二辊轴的左右移动。

本发明还提供一种汽车板簧试验方法，所述汽车板簧试验方法包括：采集目标信号，在汽车板簧上设置感应装置，采集汽车板簧的目标应变响应信号，所述目标应变响应信号编辑处理后得到目标信号；搭建试验系统，把汽车板簧以及感应装置安装到汽车板簧试验装置中，其中，汽车板簧的装夹方式与其在汽车上的装夹方式保持一致；识别试验系统，用识别驱动信号驱动试验系统，采集汽车板簧的识别应变响应信号，通过所述识别驱动信号和识别应变响应信号计算得到试验系统的频响函数和逆频响函数；获取驱动信号，其用于驱动汽车板簧试验装置进行试验，由所述逆频响函数和目标信号通过卷积运算得到驱动信号；以及编制循环信号，通过采集目标信号、搭建试验系统、识别试验系统以及获取驱动信号四个步骤，或者通过试验场试验数据编制，获取不同路况的至少两种驱动信号，把所述至少两种驱动信号通过编排组合形成循环信号，将汽车板簧安装在如权利要求1-4中任一项所述汽车板簧试验装置上，将所述循环信号用于输入所述汽车板簧试验装置的控制系统，控制系统基于所述循环信号控制所述作动器的动作而驱动汽车板簧上下运动。

优选地，所述目标信号通过下述步骤确定：采集初始目标信号，采集汽车板簧的应变响应信号；初始目标信号处理，把所述初始目标信号进行重新采样以及低通滤波等处理，截取幅值较大的信号段作为目标信号。

优选地，所述感应装置设置在所述汽车板簧的板簧尾片上。

优选地，所述感应装置为全桥应变片。

优选地，所述识别驱动信号为白噪声。

优选地，所述驱动信号通过下述步骤确认：计算第一驱动信号，其通过所述逆频响函数和目标信号通过卷积运算得到；第一驱动信号迭代，通过第一驱动信号驱动汽车板簧试验装置后得到第一反馈信号，计算所述第一反馈信号与所述目标信号之间的第一误差是否在接受范围内，如果所述第一误差在接受范围内则所述第一驱动信号作为驱动信号，如果所述第一误差不在接受范围内，则以误差修正第一驱动信号得到第二驱动信号，通过第二驱动信号驱动汽车板簧试验装置后得到第二反馈信号，计算所述第二反馈信号与所述目标信号之间的第二误差是否在接受范围内，如果所述第二误差在接受范围内则所述第二驱动信号作为驱动信号，如果所述第二误差不在接受范围内，则以第二误差修正第二驱动信号后得到第三驱动信号，以此类推，直到得到误差在接受范围内的驱动信号为止。

优选地，所述循环信号的编制根据：试验响应总相对损伤/试验场行驶响应总相对损伤≥90％的原则。

上述汽车板簧试验装置结构简单、调节方便，适用于多种汽车板簧，且通过由本发明所提供试验方法进行试验有效提高汽车板簧试验结果的准确性。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的汽车板簧试验装置的安装状态示意图。

图2是根据本发明一实施例的汽车板簧试验方法方法的流程框图。

附图标记：

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

图1是根据本发明一实施例的汽车板簧试验装置的安装状态示意图。图2是根据本发明一实施例的汽车板簧试验方法方法的流程框图。

图1所示汽车板簧试验装置包括：底座10、龙门架1、作动器2、辊轴6、燕尾槽7、燕尾槽挡块8、方箱9以及控制系统。

参见图1，龙门架1包括龙门架支架12以及龙门架横梁11，龙门架支架12固定在底座10上，龙门架横梁11安装在龙门架支架12上。有利的是，龙门架支架12上沿竖直方向分布有多组龙门架横梁安装孔13，龙门架横梁12通过龙门架横梁安装孔13安装到所述龙门架支架12上，龙门架横梁12的安装高度可根据需要试验的不同类型的汽车板簧5进行调节，提高汽车板簧试验装置的通用性。

再次参见图1，作动器2用于驱动汽车板簧5上、下运动，作动器2的上端固定在龙门架横梁11上，作动器2具有液压装置，所述液压装置用于给作动器2驱动汽车板簧5提供动力。

有利的是，作动器2的下端处进一步设置有用于安装汽车板簧5的板簧夹具4，便于汽车板簧5的安装固定，并且板簧夹具4的结构与试验板簧所应用的车辆的板簧夹具结构相同，进一步提高汽车板簧试验装置所得试验结果的准确性。

作动器2具有采集汽车板簧力信号的力传感器3以及采集汽车板簧变形信号的位移传感器，然后根据采集的力和变形信号计算出刚度。

汽车板簧5通过设置在汽车板簧5左右两端处的两根辊轴6放置在底座10上，辊轴6以可相对水平左右移动或固定的方式安装在底座10上。

参见图1，辊轴6放置在燕尾槽7上，燕尾槽7放置在方箱9上，燕尾槽7的下方具有滚轮，可沿方箱9的上表面移动。在进行滑板式汽车板簧试验时，燕尾槽7左右用挡块8挡住，阻止燕尾槽7左右移动，保持汽车板簧5的中心距不变，汽车板簧5上下运动时，其两端在辊轴6上左右滑动，有利的是，为防止辊轴6被挤出，辊轴6两端有挡板。在进行卷耳式汽车板簧试验时，则松开挡块8，使燕尾槽7在汽车板簧5上下运动时可以在方箱9的上表面左右移动。

在图1所示实施例中，燕尾槽7通过方箱9以可相对水平左右移动的方式安装到底座10上，便于保持汽车板簧5的中心距。

有利的是，方箱9以可水平左右调节的方式安装到底座10上，根据试验板簧长度灵活调节方箱9的位置，调节完成后加以固定，防止方箱9在汽车板簧试验过程中移动，进一步提高了上述汽车板簧试验装置的适用范围。

所述控制系统输入根据板簧实际使用情况所编制的循环信号，作动器2在所述控制系统的控制下驱动汽车板簧5上、下运动，使试验装置的试验结果与实际情况接近，提高试验结果的准确性。

本发明还提供一种汽车板簧试验方法，用于得出与实际情况接近的用于输入上述汽车板簧试验装置的控制系统的循环信号。

所述汽车板簧试验方法包括下述步骤：

1、采集目标信号08，在汽车板簧上设置感应装置，采集汽车板簧的目标应变响应信号，所述目标应变响应信号编辑处理后得到目标信号08；

2、搭建试验系统，把汽车板簧5以及感应装置安装到上述汽车板簧试验装置中，其中，汽车板簧5的装夹方式与其在汽车上的装夹方式保持一致；

3、识别试验系统，用识别驱动信号01驱动试验系统，采集汽车板簧的识别应变响应信号02，通过识别驱动信号01和识别应变响应信号02计算得到试验系统的频响函数03和逆频响函数04；

4、获取驱动信号05，其用于驱动汽车板簧试验装置进行试验，由所述逆频响函数04和目标信号08通过卷积运算得到驱动信号05；以及

5、编制循环信号，通过采集目标信号08、搭建试验系统、识别试验系统以及获取驱动信号05四个步骤，或者通过试验场试验数据编制，获取不同路况的至少两种驱动信号，把所述至少两种驱动信号通过编排组合形成循环信号，

通过上述五个步骤得出循环信号，所述循环信号输入汽车板簧试验装置的控制系统，控制作动器2驱动汽车板簧5上、下运动。

有利的是，所述目标信号08通过下述步骤确定：首先，采集初始目标信号，采集汽车板簧的应变响应信号；然后对初始目标信号进行处理，把所述初始目标信号进行重新采样以及低通滤波等处理，截取幅值较大的信号段作为目标信号05。通过上述步骤截取幅值较大的路面(如石块路、比利时路等)响应信号，节约试验时间，提高试验效率。

有利的是，所述感应装置在采集目标信号时设置在汽车板簧的板簧尾片上(即汽车板簧最短的板簧片)，便于所述感应装置的安装。

所述感应装置优选为全桥应变片，提高其所采集目标信号的准确性。

识别驱动信号01为白噪声，也可以是其他类型的符合使用需求的驱动信号，例如，红白噪声信号等。

驱动信号05通过下述步骤确认：首先，计算第一驱动信号，其通过所述逆频响函数和目标信号通过卷积运算得到；然后，进行第一驱动信号迭代，通过第一驱动信号驱动汽车板簧试验装置后得到第一反馈信号，计算所述第一反馈信号与所述目标信号之间的第一误差是否在接受范围内，如果所述第一误差在接受范围内则所述第一驱动信号作为驱动信号，如果所述第一误差不在接受范围内，则以误差修正第一驱动信号得到第二驱动信号，通过第二驱动信号驱动汽车板簧试验装置后得到第二反馈信号，计算所述第二反馈信号与所述目标信号之间的第二误差是否在接受范围内，如果所述第二误差在接受范围内则所述第二驱动信号作为驱动信号，如果所述第二误差不在接受范围内，则以第二误差修正第二驱动信号后得到第三驱动信号，以此类推，直到得到误差在接受范围内的驱动信号05为止。

所述循环信号的编制根据：试验响应总相对损伤/试验场行驶响应总相对损伤≥90％的原则。确保最后编制出的循环信号驱动汽车板簧试验装置后可以得出与实际情况接近的试验结果，获得真实的汽车板簧参数，为车辆的设计、改进提供有效的数据。

有利的是，所述循环信号由扭曲路、比利时路、石块路等多种路面情况组合而成。并且根据试验响应总相对损伤/试验场行驶响应总相对损伤≥90％的原则编制循环信号，在满足上述原则的情况下调节各种路面的重复次数，使试验总时间尽可能短些，最后对各路面的重复次数编排组合形成循环信号，驱动汽车板簧试验装置进行汽车板簧试验。

上述汽车板簧试验装置根据汽车板簧实际工作情况进行汽车板簧试验，有效提高汽车板簧试验结果的准确性，且上述试验装置结构简单、调整方便、通用性强、安全可靠，适用于多种汽车板簧，利用它对各种汽车板簧不仅可以按国标、行标等标准进行常规的试验，而且可以进行道路模拟试验。

上述汽车板簧试验方法具有试验精度高、周期短、节约成本的优点，能够在试验室台架上真实地再现板簧实际使用中所承受的载荷状态、产生的失效模式，进而得到真实的寿命结果，对产品研发起到很好的指导作用。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种汽车板簧试验装置，其特征在于，包括：

底座；

龙门架，其包括龙门架支架以及龙门架横梁，所述龙门架支架固定在所述底座上，所述龙门架横梁安装在所述龙门架支架上；

作动器，其用于驱动汽车板簧上下运动，所述作动器在作动器上端以及作动器下端之间延伸，所述作动器上端固定在所述龙门架横梁上，所述作动器下端用于与汽车板簧连接，所述作动器具有采集汽车板簧力信号的力传感器以及采集汽车板簧变形信号的位移传感器；

第一辊轴和第二辊轴，其以可相对左右移动的方式安装在所述底座上，所述第一辊轴用于支撑所述汽车板簧的左端，所述第二辊轴用于支撑所述汽车板簧的右端；所述汽车板簧的左端和右端在所述作动器驱动作用下分别在所述第一辊轴和所述第二辊轴上左右滑动,所述第一辊轴放置在第一燕尾槽上，所述第一燕尾槽以可左右移动的方式安装在第一方箱上，所述第二辊轴放置在第二燕尾槽上，所述第二燕尾槽以可左右移动的方式安装在第二方箱上，所述第一方箱以可左右调节的方式固定在所述底座上，所述第二方箱以可左右调节的方式固定在所述底座上；以及

控制系统，用于控制所述作动器来驱动汽车板簧上下运动。

2.如权利要求1所述的汽车板簧试验装置，其特征在于，进一步包括：可拆卸的第一挡块以及第二挡块，所述第一挡块用于阻挡所述第一燕尾槽的左右移动，所述第二挡块用于阻挡所述第二燕尾槽的左右移动。

3.一种采用如权利要求1-2中任一项所述汽车板簧试验装置的汽车板簧试验方法，其特征在于，包括：

采集目标信号，在汽车板簧上设置感应装置，采集汽车板簧的目标应变响应信号，所述目标应变响应信号编辑处理后得到目标信号；

搭建试验系统，把汽车板簧以及感应装置安装到汽车板簧试验装置中，其中，汽车板簧的装夹方式与其在汽车上的装夹方式保持一致；

识别试验系统，用识别驱动信号驱动试验系统，采集汽车板簧的识别应变响应信号，通过所述识别驱动信号和识别应变响应信号计算得到试验系统的频响函数和逆频响函数；

获取驱动信号，驱动信号用于驱动汽车板簧试验装置进行试验，由所述逆频响函数和目标信号通过卷积运算得到驱动信号；以及

编制循环信号，通过采集目标信号、搭建试验系统、识别试验系统以及获取驱动信号四个步骤，或者通过试验场试验数据编制，获取不同路况的至少两种驱动信号，把所述至少两种驱动信号通过编排组合形成循环信号，

将所述循环信号输入所述汽车板簧试验装置的控制系统，控制系统基于所述循环信号控制所述作动器的动作而驱动汽车板簧上下运动,所述汽车板簧试验装置的第一辊轴放置在第一燕尾槽上，所述第一燕尾槽以可左右移动的方式安装在第一方箱上，所述汽车板簧试验装置的第二辊轴放置在第二燕尾槽上，所述第二燕尾槽以可左右移动的方式安装在第二方箱上，所述第一方箱以可左右调节的方式固定在底座上，所述第二方箱以可左右调节的方式固定在底座上。

4.如权利要求3所述的汽车板簧试验方法，其特征在于，所述目标信号通过下述步骤确定：

采集初始目标信号，采集汽车板簧的应变响应信号作为目标应变响应信号；

初始目标信号处理，把所述目标应变响应信号进行重新采样以及低通滤波处理，截取幅值较大的信号段作为目标信号。

5.如权利要求3所述的汽车板簧试验方法，其特征在于，所述感应装置设置在所述汽车板簧的板簧尾片上。

6.如权利要求3所述的汽车板簧试验方法，其特征在于，所述感应装置为全桥应变片。

7.如权利要求3所述的汽车板簧试验方法，其特征在于，所述识别驱动信号为白噪声。

8.如权利要求3所述的汽车板簧试验方法，其特征在于，所述驱动信号通过下述步骤确认：

计算第一驱动信号，其通过所述逆频响函数和目标信号通过卷积运算得到；

第一驱动信号迭代，通过第一驱动信号驱动汽车板簧试验装置后得到第一反馈信号，计算所述第一反馈信号与所述目标信号之间的第一误差是否在接受范围内，如果所述第一误差在接受范围内则所述第一驱动信号作为驱动信号，如果所述第一误差不在接受范围内，则以误差修正第一驱动信号得到第二驱动信号，通过第二驱动信号驱动汽车板簧试验装置后得到第二反馈信号，计算所述第二反馈信号与所述目标信号之间的第二误差是否在接受范围内，如果所述第二误差在接受范围内则所述第二驱动信号作为驱动信号，如果所述第二误差不在接受范围内，则以第二误差修正第二驱动信号后得到第三驱动信号，以此类推，直到得到误差在接受范围内的驱动信号为止。

9.如权利要求3-8中任一项所述的汽车板簧试验方法，其特征在于，所述循环信号的编制根据：试验响应总相对损伤/试验场行驶响应总相对损伤≥90％的原则。