CN105258956B - 可变模拟路面装置及车辆转毂耐久试验台及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆转毂耐久试验台和安装于该试验台上的可变模拟路面装置。其中车辆转毂耐久试验台包括：底座；固定转毂平台，其固定于所述底座上；移动转毂平台，通过导轨与底座连接，并能够通过导轨调节相对于固定转毂平台的位置；四个可变模拟路面装置，所述可变模拟路面装置成对的安装于固定转毂平台和移动转毂平台上，使可变模拟路面装置与车轮接触，所述固定转毂平台和移动转毂平台上均设置有电机，以带动所述可变模拟路面装置旋转。本发明提供的车辆转毂耐久试验台能够调节两个平台间的距离，以适应不同车型的轴距，增强了本发明的通用性。本发明提供了一种使用车辆转毂耐久试验台的车辆耐久试验方法。
Description
技术领域
本发明涉及车辆测试技术领域，特别涉及一种可变模拟路面装置及车辆转毂耐久试验台以及使用该试验台进行耐久试验的方法。
背景技术
目前，摩托车、沙滩车耐久试验一般采用两种方法：第一，综合路耐久试验；第二，激振台试验。综合路耐久试验通常为专用试验路。专用路试验投资大，建造周期长，试验过程受天气影响较大，驾驶人员劳动强度大，存在一定的危险性。激振台试验通过液压伺服激振设备给车辆加以一定频率振动的激励来实现。虽然不存在道路试验的种种缺陷，但有规律的振动激励毕竟与复杂综合的道路激励相去甚远，即使通过采集路谱来复现道路激励，也有很大的特征信息损失，使得激振台试验无法全面的反映真实工况。其次液压伺服激振台价格昂贵，维护成本高，不能为中小企业所接受。因此设计一种高效、安全、精确、价格低廉的摩托车、沙滩车耐久试验设备十分必要。
发明内容
本发明设计开发了一种可变模拟路面装置及车辆转毂耐久试验台及试验方法，目的是解决耐久试验中道路试验周期长、成本高的缺陷，使车辆的耐久试验更高效精准。
本发明提供的技术方案为：
一种可变模拟路面装置，包括：
转毂，其呈圆柱形，所述转毂轴线呈水平设置并且能够绕其轴线旋转；
模拟路面，其固定于所述转毂外表面，并且所述模拟路面沿所述转毂圆柱表面呈周向布置；
其中，所述模拟路面与车辆车轮接触，所述转毂旋转后能够带动车轮旋转，以模拟车轮在模拟路面在圆柱展开后的平面路面行驶情况。
优选的是，所述模拟路面截面外轮廓呈涡状线，所述涡状线最大半径与最小半径之差为100mm，以模拟下降路面。
优选的是，所述模拟路面包括圆环状水泥块以及设置于所述圆环状水泥块外表面的鹅卵石，以模拟鹅卵石路面；所述鹅卵石高出水泥块20-30㎜，相邻两块鹅卵石间距50-70㎜。
优选的是，所述模拟路面设置为若干紧密排列的三角形凸块，以模拟搓衣板路面。
优选的是，所述模拟路面设置为若干高度不同的弧形凸块，以模拟比利时砖路面；所述弧形凸块弧长为150mm，所述弧形凸块的高度在20-30毫米之间随机变动。
一种车辆转毂耐久试验台，包括：
底座；
固定转毂平台，其固定于所述底座上；
移动转毂平台，通过导轨与底座连接，并能够通过导轨调节相对于固定转毂平台的位置；
四个可变模拟路面装置，所述可变模拟路面装置采用上述的可变模拟路面装置，所述可变模拟路面装置，成对的安装于固定转毂平台和移动转毂平台上，使可变模拟路面装置与车轮接触，所述固定转毂平台和移动转毂平台上均设置有电机，以带动所述可变模拟路面装置旋转。
优选的是，四个可变模拟路面装置采用涡状线可变模拟路面装置，并且固定转毂平台上的两个可变模拟路面装置具有不同的相位角，移动转毂平台上的两个可变模拟路面装置也具有不同的相位角。
一种车辆转毂耐久试验方法，使用车辆转毂耐久试验台，并包括以下步骤：
步骤一、根据测试需求选择可变模拟路面装置，并在车辆转毂耐久试验台上对汽车进行耐久试验；
步骤二、使用安装于汽车车轮上的六分力传感器测量汽车车轮受力；使用应变片测量减震弹簧形变；使用加速度传感器测量减震弹簧上部和下部的加速度；
步骤三、将步骤二中测量的数据经雨流法计数处理；
步骤四、将经步骤三处理的数据输入到材料的S-N曲线中，计算出疲劳损伤值。
优选的是，在步骤二与步骤三之间还包括：将六分力传感器、应变片以及加速度传感器测量的数据进行滤波。
优选的是，将步骤四替换为：
使用六分力传感器、应变片以及加速度传感器测量汽车在常规路面行驶时的理想数据，使用所述理想数据构建理想S-N曲线，使得疲劳损伤值为1；然后将步骤三中测量的数据输入到理想S-N曲线中，计算出相对疲劳损伤值。
本发明的有益效果是：本发明提供的车辆转毂耐久试验台由固定转毂平台和移动转毂平台组成，其中移动转毂平台由导轨驱动能够相对于固定转毂平台移动，调节两个平台间的距离，以适应不同车型的轴距，增强了本发明的通用性。本发明可以根据不同的实验阶段更换不同的可变模拟路面装置，以模拟摩托车、沙滩车在不同路面上的行驶，更换方便，成本较低，通用性较强。
附图说明
图1为本发明所述的车辆转毂耐久试验台总体结构示意图。
图2为本发明所述的车辆转毂耐久试验台俯视图。
图3为本发明所述的模拟鹅卵石路面的可变模拟路面装置。
图4为本发明所述的模拟下降路面的可变模拟路面装置。
图5为本发明所述的模拟搓衣板路面的可变模拟路面装置。
图6为本发明所述的模拟比利时砖路面的可变模拟路面装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供了一种车辆转毂耐久试验台，来进行模拟摩托车、沙滩车在试验场的综合路面的耐久试验。本实验台包括固定转毂平台110和移动转毂平台120，其中固定转毂平台110固定安装于底座130上，在底座130的两侧安装有导轨140，所述导轨由滚珠丝杠驱动。移动转毂平台120通过两侧的导轨140与底座130连接，使移动转毂平台120能够沿导轨140直线移动。通过改变移动转毂平台120的位置来调节移动转毂平台120和固定转毂平台110之间的距离，以适应不同的车辆，增强本试验台的通用性。
如图2所示，所述固定转毂平台110和移动转毂平台120的结构相同，以固定转毂平台110为例。所述固定转毂平台110包括电机111、联轴器112、编码器113。在固定转毂平台110上安装有两个可变模拟路面装置140。所述可变模拟路面装置150呈圆柱形，两个可变模拟路面装置150沿轴线方向串联，并与电机110连接，电机111与可变模拟路面装置150之间，和两个可变模拟路面装置150之间均设置有联轴器112，以将它们轴向串联。在固定转毂平台110上还设置有编码器，用于电机带动可变模拟路面装置150转的的速度与相位角。
通过上述布置，将待测车辆放置于试验台上，并通过调节移动转毂平台120相对于固定转毂平台110的位置，使四个可变模拟路面装置150与待测车辆的车轮接触，使用电机111带动四个可变模拟路面装置150旋转，四个可变模拟路面装置150会带动车辆的车轮转动，并且使可变模拟路面装置150与车轮之间没有相对滑动，因此相当于车轮行驶在可变模拟路面装置150圆周展开平面上。所述可变模拟路面装置150的圆周表面上有各种形式的路面激励块，可以模拟各种不同路面情况，只需更换不同的可变模拟路面装置150即可。
本发明提供的试验台特别适用于进行两轮摩托车或四轮沙滩车的耐久性试验。在进行两轮摩托耐久性试验时，两轮摩托车前后车轮分别与固定转毂平台110和移动转毂平台120上的可变模拟路面装置150接触，由于在固定转毂平台110和移动转毂平台120上各安装有两个可变模拟路面装置150，因此可以同时测试两台两轮摩托车。在进行四轮沙滩车耐久性试验时，使四轮沙滩车的前轮与移动转毂平台120上的两个可变模拟路面装置150接触，后轮与固定转毂平台110上的可变模拟路面装置150。
如图3-5所示，所述可变模拟路面装置150包括转毂151与模拟路面，其中转毂151呈圆柱形并且能够在电机111的带动下绕自身轴线旋转。模拟路面固定于所述转毂151圆周外表面，并且所述模拟路面沿所述转毂151圆柱表面呈周向布置。模拟路面直接与车轮接触，当电机111带动轮毂旋转后，模拟路面也一并旋转并带动车轮转动，并使车轮与模拟路面之间没有相对滑动，因此就相当于车轮行驶在模拟路面圆周展开平面上。
如图3所示，在另一实施例中，所述模拟路面包括水泥块152和鹅卵石153，其中水泥块152呈圆环状，其作为模拟路面的基底，鹅卵石153浇筑在水泥块152上，并且高出水泥块20-30㎜，相邻两块鹅卵石间距50-70㎜。通过上述布置来模拟摩托车、沙滩车在鹅卵石路面的耐久试验。
如图4所示，在另一实施例中，所述模拟路面设置为涡状凸块154，所述涡状凸块154的外轮廓呈涡状线，即其外轮廓的半径逐渐增大，涡状线最大半径与最小半径之差为100mm。所述涡状凸块154沿圆周展开后形成一个向上的斜坡，则模拟路面转动两圈则展开为两个连续的斜坡，第一个斜坡的终点与第二个斜坡的起点之间相差100mm，即车轮会在第一个斜坡的终点处掉落到第二个斜坡的起点。通过这种设置能够用来模拟摩托车、沙滩车在下降路面的耐久试验。作为一种优选的，所述涡状凸块154采用铝合金材质制成。
在上述技术方案中，在同一转毂平台上的两个涡状凸块154如果相位角相同，则可以用于左右两个车轮同时下降的情况。而将两个涡状凸块154设置为不同的相位角，形成相位差，则当一侧的车轮下降时另一个车轮还没有下降，这就可以用来模拟双侧不同时下降路面的耐久试验。
如图5所示，在另一实施例中，所述模拟路面设置为三角形凸块155，并且对三角形凸块155进行圆角处理，圆角大小为R25mm。所述三角形凸块155沿圆周展开后形成类似搓衣板状，因此用于模拟摩托车、沙滩车在搓衣板路面的耐久试验。
如图6所示，在另一实施例中，所述模拟路面设置为若干高度不同的弧形凸块156，所述弧形凸块156的弧长为150mm，所述弧形凸块156的高度在20-30毫米之间随机变动，用以模拟摩托车、沙滩车在比利时砖路面的耐久试验。作为一种优选的，所述弧形凸块156由铝合金材质制成。
本发明提供的车辆转毂耐久试验台可以根据被测摩托车、沙滩车在试车场进行耐久试验所需行驶的里程及路面的种类、路面的比例分配情况，在可变模拟路面装置150中设置不同的模拟路面，并按分配比例进行分阶段耐久试验，以模拟摩托车、沙滩车在试验场的综合路面的耐久试验。
本发明还提供了一种车辆转毂耐久试验方法，包括如下步骤：
首先，根据测试需求选择可变模拟路面装置，并在车辆转毂耐久试验台上对汽车进行耐久试验。可以根据不同的车辆，经常行驶路况等因素选择不同的可变模拟路面装置，以及在相应的可变模拟路面装置上进行试验的时间，使试验过程尽可能的接近汽车的实际行驶情况。
使用安装于汽车车轮上的六分力传感器测量汽车车轮受力；使用应变片测量减震弹簧形变；使用加速度传感器测量减震弹簧上部和下部的加速度。六分力传感器安装在车轮的中心处，应变片安装于减震弹簧上，加速度传感器安装于悬架上下臂和减震器座上。通过以上传感器的测量得到试验数据。
此外，还需使汽车行驶在标准路面上，同样的使用安装于汽车车轮上的六分力传感器测量汽车车轮受力；使用应变片测量减震弹簧形变；使用加速度传感器测量减震弹簧上部和下部的加速度。六分力传感器安装在车轮的中心处，应变片安装于减震弹簧上，加速度传感器安装于悬架上下臂和减震器座上。通过以上传感器的测量得到标准数据。
然后，将试验数据和标准数据经雨流法计数处理。
上述步骤中采集的载荷数据为随时域变化的连续数据，由于随机载荷的不确定性，需要进行统计处理。雨流计数法是使用最多的一种双参数计数法。因此采用雨流计数法，将随时域变化的载荷数据被分进100个区间，输出结果单位为次。在进行雨流法计数处理之前，还需要对试验数据和标准数据进行滤波，以消除干扰。
将经处理的数据输入到材料的S-N曲线中，计算出疲劳损伤值。
疲劳寿命是指材料疲劳失效以前所经历的应力或应变循环数。表示这种应力水平S和标准试样疲劳寿命N之间关系的曲线称为材料的S-N曲线。每种材料都具有各自的S-N曲线。疲劳破坏是一个累积损伤的过程。根据疲劳累积损伤理论，总损伤量为
其中，Ni为σ-n曲线上对应于应力级σi的破坏循环次数；ni为在应力级σi作用下的实际工作循环次数；n为应力级的数量。
经雨流法计数处理后的试验数据输入到材料的S-N曲线中，即能够计算出疲劳损伤值。该疲劳损伤值是绝对值。
由于车辆底盘车轮悬架等部件是由多种材料组成，每种材料均有各自的S-N曲线，因此简单的通过计算绝对疲劳损伤值可能存在不够准确的情形。因此本发明通过采用一种相对疲劳损伤值的计算方法来整准确的反映出疲劳损伤程度。
利用经雨流法处理后的标准数据，构造理想S-N曲线，使总损伤量为1。然后将经雨流法处理后的标准数据输入理想S-N曲线中，计算出相对疲劳损伤值。得到的相对疲劳损伤值即反映标准路面与试验路面耐久性的对比值。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (2)
1.一种车辆转毂耐久试验方法，其特征在于，并包括以下步骤：
步骤一、根据测试需求选择可变模拟路面装置，并在车辆转毂耐久试验台上对汽车进行耐久试验，并使用安装于汽车车轮上的六分力传感器测量汽车车轮受力；使用应变片测量减震弹簧形变；使用加速度传感器测量减震弹簧上部和下部的加速度，得到试验数据；
步骤二、将汽车行驶与标准道路上，并使用安装于汽车车轮上的六分力传感器测量汽车车轮受力；使用应变片测量减震弹簧形变；使用加速度传感器测量减震弹簧上部和下部的加速度，得到标准数据；
步骤三、将试验数据和标准数据经雨流法计数处理；
步骤四、利用经雨流法处理后的标准数据，构造理想S-N曲线，使总损伤量为1；
步骤五、将经雨流法处理后的标准数据输入理想S-N曲线中，计算相对疲劳损伤值；
车辆转毂耐久试验台，包括：
底座；
固定转毂平台，其固定于所述底座上；
移动转毂平台，通过导轨与底座连接，并能够通过导轨调节相对于固定转毂平台的位置；
可变模拟路面装置，其包括：
转毂，其呈圆柱形，所述转毂轴线呈水平设置并且能够绕其轴线旋转；
模拟路面，其固定于所述转毂外表面，并且所述模拟路面沿所述转毂圆柱表面呈周向布置；
其中，所述模拟路面与车辆车轮接触，所述转毂旋转后能够带动车轮旋转，以模拟车轮在模拟路面在圆柱展开后的平面路面行驶情况；
所述可变模拟路面装置，成对的安装于固定转毂平台和移动转毂平台上，使可变模拟路面装置与车轮接触，所述固定转毂平台和移动转毂平台上均设置有电机，以带动所述可变模拟路面装置旋转。
2.根据权利要求1所述的车辆转毂耐久试验方法，其特征在于，在步骤二与步骤三之间还包括：将试验数据和标准数据进行滤波。
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