CN108051193B - 一种车用电动撑杆机构动态负载模拟方法及试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车用电动撑杆机构动态负载模拟方法及试验装置。该试验装置包括电动撑杆控制测量系统、仿真测量系统、工控计算机、加载电动缸、电动撑杆夹具、装配平台和待测车用电动撑杆。该模拟方法及试验装置能够完整模拟汽车背门启闭过程中各工况下的电动撑杆轴向载荷，可方便测得电动撑杆的轴向力、撑杆速度、轴向位移、电机转速、电机电流和电机电压等多项参数，并可纳入温度和坡度的影响，从而可以对车用电动撑杆进行准确测试，得到车用电动撑杆的各项参数，并评价车用电动撑杆的总体性能，对车用电动撑杆的设计提供实际参考，也可广泛应用于其他类似工程结构件的性能试验。操作方便，测试结果准确，自动化程度高。
Description
技术领域
本发明属于电动撑杆技术领域，特别涉及一种车用电动撑杆机构动态负载模拟方法及试验装置。
背景技术
车用电动撑杆是汽车电动背门的执行部件，在其设计中，要了解车用电动撑杆在不同位置等多种工况下的载荷参数，以帮助设计人员进行设计，在生产中，要对车用电动撑杆的性能进行试验，以确定车用电动撑杆的性能。为此，需要设计开发一种能够模拟汽车背门在不同位置等多种工况下动态载荷的方法及试验装置，从而可以对车用电动撑杆进行准确测试，得到车用电动撑杆的各项参数，并评价车用电动撑杆的总体性能，对车用电动撑杆的设计提供实际参考，也可广泛应用于汽车电动背门的电动撑杆及其他类似工程结构件的性能试验。
发明内容
本发明的目的是设计开发一种车用电动撑杆机构动态负载模拟方法及试验装置，所述动态负载模拟方法及试验装置能够完整模拟汽车背门启闭过程中各工况下的电动撑杆轴向载荷，可方便测得电动撑杆的轴向力、撑杆速度、轴向位移、电机转速、电机电流和电机电压等多项参数，并可纳入不同温度和坡度情况下电动撑杆载荷的变化。
本发明的技术方案是一种车用电动撑杆机构动态负载模拟方法，包括如下步骤：
[1]首先对汽车背门作用在车用电动撑杆上的实际载荷进行理论计算，得到汽车背门作用在车用电动撑杆上的轴向载荷与轴向位移之间的函数关系，并且纳入温度和坡度的影响，根据所述车用电动撑杆上的轴向载荷与轴向位移之间的函数关系编制控制软件；
[2]利用仿真测量系统3运行控制软件，使其控制加载电动缸9工作，将加载电动缸9输出的轴向力值信号和轴向位移信号作为反馈信号输入加载电动缸控制器，形成对加载电动缸9的闭环控制；
[3]用电动撑杆夹具6将待测车用电动撑杆4和加载电动缸9头部相对安装在装配平台5上，在待测车用电动撑杆4头部和加载电动缸9头部连接处装有力值测量模块7，在加载电动缸9头部装有位移测量模块8，在待测车用电动撑杆4上装有电压电流测量模块和霍尔测量模块；
[4]将各测量模块与测量系统进行连接，将待测车用电动撑杆4、加载电动缸9和各测量模块通电，并与工控计算机2进行通讯；
[5]对加载电动缸9通电加载，使其模拟汽车背门实际工况下对待测车用电动撑杆4的加载作用，利用控制软件控制待测车用电动撑杆4运动，则可通过力值测量模块7测量待测车用电动撑杆4输出的力值；通过位移测量模块8测量待测车用电动撑杆4的行程，通过电压电流测量模块测量待测车用电动撑杆4的工作电压电流，通过霍尔测量模块测量待测车用电动撑杆4的转速。
一种车用电动撑杆机构动态负载模拟试验装置，所述试验装置包括电动撑杆控制测量系统1、仿真测量系统3、工控计算机2、加载电动缸9、电动撑杆夹具6、装配平台5和待测车用电动撑杆4；
所述电动撑杆控制测量系统1用于控制待测车用电动撑杆4，并且测量记录待测车用电动撑杆4的试验参数；
所述仿真测量系统3用于控制加载电动缸9，使其模拟汽车背门在不同位置下对待测车用电动撑杆4产生的轴向载荷，通过控制软件控制可实现加载电动缸9在不同位置或时间维度下的闭环控制，并且测量记录加载电动缸9的工作参数；
所述工控计算机2用于控制试验装置；
所述加载电动缸9主要用于向待测车用电动撑杆4施加模拟工作负载；
所述电动撑杆夹具6、装配平台5用于安装待测车用电动撑杆4、加载电动缸9和测量装置，构成车用电动撑杆机构动态负载模拟试验台；
所述待测车用电动撑杆4主要由待测车用电动撑杆和球头螺母组成。
所述电动撑杆控制测量系统1主要由供电电源、电机控制器和控制软件组成，该电动撑杆控制测量系统1主要用于向待测车用电动撑杆4供电并对待测车用电动撑杆4内部电机的转速和转向进行控制；
电动撑杆控制测量系统1还包括电压电流测量模块、霍尔信号测量模块，分别测量待测车用电动撑杆4在一定负载情况下的转速、工作电压及电流的变化信息。
所述仿真测量系统3主要包括供电电源、加载电动缸控制器、加载电动缸驱动器、控制软件和实时仿真机，该仿真测量系统3主要用于控制加载电动缸9，使其模拟汽车背门在不同位置下对待测车用电动撑杆4产生的轴向载荷，通过控制软件控制可实现不同位置或时间维度下对加载电动缸9的闭环控制；
仿真测量系统3还包括力值测量模块7和位移测量模块8，二者采集所得信号作为反馈信号输入加载电动缸控制器，形成对加载电动缸9的闭环控制。
本发明的所提供的一种车用电动撑杆机构动态负载模拟方法及试验装置具有以下优点：
1.本发明所述车用电动撑杆机构动态负载模拟方法及试验装置能够完整模拟汽车背门启闭过程中各工况下的电动撑杆轴向载荷，可方便测得电动撑杆的轴向力、撑杆速度、轴向位移、电机转速、电机电流和电机电压等多项参数，并可纳入不同温度和坡度情况下电动撑杆载荷的变化，从而可以对车用电动撑杆进行准确测试，得到车用电动撑杆的各项参数，并评价车用电动撑杆的总体性能，对车用电动撑杆的设计提供实际参考，也可广泛应用于汽车电动背门的电动撑杆及其他类似工程结构件的性能试验。
2.本发明所述车用电动撑杆机构动态负载模拟试验装置操作方便，测试结果准确，自动化程度高。
附图说明
图1为一种车用电动撑杆机构动态负载模拟试验装置的结构示意图。
图中标号说明如下：
1.电动撑杆控制测量系统、2.工控计算机、3.仿真测量系统、4.待测车用电动撑杆、5.装配平台、6.电动撑杆夹具、7.力值测量模块、8.位移测量模块、9.加载电动缸。
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。
实施例
本实施例所述的一种车用电动撑杆机构动态负载模拟试验装置的结构示意图见图1所示。
本实施例是一宽泛实施例，本发明的目的是利用理论计算结果模拟汽车背门对车用电动撑杆的实际载荷，建立一种车用电动撑杆机构动态负载模拟方法，用以建立模拟试验装置，利用闭环算法进行控制，对车用电动撑杆进行模拟测试。
车用电动撑杆机构动态负载模拟方法包括如下步骤：
[1]首先对汽车背门作用在车用电动撑杆上的实际载荷进行理论计算，得到汽车背门作用在车用电动撑杆上的轴向载荷与轴向位移之间的函数关系，并且纳入温度和坡度的影响，根据所述车用电动撑杆上的轴向载荷与轴向位移之间的函数关系编制控制软件；
[2]利用仿真测量系统3运行控制软件，使其控制加载电动缸9工作，将加载电动缸9输出的轴向力值信号和轴向位移信号作为反馈信号输入加载电动缸控制器，形成对加载电动缸9的闭环控制；
[3]用电动撑杆夹具6将待测车用电动撑杆4和加载电动缸9头部相对安装在装配平台5上，在待测车用电动撑杆头部4和加载电动缸9头部连接处装有力值测量模块7，在加载电动缸9头部装有位移测量模块8，在待测车用电动撑杆4上装有电压电流测量模块和霍尔测量模块；
[4]将各测量模块与测量系统进行连接，将待测车用电动撑杆4、加载电动缸9和各测量模块通电，并与工控计算机2进行通讯；
[5]对加载电动缸9通电加载，使其模拟汽车背门实际工况下对待测车用电动撑杆4的加载作用，利用控制软件控制待测车用电动撑杆4运动，则可通过力值测量模块7测量待测车用电动撑杆4输出的力值；通过位移测量模块8测量待测车用电动撑杆4的行程，通过电压电流测量模块测量待测车用电动撑杆4的工作电压电流，通过霍尔测量模块测量待测车用电动撑杆4的转速。
本领域的技术人员可以理解，利用上述模拟方法，可以对不同规格的车用电动撑杆和汽车背门组成的机构，分别进行理论计算，分别编制相应控制软件，利用车用电动撑杆机构动态负载模拟试验装置对不同规格的车用电动撑杆进行检测试验，得到不同规格的车用电动撑杆的总体性能。
在进行理论计算时，可以对在不同负载情况下的阻力变化情况，如坡道开门、积雪覆盖等因素进行计算，使模拟试验接近车用电动撑杆的实际工作状况。
利用所述车用电动撑杆机构动态负载模拟方法可以建立本发明的车用电动撑杆机构动态负载模拟试验装置，所述试验装置包括电动撑杆控制测量系统1、仿真测量系统3、工控计算机2、加载电动缸9、电动撑杆夹具6、装配平台5和待测车用电动撑杆4。
所述电动撑杆控制测量系统1用于控制待测车用电动撑杆4，并且测量记录待测车用电动撑杆4的试验参数。
所述电动撑杆控制测量系统1主要由供电电源、电机控制器和控制软件组成，该电动撑杆控制测量系统1主要用于向待测车用电动撑杆4供电并对待测车用电动撑杆4内部电机的转速和转向进行控制。
电动撑杆控制测量系统1还包括电压电流测量模块、霍尔信号测量模块，分别测量待测车用电动撑杆4在一定负载情况下的转速、工作电压及电流的变化信息。
电压电流测量模块是通过电流传感器采集电流信号，用多通道数据采集器采集电压信号，电压电流信号输入到工控计算机2中。
霍尔信号测量模块位于待测车用电动撑杆4内部，用于采集转速信号，转速信号通过多通道数据采集器输入到工控计算机2中。
所述仿真测量系统3用于控制加载电动缸9，并且测量记录加载电动缸9的工作参数。
所述仿真测量系统3主要包括供电电源、加载电动缸控制器、加载电动缸驱动器、控制软件和实时仿真机组成，该仿真测量系统3主要用于控制加载电动缸9，使其模拟汽车背门在不同位置下对待测车用电动撑杆4产生的轴向载荷，通过控制软件控制可实现不同位置或时间维度下对加载电动缸9的闭环控制。
仿真测量系统3还包括力值测量模块7和位移测量模块8，二者采集所得信号作为反馈信号输入加载电动缸控制器，形成对加载电动缸9的闭环控制。
力值测量模块7采用传感器支架联结力传感器，安装在待测车用电动撑杆4和加载电动缸9之间，力传感器采集信号作为反馈信号输入加载电动缸控制器，还通过多通道数据采集器输入到工控计算机2中。
位移测量模块8采用拉线式位移传感器，安装在加载电动缸9头部，其输出信号作为反馈信号输入加载电动缸控制器；还通过桥接电阻后接入多通道数据采集器，然后输入到工控计算机2中。
所述工控计算机2用于控制试验装置，并记录试验数据。
所述加载电动缸9主要用于向待测车用电动撑杆4施加模拟工作负载。
所述电动撑杆夹具6、装配平台5用于安装待测车用电动撑杆4、加载电动缸9和测量装置，构成车用电动撑杆机构动态负载模拟试验台。用电动撑杆夹具6将待测车用电动撑杆4和加载电动缸9头部相对安装在装配平台5上，在待测车用电动撑杆头部4和加载电动缸9头部连接处装有力值测量模块7，在加载电动缸9头部装有位移测量模块8，在待测车用电动撑杆4上装有电压电流测量模块和霍尔测量模块。所述电动撑杆夹具6、装配平台5适合不同型号的待测车用电动撑杆4和加载电动缸9使用。
所述待测车用电动撑杆4主要由待测车用电动撑杆和球头螺母组成，待测电动撑杆4通过球头螺母固定两端，从而安装在装配平台5上。
在对车用电动撑杆进行模拟测试时，将各测量模块与测量系统进行连接，将待测车用电动撑杆4、加载电动缸9和各测量模块通电，并与工控计算机2进行通讯。
利用仿真测量系统3运行控制软件，对加载电动缸9通电加载，使其模拟汽车背门实际工况下对待测车用电动撑杆4的加载作用，利用控制软件控制待测车用电动撑杆4运动，则可通过力值测量模块7测量待测车用电动撑杆4输出的力值；通过位移测量模块8测量待测车用电动撑杆4的行程，通过电压电流测量模块测量待测车用电动撑杆4的工作电压电流，通过霍尔测量模块测量待测车用电动撑杆4的转速。
该模拟方法及试验装置能够完整模拟汽车背门启闭过程中各工况下的电动撑杆轴向载荷，可方便测得电动撑杆的轴向力、撑杆速度、轴向位移、电机转速、电机电流和电机电压等多项参数，并可纳入温度和坡度的影响，从而可以对车用电动撑杆进行准确测试，得到车用电动撑杆的各项参数，并评价车用电动撑杆的总体性能，对车用电动撑杆的设计提供实际参考，也可广泛应用于其他类似工程结构件的性能试验。操作方便，测试结果准确，自动化程度高。
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 (4)
1.一种车用电动撑杆机构动态负载模拟方法，包括如下步骤：
[1]首先对汽车背门作用在车用电动撑杆上的实际载荷进行理论计算，得到汽车背门作用在车用电动撑杆上的轴向载荷与轴向位移之间的函数关系，并且纳入温度和坡度的影响，根据所述车用电动撑杆上的轴向载荷与轴向位移之间的函数关系编制控制软件；
[2]利用仿真测量系统(3)运行控制软件，使其控制加载电动缸(9)工作，将加载电动缸(9)输出的轴向力值信号和轴向位移信号作为反馈信号输入加载电动缸控制器，形成对加载电动缸(9)的闭环控制；
[3]用电动撑杆夹具(6)将待测车用电动撑杆(4)和加载电动缸(9)头部相对安装在装配平台(5)上，在待测车用电动撑杆(4)头部和加载电动缸(9)头部连接处装有力值测量模块(7)，在加载电动缸(9)头部装有位移测量模块(8)，在待测车用电动撑杆(4)上装有电压电流测量模块和霍尔测量模块；
[4]将各测量模块与测量系统进行连接，将待测车用电动撑杆(4)、加载电动缸(9)和各测量模块通电，并与工控计算机(2)进行通讯；
[5]对加载电动缸(9)通电加载，使其模拟汽车背门实际工况下对待测车用电动撑杆(4)的加载作用，利用控制软件控制待测车用电动撑杆(4)运动，则可通过力值测量模块(7)测量待测车用电动撑杆(4)输出的力值；通过位移测量模块(8)测量待测车用电动撑杆(4)的行程，通过电压电流测量模块测量待测车用电动撑杆(4)的工作电压电流，通过霍尔测量模块测量待测车用电动撑杆(4)的转速。
2.一种实现权利要求1所述的一种车用电动撑杆机构动态负载模拟方法的试验装置，其特征是：所述试验装置包括电动撑杆控制测量系统(1)、仿真测量系统(3)、工控计算机(2)、加载电动缸(9)、电动撑杆夹具(6)、装配平台(5)和待测车用电动撑杆(4)；
所述电动撑杆控制测量系统(1)用于控制待测车用电动撑杆(4)，并且测量记录待测车用电动撑杆(4)的试验参数；
所述仿真测量系统(3)用于控制加载电动缸(9)，使其模拟汽车背门在不同位置下对待测车用电动撑杆(4)产生的轴向载荷，通过控制软件控制可实现加载电动缸(9)在不同位置或时间维度下的闭环控制，并且测量记录加载电动缸(9)的工作参数；
所述工控计算机(2)用于控制试验装置；
所述加载电动缸(9)主要用于向待测车用电动撑杆(4)施加模拟工作负载；
所述电动撑杆夹具(6)、装配平台(5)用于安装待测车用电动撑杆(4)、加载电动缸(9)和测量装置，构成车用电动撑杆机构动态负载模拟试验台；
所述待测车用电动撑杆(4)主要由待测车用电动撑杆和球头螺母组成。
3.如权利要求2所述的试验装置，其特征是：所述电动撑杆控制测量系统(1)主要由供电电源、电机控制器和控制软件组成，该电动撑杆控制测量系统(1)主要用于向待测车用电动撑杆(4)供电并对待测车用电动撑杆(4)内部电机的转速和转向进行控制；
电动撑杆控制测量系统(1)还包括电压电流测量模块、霍尔信号测量模块，分别测量待测车用电动撑杆(4)在一定负载情况下的转速、工作电压及电流的变化信息。
4.如权利要求2所述的试验装置，其特征是：所述仿真测量系统(3)主要包括供电电源、加载电动缸控制器、加载电动缸驱动器、控制软件和实时仿真机，该仿真测量系统(3)主要用于控制加载电动缸(9)，使其模拟汽车背门在不同位置下对待测车用电动撑杆(4)产生的轴向载荷，通过控制软件控制可实现不同位置或时间维度下对加载电动缸(9)的闭环控制；
仿真测量系统(3)还包括力值测量模块(7)和位移测量模块(8)，二者采集所得信号作为反馈信号输入加载电动缸控制器，形成对加载电动缸(9)的闭环控制。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20190702 |