CN107631886B - 一种悬置软垫的静、动刚度的测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机测试设备技术领域，尤其涉及一种悬置软垫的静、动刚度的测试系统及测试方法。该测试系统中，工作台面与固定工装相对设置，工作台面上顺次设置静力传感器和动态力传感器，动态力传感器与固定工装分别相对的夹装在待测的悬置软垫的两端，工作台面能相对固定工装移动，以驱动静力传感器和动态力传感器顺序挤压悬置软垫，工作台面的振动方向与移动方向相垂直；通过工作台面多次挤压悬置软垫，对悬置软垫进行静刚度检测；在悬置软垫被挤压至预压位置后，通过工作台面的多次振动，对悬置软垫进行动刚度检测。该系统及方法能够达到一次测试即可完成静刚度和动刚度测试的目的，提高悬置软垫静刚度和动刚度测试的效率和准确性。

Description

一种悬置软垫的静、动刚度的测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及发动机测试设备技术领域，尤其涉及一种悬置软垫的静、动刚度的测试系统及测试方法。

背景技术

动力总成是汽车主要的噪声和振动源，为了保证驾乘的舒适性，需要为动力总成设置隔震装置用以隔离动力总成产生的振动。常见的轿车隔震装置在空间上的布置分为：底部布置和悬置布置。其中，悬置布置是将隔震装置安装在动力总成的扭矩轴上，具有良好的隔震效果。

悬置软垫用于连接动力总成和车架，起支承动力总成、限制动力总成最大位移、隔离动力总成向车架的振动传递的作用，理想的悬置软垫应该在低频下有较大的阻尼，以耗散能量和衰减汽车较大的低频振动，高频下有较小的动刚度以降低车内噪声。

动力总成悬置系统包括上述的按照悬置布置的悬置软垫。目前动力总成悬置系统的匹配主要是根据动力总成质量和悬置软垫尺寸、硬度等参数通过经验公式来计算，不可避免会引入很多误差，匹配整车时存在较大的振动噪声风险。

现有的悬置软垫的检测试验台不能实现在一次测试完成悬置软垫的静刚度和动刚度的测试，悬置软垫的静刚度和动刚度的测试效率低，且准确性不能保证。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供了一种悬置软垫的静、动刚度的测试系统及测试方法，能够根据悬置软垫静刚度和动刚度的测试特点，实现一次测试即可完成静刚度和动刚度测试，提高悬置软垫静刚度和动刚度测试的效率和准确性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种悬置软垫的静、动刚度的测试系统，包括固定工装、以及可振动的工作台面，所述工作台面与所述固定工装相对设置，所述工作台面上顺次设置静力传感器和动态力传感器，所述动态力传感器与所述固定工装分别相对的夹装在待测的悬置软垫的两端，所述工作台面能相对所述固定工装移动，以驱动所述静力传感器和所述动态力传感器顺序挤压所述悬置软垫，所述工作台面的振动方向与移动方向相垂直；

通过所述工作台面多次挤压所述悬置软垫，对所述悬置软垫进行静刚度检测；

在所述悬置软垫被挤压至预压位置后，通过所述工作台面的多次振动，对所述悬置软垫进行动刚度检测。

优选的，所述工作台面上固定有可移动的台面转接工装，所述台面转接工装、静力传感器和动态力传感器顺次夹装在所述悬置软垫的一端。

优选的，所述台面转接工装沿所述工作台面的长度方向移动，以调整所述动态力传感器与所述固定工装之间的距离。

优选的，所述台面转接工装包括底板、推板和筋板，所述推板垂直设置在所述底板的一端，且与所述静力传感器连接，所述底板带动所述推板沿所述工作台面的长度方向移动；所述筋板连接在所述底板和所述推板之间。

优选的，所述工作台面上固定有振动加速度传感器。

优选的，所述固定工装包括底座和固定架，所述底座与所述工作台面相对设置，所述固定架固定在底座上，所述固定架的一端固定有固定凸台，所述固定凸台与动态力传感器分别夹装在所述悬置软垫的两端。

优选的，还包括试验台，所述试验台包括底座、推进机构和振动机构，所述工作台面设置于底座上，且分别与所述推进机构和振动机构连接，所述推进机构用于带动所述工作台面的移动，所述振动机构用于带动所述工作台面的振动。

优选的，所述推进机构上连接有位移传感器，所述位移传感器用于检测所述工作台面移动的位移值。

优选的，还包括控制组件，所述控制组件包括：

静力采集仪，与所述静力传感器连接，用于采集所述悬置软垫的静刚度检测数据；

动态信号采集仪，与所述动态力传感器连接，用于采集所述悬置软垫的动刚度检测数据；

控制终端，分别与所述静力采集仪和动态信号采集仪连接，用于分别根据所述静力采集仪和动态信号采集仪获取的数据，计算所述悬置软垫的静刚度值和动刚度值。

本发明还提供了一种悬置软垫的静、动刚度的测试方法，包括以下步骤：

控制工作台面相对固定工装多次移动，以驱动静力传感器和动态力传感器多次顺序挤压悬置软垫，分别获取多组静刚度检测数据；

控制所述工作台面相对固定工装移动，并将所述悬置软垫挤压至预压位置后，控制所述工作台多次振动，分别获取多组动刚度检测数据，其中，所述工作台面的振动方向与移动方向相垂直；

根据多组所述静刚度检测数据和多组所述动刚度检测数据，分别计算所述悬置软垫的静刚度值和动刚度值。

优选的，控制所述工作台面相对所述固定工装多次移动时，所述工作台面每次移动的位移值各不相同。

优选的，控制所述工作台面多次振动时，所述工作台面每次振动的频率各不相同。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明的悬置软垫的静、动刚度的测试系统，包括固定工装、以及可振动的工作台面，工作台面与固定工装相对设置，工作台面上顺次设置静力传感器和动态力传感器，动态力传感器与固定工装分别相对的夹装在待测的悬置软垫的两端，工作台面能相对固定工装移动，以驱动静力传感器和动态力传感器顺序挤压悬置软垫，工作台面的振动方向与移动方向相垂直；通过工作台面多次挤压悬置软垫，对悬置软垫进行静刚度检测；在悬置软垫被挤压至预压位置后，通过工作台面的多次振动，对悬置软垫进行动刚度检测。基于该测试系统提出了一种测试方法，该系统及方法能够根据悬置软垫静刚度和动刚度的测试特点，将悬置软垫静刚度和动刚度进行通用整合，从而达到一次测试即可完成静刚度和动刚度测试的目的，提高悬置软垫静刚度和动刚度测试的效率和准确性，为动力总成在整车的匹配提供准确的数据支持，提高整车的振动噪声舒适性水平。

附图说明

图1为本发明实施例的悬置软垫的静、动刚度的测试系统的结构示意图。

其中，1、试验台；2、静力采集仪；3、振动加速度传感器；4、第一信号线；5、第二信号线；6、动态信号采集仪；7、第三信号线；8、网线；9、控制终端；10、固定工装；11、悬置软垫；12、动态力传感器；13、静力传感器；14、台面转换工装；15、工作台面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；除非另有说明，“缺口状”的含义为除截面平齐外的形状。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供的悬置软垫的静、动刚度的测试系统，该系统能够根据悬置软垫11静刚度和动刚度的测试特点，将悬置软垫11静刚度和动刚度进行通用整合，从而达到一次测试即可完成静刚度和动刚度测试的目的，提高悬置软垫11静刚度和动刚度测试的效率和准确性，为动力总成在整车的匹配提供准确的数据支持，提高整车的振动噪声舒适性水平。

具体的，该系统包括固定工装10、以及可振动的工作台面15，工作台面15与固定工装10相对设置，固定工装10固定于地面上，工作台面15相对的设置在固定工装10的前端，工作台面15上顺次设置静力传感器13和动态力传感器12，能够分别对待测的悬置软垫11在试验中受到的静力和动态力进行检测；其中，在固定工装10上确定一个用于夹装悬置软垫11的固定位，利用工作台面15上的动态力传感器12将悬置软垫11挤压在固定位的前端，从而实现动态力传感器12与固定工装10分别相对的夹装在待测的悬置软垫11的两端，且由于静力传感器13连接在动态力传感器12的前端，因此，工作台面15、静力传感器13、动态力传感器12、待测的悬置软垫11和固定工装10由前向后顺次连接。本实施例中，工作台面15能相对固定工装10移动，以驱动静力传感器13和动态力传感器12顺序挤压悬置软垫11，且工作台面15能水平振动，并且工作台面15的振动方向与移动方向相垂直。

本实施例的测试系统在一次测试中，当需要对悬置软垫11进行静刚度检测时，工作台面15多次挤压悬置软垫11，对悬置软垫11进行静刚度检测，优选的每次移动的位移值各不相同，从而可以获取多组不同状态下的推进位移值、以及各个位移值条件下悬置软垫11受到的静压力值，进而可以快速精确的分析计算出悬置软垫11的静刚度；同理的，需要对悬置软垫11进行动刚度检测时，先利用工作台面15将悬置软垫11挤压至预压位置后，通过工作台面15的多次振动，对悬置软垫11进行动刚度检测，优选工作台面15每次振动的频率各不相同，从而可以获取多组不同状态下的振动频率、振动速度、振动加速度、以及动态力，进而可以快速精确的分析计算出悬置软垫11的动刚度。

优选的，本实施例的工作台面15上固定有振动加速度传感器3，振动加速度传感器3用于对工作台面15的振动进行监测，可以监测工作台面15的振动频率、振动加速度等动态参数，从而为动刚度的计算提供精确数据来源。

该测试系统还包括试验台1，优选采用能够进行液压振动的试验台1，以控制工作台面15进行可靠的移动和振动；试验台1包括底座、推进机构和振动机构，工作台面15活动连接在底座上，且分别与推进机构和振动机构连接，推进机构用于带动工作台面15的移动，振动机构用于带动工作台面15的振动。其中，推进机构可以为丝杠进给结构，丝杠的长度方向指向固定工装10，从而能够推动工作台面15朝向固定工装10移动；振动机构可以为利用双自由度液压控制阀控制液压缸，从而利用伺服电机驱动液压缸做周期性往复运动，以带动工作台面15振动，振动方向与丝杠方向垂直，进而满足工作台面15的振动方向与移动方向垂直的要求。

需要说明的是，以上仅给出了若干种可以实现工作台面15的振动和移动的结构中的一种，推进机构和振动机构还可以采用其他现有的可以实现工作台面15的振动和移动要求的结构。

为了实时监控工作台面15的移动，优选在推进机构上连接有位移传感器，位移传感器用于检测工作台面15移动的位移值，从而为静刚度的计算提供精确参数。

为了保证试验中对悬置软垫11的可靠夹持，优选在工作台面15上固定有可移动的台面转接工装，台面转接工装、静力传感器13和动态力传感器12顺次夹装在悬置软垫11的一端；其中，台面转接工装沿工作台面15的长度方向移动，以调整动态力传感器12与固定工装10之间的距离，换言之，在工作台面15的移动基础上，台面转接工装可以进行更进一步的位移微调，从而提高测试精度。

台面转接工装包括底板、推板和筋板，推板垂直设置在底板的一端，且与静力传感器13连接，底板带动推板沿工作台面15的长度方向移动，当工作台面15完成粗调位移移动后，可以利用推板进行精调位移，提高悬置软垫11的测试精度；筋板连接在底板和推板之间，从而使得推板、底板和筋板之间构成稳固的三角形，提高推板的受力可靠性。

本实施例的固定工装10包括底座和固定架，底座与工作台面15相对设置，优选底座固定在地面上，固定架固定在底座上，固定架的一端固定有固定凸台，固定凸台与动态力传感器12分别夹装在悬置软垫11的两端。

本实施例的测试系统还包括控制组件，能够实时监控试验流程，并且精确获取静刚度检测数据和动刚度检测数据。具体的，控制组件包括静力采集仪2、信号采集仪和控制终端9。其中，静力采集仪2与静力传感器13连接，用于采集悬置软垫11的静刚度检测数据，静刚度检测数据包括悬置软垫11所受的静压力值和工作台面15的推进位移值；动态信号采集仪6与动态力传感器12连接，用于采集悬置软垫11的动刚度检测数据，动刚度检测数据包括工作台面15的振动频率、振动加速度、以及悬置软垫11所受的动态力。

控制终端9分别与静力采集仪2和动态信号采集仪6连接，用于分别根据静力采集仪2和动态信号采集仪6获取的数据，计算悬置软垫11的静刚度值和动刚度值；优选控制终端9为试验电脑。

以下提供本实施例所述的测试系统的一套具体结构，以详细说明该测试系统的结构设置。

在液压振动试验台1上安装有工作台面15，工作台面15能在液压振动试验台1的驱动下做不同频率的正弦运动，工作台面15上安装有台面转接工装和振动加速度传感器3，台面转接工装上依次装有静力传感器13和动态力传感器12，动态力传感器12设置在悬置软垫11的前端，静力传感器13通过第二信号线5与静力采集仪2相连，振动加速度传感器3和动态力传感器12分别通过第一信号线4和第三信号线7与动态信号采集仪6相连，动态信号采集仪6通过网线8与作为控制终端9的试验电脑相连；固定工装10紧固在地面上，悬置软垫11在动态力传感器12的压紧作用下安装在固定工装10的前端。

在上述的测试系统的结构基础上，本实施例还提出了一种悬置软垫11的静、动刚度的测试方法，该测试方法包括以下步骤：

S1、控制工作台面15相对固定工装10多次移动，以驱动静力传感器13和动态力传感器12多次顺序挤压悬置软垫11，分别获取多组静刚度检测数据。

该步骤为静刚度检测步骤，具体的，在进行如上述步骤的悬置软垫11静刚度测试时，通过控制工作台面15输出一定的位移值，使得工作台面15推动静力传感器13挤压动态力传感器12，以使动态力传感器12挤压悬置软垫11，此时静力采集仪2上显示悬置软垫11所受的静压力值；控制工作台面15相对固定工装10多次移动，从而能够记录多组工作台面15推进的位移值、以及悬置软垫11受力稳定后的静压力值，将每组的位移值和静压力值作为一组静刚度检测数据。

为了提高数据计算精度，优选在控制工作台面15相对固定工装10多次移动时，工作台面15每次移动的位移值各不相同，从而可以获得不同条件下的静压力值。

S2、控制工作台面15相对固定工装10移动，并将悬置软垫11挤压至预压位置后，控制工作台多次振动，分别获取多组动刚度检测数据，其中，工作台面15的振动方向与移动方向相垂直。

该步骤为动刚度检测步骤，具体的，在进行如上述步骤的悬置软垫11动刚度测试时，通过控制工作台面15的移动，预先将悬置软垫11预压至某一位移后，以该位移作为预压位置，在此条件下，控制工作台面15水平振动，确保振动方向与移动方向相垂直，则此时动态信号采集仪6通过振动加速度传感器3和动态力传感器12分别采集工作台面15的振动频率、振动加速度信号、以及悬置软垫11所受的动态力。

为了提高数据计算精度，优选控制工作台面15多次振动时，工作台面15每次振动的频率各不相同，即当悬置软垫11被挤压至预压位置时，控制工作台面15在不同频率下进行振动，从而形成正弦运动，以获取不同频率状态下的动态力，记录多组工作台面15的振动频率、振动加速度信号、以及悬置软垫11所受的动态力，将每组的振动频率、振动加速度信号、以及动态力作为一组动刚度检测数据。

S3、根据多组静刚度检测数据和多组动刚度检测数据，分别计算悬置软垫11的静刚度值和动刚度值。

该步骤为数据分析步骤，控制终端9分别获取并存储来自静力采集仪2和动态信号采集仪6的数据，对多组静刚度检测数据进行分析计算，可以得出悬置软垫11的静刚度值，对多组动刚度检测数据进行分析计算，可以得出悬置软垫11的动刚度值，由于计算参数精确可靠，故而得出的静刚度值和动刚度值具有很高的精确度。

上述的测试方法应用液压振动试验台1作为静、动刚度测试的动力源，确保在静刚度测试时推力大且控制精度高，且在动刚度测试时台面输出平稳，从而保证了悬置软垫11静刚度和动刚度测试的准确性；通过串联静力传感器13和动态力传感器12，使得可以在一次测试中即可完成悬置软垫11静刚度和动刚度的测试工作，大大提高测试效率。

综上所述，本实施例的悬置软垫的静、动刚度的测试系统，包括固定工装10、以及可振动的工作台面15，工作台面15与固定工装10相对设置，工作台面15上顺次设置静力传感器13和动态力传感器12，动态力传感器12与固定工装10分别相对的夹装在待测的悬置软垫11的两端，工作台面15能相对固定工装10移动，以驱动静力传感器13和动态力传感器12顺序挤压悬置软垫11，工作台面15的振动方向与移动方向相垂直；通过工作台面15多次挤压悬置软垫11，对悬置软垫11进行静刚度检测；在悬置软垫11被挤压至预压位置后，通过工作台面15的多次振动，对悬置软垫11进行动刚度检测。基于该测试系统提出了一种测试方法，该系统及方法能够根据悬置软垫11静刚度和动刚度的测试特点，将悬置软垫11静刚度和动刚度进行通用整合，从而达到一次测试即可完成静刚度和动刚度测试的目的，提高悬置软垫11静刚度和动刚度测试的效率和准确性，为动力总成在整车的匹配提供准确的数据支持，提高整车的振动噪声舒适性水平。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (12)

1.一种悬置软垫的静、动刚度的测试系统，其特征在于，包括固定工装、以及可振动的工作台面，所述工作台面与所述固定工装相对设置，所述工作台面上顺次设置静力传感器和动态力传感器，所述动态力传感器与所述固定工装分别相对夹装在待测的悬置软垫的两端，所述工作台面相对所述固定工装可移动，以驱动所述静力传感器和所述动态力传感器顺序挤压所述悬置软垫，所述工作台面的振动方向与移动方向相垂直；

通过所述工作台面多次挤压所述悬置软垫，对所述悬置软垫进行静刚度检测；

在所述悬置软垫被挤压至预压位置后，通过所述工作台面的多次振动，对所述悬置软垫进行动刚度检测。

2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述工作台面上固定有可移动的台面转接工装，所述台面转接工装、静力传感器和动态力传感器顺次夹装在所述悬置软垫的一端。

3.根据权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述台面转接工装沿所述工作台面的长度方向移动，以调整所述动态力传感器与所述固定工装之间的距离。

4.根据权利要求3所述的测试系统，其特征在于，所述台面转接工装包括底板、推板和筋板，所述推板垂直设置在所述底板的一端，且与所述静力传感器连接，所述底板带动所述推板沿所述工作台面的长度方向移动；所述筋板连接在所述底板和所述推板之间。

5.根据权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述工作台面上固定有振动加速度传感器。

6.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述固定工装包括底座和固定架，所述底座与所述工作台面相对设置，所述固定架固定在底座上，所述固定架的一端固定有固定凸台，所述固定凸台与动态力传感器分别夹装在所述悬置软垫的两端。

7.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，还包括试验台，所述试验台包括底座、推进机构和振动机构，所述工作台面设置于底座上，且分别与所述推进机构和振动机构连接，所述推进机构用于带动所述工作台面移动，所述振动机构用于带动所述工作台面振动。

8.根据权利要求7所述的测试系统，其特征在于，所述推进机构上连接有位移传感器，所述位移传感器用于检测所述工作台面移动的位移值。

9.根据权利要求1-8任一项所述的测试系统，其特征在于，还包括控制组件，所述控制组件包括：

静力采集仪，与所述静力传感器连接，用于采集所述悬置软垫的静刚度检测数据；

动态信号采集仪，与所述动态力传感器连接，用于采集所述悬置软垫的动刚度检测数据；

控制终端，分别与所述静力采集仪和动态信号采集仪连接，用于分别根据所述静力采集仪和动态信号采集仪获取的数据，计算所述悬置软垫的静刚度值和动刚度值。

10.一种悬置软垫的静、动刚度的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制工作台面相对固定工装多次移动，以驱动静力传感器和动态力传感器多次顺序挤压悬置软垫，分别获取多组静刚度检测数据；

控制所述工作台面相对固定工装移动，并将所述悬置软垫挤压至预压位置后，控制所述工作台多次振动，分别获取多组动刚度检测数据，其中，所述工作台面的振动方向与移动方向相垂直；

根据多组所述静刚度检测数据和多组所述动刚度检测数据，分别计算所述悬置软垫的静刚度值和动刚度值；

其中，所述工作台面与所述固定工装相对设置，所述工作台面上顺次设置静力传感器和动态力传感器，所述动态力传感器与所述固定工装分别相对夹装在待测的悬置软垫的两端，所述工作台面相对所述固定工装可移动，所述工作台面的振动方向与移动方向相垂直。

11.根据权利要求10所述的测试方法，其特征在于，控制所述工作台面相对所述固定工装多次移动时，所述工作台面每次移动的位移值各不相同。

12.根据权利要求10所述的测试方法，其特征在于，控制所述工作台面多次振动时，所述工作台面每次振动的频率各不相同。