CN105628402B - 一种汽车扭力梁后轴疲劳试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车扭力梁后轴疲劳试验装置，包括两个分别连接扭力梁后轴两端衬套套管的夹具和与扭力梁后轴其中一个法兰板连接并受力于外部驱动力的受力臂，各夹具上分别设置有用于调节两夹具之间空间位置的导向座，而各导向座上分别连接有外部支撑件。与现有技术相比，本发明中的汽车扭力梁后轴疲劳测试装置结构简单，通用性良好，能根据不同的扭力梁后轴对装置的关键位置点进行空间位置的调整，以使试验结果更加准确。

Description

一种汽车扭力梁后轴疲劳试验装置

技术领域

本发明涉及汽车零部件试验装置领域，具体涉及一种汽车扭力梁后轴疲劳试验装置。

背景技术

扭力梁式后轴是汽车后悬挂类型的一种，一般包括扭力梁、位于扭力梁两端并与扭力梁焊接在一起的纵臂，其中扭力梁每一端的纵臂结构由纵臂主体与弹簧托盘、法兰板、衬套套管以及减震器支架焊接而成。扭力梁后轴通过橡胶衬套、减震螺旋弹簧以及阻尼器与车身底部连接，同时通过左右法兰板分别连接一个汽车后轮，且扭力梁后轴能将车身载荷传递到后轮，从而发挥减震缓冲的作用，并通过扭力梁来平衡左右车轮的上下跳动，以减小车辆的摇晃，保持车辆的平稳。

汽车扭力梁后轴疲劳试验是扭力梁后轴安全性和可靠性数据采集的有效途径，现有的扭力梁后轴疲劳试验通常包括在试验场地的汽车路试试验以及疲劳台架试验，通常路试试验需要进行大量的前期准备，试验为几个月，耗费较大。此外，现有的疲劳台架试验需要针对某一特定扭力梁后轴设计专用的试验装置，需要较长的设计时间以及加工成本，并且当该特定的扭力梁后轴的试验结束后，该试验中使用的试验装置由于通用性差将整体报废，造成资源的严重浪费，并且，现有的后轴疲劳台架试验一般仅适用液压伺服油缸为驱动装置，液压油缸动作频率一般为1Hz～2Hz，试验时间较长且能耗较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术而提供一种通用性良好的汽车扭力梁后轴疲劳试验装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种汽车扭力梁后轴疲劳试验装置，其特征在于，包括两个分别连接扭力梁后轴两端衬套套管的夹具和与扭力梁后轴其中一个法兰板连接并受力于外部驱动力的受力臂，各夹具上分别设置有用于调节两夹具之间空间位置的导向座，而各导向座上分别连接有外部支撑件。

作为优选，所述夹具包括与导向座连接的底座和相对设置在底座上的第一夹座及第二夹座，其中第一夹座用于夹持衬套套管，所述第一夹座与第二夹座之间设置有弹性单元，可见本发明中各侧夹具通过第一夹座夹持衬套套管，通过第二夹座以及第一夹座与第二夹座之间的弹性单元进一步稳固第一夹座对衬套套管的夹持。

为使第一夹座更好地夹持衬套套管，作为优选，所述第一夹座呈块状，一端向内凹陷而形成用于安装衬套套管的连接位，该连接位上设置有用于夹紧衬套套管的夹紧组件，该夹紧组件包括一端与连接位侧壁连接而另一端供衬套套管套入的固定杆以及穿设在该固定杆上的两压紧片，衬套套管套于固定杆状态下，各压紧片分别夹持在衬套套管的两侧，且其中一压紧片的外侧通过一螺母紧固，另一压紧片与连接位侧壁相抵。

进一步，所述弹性单元包括至少两块叠置的弹性金属板，这样可提高装置的柔性，降低装置所受应力，延长装置的使用寿命，所述第一夹座的另一端也向内凹陷而形成第一安装位，同时所述第二夹座呈L形而使其形成向内凹陷的第二安装位，各弹性金属板的一端设置于第一安装位中并与第一夹座固定连接，另一端设置于第二安装位中并与第二夹座固定连接。

作为优选，所述夹具还包括竖向设置于第一夹座并用于将第一夹座固定于底座的定向约束体，该定向约束体包括定向约束杆和套管，所述定向约束杆的一端固定于底座，另一端供第一夹座通过其上的通孔套入并外露于第一夹座且通过套管将该端部与第一夹座固定，使得第一夹座能相对于定向约束杆摆动，设置定向约束体可限制第二夹座的沿约束杆轴线方向的运动，此外，定向约束杆可承受较大的弯曲变形，从而可改善装置整体的柔性。

为使该装置针对不同扭力梁后轴的通用性更好，所述导向座上设置有用于调整两侧夹座对各衬套套管的夹持点之间的间距的第一导向组件，还设置有用于周向调整各底座与各导向座之间的相对夹角，从而适应于被夹持衬套套管的轴线与水平线夹角的第二导向组件。

进一步，所述第一导向组件包括开设在导向座上的第一滑槽和设置在该第一滑槽中并能沿第一滑槽滑动的第一滑块，该第一滑块与外部支撑件固定连接；所述第二导向组件包括开设在导向座上的第二滑槽和设置在该第二滑槽中并能沿第二滑槽滑动的第二滑块，该第二滑块与底座固定连接。

再进一步，所述第一滑槽与第二滑槽的截面均为梯形、T形或Y形中的一种，对应地，所述第一滑块和第二滑块分别与第一滑槽与第二滑槽相匹配，且第一滑块和第二滑块的截面也均为梯形、T形或Y形中的一种。

为方便导向座的设置同时能使导向座更好地实现导向调整功能，所述导向座呈圆盘状，所述第一滑槽呈直条状，为两条并均布于导向座的中心处，各第一滑槽中均设置有两块第一滑块；所述第二滑槽呈圆弧状，为两条并均设于两第一滑槽的两侧且分别与导向座的截面同心，各第二滑槽中均设置有一块第二滑块，该第二滑槽的圆心角为60°～145°。

现有的扭力梁疲劳试验装置一般采用液压油缸驱动，但液压油缸加载效率低，本发明中采用电磁力作为外部驱动力对受力臂加载，可使试验时间降低为现有技术的1/15，且能耗不到现有技术的1/3，此外，所述受力臂包括杆部和法兰板连接的基部，所述杆部上设置有应变式反馈传感元件。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的汽车扭力梁后轴疲劳试验装置包括夹具、导向座、外部支撑件以及受力臂，其中夹具用于夹持固定扭力梁后轴两端的衬套套管，导向座用于调节两夹具之间的空间位置，从而使得该装置适用于不同的扭力梁后轴，试验时，该装置模拟扭力梁后轴实际使用时的受力状况，在受力臂上加载外部驱动力并使外部驱动力的加载频率设置在待测试结构的第一阶共振频率附近，利用待测试结构的振动特性进行疲劳试验。

该装置结构简单，通用性良好，能根据不同的扭力梁后轴对装置的关键位置点进行空间位置的调整，以使试验结果更加准确。

附图说明

图1为本发明实施例中汽车扭力梁疲劳试验装置试验状态下结构示意图；

图2为图1的另一方向结构示意图；

图3为本发明实施例中汽车扭力梁疲劳试验装置局部结构示意图；

图4为图3的局部结构分解图；

图5为本发明实施例中导向座结构示意图；

图6为图5的局部结构分解图；

图7为图5沿A-A方向的剖视图；

图8为图5沿B-B方向的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～8所述，一种汽车扭力梁后轴疲劳试验装置，包括夹具1、导向座21、外部支撑件3以及受力臂4，其中夹具1、导向座21以及外部支撑件3均为两个。汽车扭力梁后轴10包括扭力梁101、位于扭力梁101两端并与扭力梁101焊接在一起的纵臂，其中扭力梁101每一端的纵臂结构由纵臂主体与弹簧托盘、法兰板103、衬套套管102以及减震器支架焊接而成。上述各夹具1分别用于固定两端的衬套套管102，各导向座21分别与对应的夹具1连接并用于调节两夹具1之间空间位置，各外部支撑件3分别与各导向座21连接。上述受力臂4为一个并与其中一侧的法兰板103连接且受力于外部驱动力，本实施例中该外部驱动力为电磁力。

各夹具1包括与导向座21连接的底座15和相对设置在底座15上的第一夹座11及第二夹座12，其中第一夹座11用于夹持衬套套管102，第一夹座11与第二夹座12之间设置有弹性单元14。本实施例中，第一夹座11呈块状，一端向内凹陷而形成用于安装衬套套管102的连接位111，该连接位111上设置有用于夹紧衬套套管102的夹紧组件，该夹紧组件包括一端与连接位111侧壁连接而另一端供衬套套管102套入的固定杆5以及穿设在该固定杆5上的两压紧片6，当衬套套管102套于固定杆5时，各压紧片6分别夹持在衬套套管102的两侧，且其中一压紧片6的外侧通过一螺母51紧固，另一压紧片6与连接位111侧壁相抵。第一夹座11的另一端也向内凹陷而形成第一安装位112，同时上述第二夹座12呈L形而使其形成向内凹陷的第二安装位121。第二夹座12的一侧设置有支撑座13，该支撑座13呈门型并横向固定于底座15，该支撑座13的开口与第二夹座12相对且第二夹座12设置于支撑座13中，且支撑座13的横梁与第二夹座12通过一螺栓7固定。

上述弹性单元14由三块弹性金属板141依次叠置而成，弹性金属板141呈矩形，长度为200mm，宽度为40mm，厚度为2mm，弹性金属板141采用屈服强度大于700MPa的高强钢为原料制成，由于在相同材料和相同弯曲曲率下，弹性金属板表面的Mises应力与板的厚度近似成正比，本实施例中三块弹性金属板141叠置与单块弹性金属板相比，所受应力小，使用寿命延长。三块弹性金属板141重叠后在两端分别包覆金属片144，然后利用固定块143，通过螺栓7分别固定于第一安装位112和第二安装位121。

进一步，夹具1还包括竖向设置于第一夹座11并用于将第一夹座11固定于底座15的定向约束体16，该定向约束体16包括定向约束杆161和套管162，定向约束杆161的一端固定于底座15，另一端供第一夹座11通过其上的通孔113套入，第一夹座11套入定向约束杆161后，第一夹座11的底部与底座15之间留有间隙，定向约束杆161的上部部分外露于第一夹座11，套管162套设在该外露的定向约束杆161上，并且套管162的一端与通孔113上端连接而另一端通过一对顶螺栓163与定向约束杆161的顶部固定。本实施例中，定向约束杆161的长度为200mm，截面直径为10mm，通孔113的孔径为30mm，使得第一夹座11能相对于定向约束杆161摆动。

上述导向座21呈圆盘状，其上设置有用于调整两侧夹座1对各衬套套管102的夹持点之间的距离d(如图1所示)的第一导向组件，还设置有用于周向调整各底座15与各导向座21之间的相对夹角，从而适应于被夹持衬套套管102的轴线与水平线夹角α(如图1所示)的第二导向组件。其中第一导向组件包括开设在导向座21上的第一滑槽211和设置在该第一滑槽211中并能沿第一滑槽211滑动的第一滑块22，该第一滑块22与夹具1外部支撑件3通过螺栓7固定连接。本实施例中，第一滑槽211为两条，呈直条状并均布于导向座21的中心处，各第一滑槽211中设置有两块第一滑块22，各第一滑块22上开设有螺栓孔并通过M12螺栓7与外部支撑件3固定连接。本实施例中第二滑槽212也为两条，呈圆弧状并均设于导向座21的外周处且与导向座21的截面同心，且各第二滑槽212的圆心角β为120°，各第二滑槽212中均设置有一块第二滑块23，各第一滑块22上也开设有螺栓孔并通过M12螺栓7与底座15固定连接。为使上述各滑块较好的安装于各滑槽中，第一滑槽211与第二滑槽212的截面均为梯形、T形或Y形中的一种，对应地，第一滑块22和第二滑块23分别与第一滑槽211与第二滑槽212相匹配，且第一滑块22和第二滑块23的截面也均为梯形、T形或Y形中的一种，如本实施例中第一滑槽211和第二滑槽212的截面呈T形，第一滑块22和第二滑块23的截面均呈T形。

上述受力臂4包括杆部41和基部42，杆部41和基部42为一体件，杆部41的截面可为圆形或锥形，其上设置有应变式反馈传感元件(未示出)，受力臂4通过基部42与法兰板103连接，本实施例中该基部42为板状。

利用本发明中的疲劳试验装置进行汽车扭力梁后轴疲劳试验的过程如下：

松开第一滑块22上的螺栓7并使第一滑块22沿第一滑槽211滑动，从而根据待测扭力梁后轴左右两端衬套套管的间距来调整两侧夹座1对各衬套套管102夹持点之间的间距。取下外侧的压紧片6将两端的衬套套管102分别套入固定杆5中。松开第二滑块23上的螺栓7并使第二滑块23沿第二滑槽212滑动，从而根据待测扭力梁后轴各衬套套管的轴线与水平线间的夹角来调整各底座15与各导向座21之间的相对夹角。然后盖上压紧片6并紧固，接着拧紧第二滑块23上的螺栓7，最后拧紧各第一滑块22上的螺栓。

装置调整完毕后，通过两侧的外部支撑件3固定，然后向受力臂4的杆部41施加周期性变化的正弦波电磁力，受力臂4将力传递至扭力梁后轴使其振动，装置上的弹性元件14和定向约束体16随着动作，提供应当的柔性，使得该装置对扭力梁后轴的作用更接近实际使用状况。电磁力的大小为1400N，加载频率为30Hz，试验中对待测扭力梁后轴进行40万次的加载，从而测试其抗疲劳性。

Claims (9)

1.一种汽车扭力梁后轴疲劳试验装置，其特征在于，包括两个分别连接扭力梁后轴(10)两端衬套套管(102)的夹具(1)和与扭力梁后轴(10)其中一个法兰板(103)连接并受力于外部驱动力的受力臂(4)，各夹具(1)上分别设置有用于调节两夹具(1)之间空间位置的导向座(21)，而各导向座(21)上分别连接有外部支撑件(3)，

各所述夹具(1)包括与导向座(21)连接的底座(15)和相对设置在底座(15)上的第一夹座(11)及第二夹座(12)，其中第一夹座(11)用于夹持衬套套管(102)，所述第一夹座(11)与第二夹座(12)之间设置有弹性单元(14)。

2.如权利要求1所述的汽车扭力梁后轴疲劳试验装置，其特征在于，所述第一夹座(11)呈块状，一端向内凹陷而形成用于安装衬套套管(102)的连接位(111)，该连接位(111)上设置有用于夹紧衬套套管(102)的夹紧组件，该夹紧组件包括一端与连接位(111)侧壁连接而另一端供衬套套管(102)套入的固定杆(5)以及穿设在该固定杆(5)上的两压紧片(6)，衬套套管(102)套于固定杆(5)状态下，各压紧片(6)分别夹持在衬套套管(102)的两侧，且其中一压紧片(6)的外侧通过一螺母紧固，另一压紧片(6)与连接位(111)侧壁相抵。

3.如权利要求2所述的汽车扭力梁后轴疲劳试验装置，其特征在于，所述弹性单元(14)包括至少两块叠设的弹性金属板(141)，所述第一夹座(11)的另一端也向内凹陷而形成第一安装位(112)，同时所述第二夹座(12)呈L形而使其形成向内凹陷的第二安装位(121)，各弹性金属板(141)的一端设置于第一安装位(112)中并与第一夹座(11)固定连接，另一端设置于第二安装位(121)中并与第二夹座(12)固定连接。

4.如权利要求1所述的汽车扭力梁后轴疲劳试验装置，其特征在于，所述夹具(1)还包括竖向设置于第一夹座(11)并用于将第一夹座(11)定位于底座(15)的定向约束体(16)，该定向约束体(16)包括定向约束杆(161)和套管(162)，所述定向约束杆(161)的一端固定于底座(15)，另一端供第一夹座(11)通过其上的通孔(113)套入并外露于第一夹座(11)且通过套管(162)将该端部与第一夹座(11)固定，使得第一夹座(11)能相对于定向约束杆(161)摆动。

5.如权利要求1～4中任一权利要求所述的汽车扭力梁后轴疲劳试验装置，其特征在于，所述导向座(21)上设置有用于调整两侧夹座(1)对各衬套套管(102)的夹持点之间的间距的第一导向组件，还设置有用于周向调整各底座(15)与各导向座(21)之间的相对夹角，从而适应于被夹持衬套套管(102)的轴线与水平线夹角的第二导向组件。

6.如权利要求5所述的汽车扭力梁后轴疲劳试验装置，其特征在于，所述第一导向组件包括开设在导向座(21)上的第一滑槽(211)和设置在该第一滑槽(211)中并能沿第一滑槽(211)滑动的第一滑块(22)，该第一滑块(22)与外部支撑件(3)固定连接；

所述第二导向组件包括开设在导向座(21)上的第二滑槽(212)和设置在该第二滑槽(212)中并能沿第二滑槽(212)滑动的第二滑块(23)，该第二滑块(23)与底座(15)固定连接。

7.如权利要求6所述的汽车扭力梁后轴疲劳试验装置，其特征在于，所述第一滑槽(211)与第二滑槽(212)的截面均为梯形、T形或Y形中的一种，对应地，所述第一滑块(22)和第二滑块(23)分别与第一滑槽(211)与第二滑槽(212)相匹配，且第一滑块(22)和第二滑块(23)的截面也均为梯形、T形或Y形中的一种。

8.如权利要求6或7所述的汽车扭力梁后轴疲劳试验装置，其特征在于，所述导向座(21)呈圆盘状，所述第一滑槽(211)呈直条状，为两条并均布于导向座(21)的中心处，各第一滑槽(211)中均设置有两块第一滑块(22)；

所述第二滑槽(212)呈圆弧状，为两条并均设于导向座(21)的外周处且分别与导向座(21)的截面同心，各第二滑槽(212)中均设置有一块第二滑块(23)，各第二滑槽(212)的圆心角均为60°～145°。

9.如权利要求5所述的汽车扭力梁后轴疲劳试验装置，其特征在于，所述受力臂(4)包括杆部(41)和法兰板连接的基部(42)，所述杆部(41)上设置有应变式反馈传感元件，所述外部驱动力为电磁力。