CN109115523B - 一种横向稳定杆标定试验及疲劳耐久试验台架和试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种横向稳定杆标定试验及疲劳耐久试验台架和试验方法，试验样件为横向稳定杆，台架包括水平反力座、作动器、龙门梁和数控系统；横向稳定杆分别通过对称设置的连接杆与作动器相连，作动器固定在龙门梁上；横向稳定杆两端还分别通过衬套固定在水平反力座上；模拟横向稳定杆在车身上的固定；作动器与数控系统相连，数控系统控制作动器上下往复运动，通过连接杆对横向稳定杆两端进行加载，并采集试验数据，再现各种工况下横向稳定杆的工作状态。本发明符合横向稳定杆的实际工作状态，能够直接获取横向稳定杆实验数据，有利于提高分析横向稳定杆的耐久、刚度测试等，并缩减横向稳定杆的开发周期、节约成本等。

Description

一种横向稳定杆标定试验及疲劳耐久试验台架和试验方法

技术领域

本发明涉及汽车底盘的耐久试验技术，具体涉及一种横向稳定杆标定试验及疲劳耐久试验台架和试验方法。

背景技术

横向稳定杆(sway bar,anti-roll bar,stabilizer bar)，是汽车悬架中的一种辅助弹性元件，能够有效的衰减车身在转弯、过坑时产生的横向侧倾，提高车辆行驶的平顺性和操纵稳定性。横向稳定杆是用弹簧钢制成的扭杆弹簧，形状呈“U”形，横置在汽车的前端和后端；横向稳定杆杆身中部，用衬套与车架铰接，横向稳定杆的两端通过连接杆分别固定在左右悬架上。当车身只作垂直移动，即两侧悬架变形相等时，横向稳定杆在衬套套筒内自由转动，横向稳定杆不起作用。当车辆单侧过坑或转弯时，两侧悬架跳动不一致，车架的一侧移近弹簧支座，横向稳定杆的该侧末端就相对于车架向上移，而车架的另一侧远离弹簧支座，相应的横向稳定杆的末端则相对于车架向下移，横向稳定杆两边的纵向部分向不同方向偏转，于是横向稳定杆便被扭转。弹性的横向稳定杆所产生的扭转的内力矩就妨碍了悬架弹簧的变形，因而减小了车身的横向倾斜和横向角振动。由此可知，地面对左右轮胎激励相同时，悬架垂直运动；地面对左右轮胎激励不同时，悬架运动会有扭矩及侧倾现象。

如图1示出的有无横向稳定杆悬架的侧倾情况，其中，Fy-侧向力，mg，mg’-质量，D1＝D2-地面相同激励，F1≠F2-地面不同激励，可见横向稳定杆起到侧倾回正作用。为加大悬架的侧倾角刚度，现在汽车大多数装有横向稳定杆。

目前横向稳定杆的测试方法，如图2和图3所示，室内台架通过扭矩电机与横向稳定杆一端或两端连接，加载横向稳定杆，获取横向稳定杆的疲劳耐久、侧倾刚度、强度等指标参数，完成横向稳定杆的疲劳耐久试验等。

但扭矩电机加载的参数是迭代的正弦波形参数，实际车辆运动过程中，横向稳定杆的扭矩测试值置信度差，即扭矩电机模拟的加载参数不符合实际工作状态；而且由于台架输入的是电机扭矩，测试得到的数据需要换算，换算过程中容易产生偏差；且扭矩电机式的疲劳装置仅能够输入单一等效迭代工况数据，不能综合性模拟车辆行驶条件及试验场工况路，例如：卵石路、砂石路、突块路、方块路等。另外扭矩电机式的疲劳装置无法进行横向稳定杆的标定实验。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种横向稳定杆标定试验及疲劳耐久试验台架和试验方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

本发明的技术方案是提供了一种横向稳定杆标定试验及疲劳耐久试验台架，试验样件为横向稳定杆，其特征在于：

所述台架包括水平反力座、作动器、龙门梁和数控系统；所述横向稳定杆分别通过对称设置的连接杆与所述作动器相连，所述作动器固定在所述龙门梁上；所述横向稳定杆两端还分别通过衬套固定在所述水平反力座上；模拟所述横向稳定杆在车身上的固定；

所述作动器与所述数控系统相连，所述数控系统控制所述作动器上下往复运动，通过所述连接杆对所述横向稳定杆两端进行加载，并采集试验数据，再现各种工况下所述横向稳定杆的工作状态。

进一步地，两个所述水平反力座之间的间距能够根据所述横向稳定杆上衬套的安装位置进行调整。

进一步地，所述台架还包括固定件，所述横向稳定杆两端衬套分别通过所述固定件固定在所述水平反力座上。

进一步地，所述水平反力座上具有两个纵向滑槽，所述固定件固定在所述纵向滑槽上，并能够在所述纵向滑槽上调整安装高度。

进一步地，所述固定件上具有第一固定孔、第二固定孔和第三固定孔，所述固定件通过所述第一固定孔固定在所述水平反力座上，通过所述第二固定孔和所述第三固定孔安装所述横向稳定杆的衬套，所述第三固定孔为长孔结构。

进一步地，所述台架还包括连接件，所述连接杆通过所述连接件固定在所述作动器底端。

进一步地，所述数控系统包括数字采集系统，所述数字采集系统设有采集装置，所述横向稳定杆中间和所述连接杆中间与所述采集装置连接，所述采集装置采集所述横向稳定杆的试验数据，所述数字采集系统根据所述试验数据获得实测路谱数据，将其输入至所述数控系统。

进一步地，所述采集装置为LMS-MSC六分力设备。

本发明的技术方案还提供了一种横向稳定杆标定试验及疲劳耐久试验方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤S10，根据横向稳定杆的长度尺寸，调整试验台架中各部件尺寸，将横向稳定杆安装到试验台架上；

步骤S20，检查各部件的安装尺寸，保证所有安装尺寸的误差在±1.5mm范围内，检查各紧固件扭矩值的大小；

步骤S30，在横向稳定杆中间和连接杆中间粘贴应变片，连接LMS-MSC六分力设备；

步骤S40，实现实测数据、随机、迭代信号激励横向稳定杆；经过多种道路工况下预定次数的疲劳加载后，横向稳定杆及衬套未出现裂纹、断裂状况，则横向稳定杆疲劳耐久测试合格，否则不合格；

步骤S50，对上述合格的横向稳定杆进行标定试验；

将合格横向稳定杆测试的多组测试数据取平均值，获得静态标定数据；

将横向稳定杆安装到路试车上，在实车运行中获得横向稳定杆的动态路试数据，将动态路试数据与静态标定数据进行比较，如果动态路试数据出现异常信号，如为个别现象，删除或者忽略异常信号，如异常信号较多则检查横向稳定杆在实车中的安装，调整测试条件，重新测试确认。

进一步地，实测的路谱数据加载流程如下：

通过数控系统输入随机、迭代数据信号控制作动器；作动器分别通过连接杆对横向稳定杆进行加载，达到横向稳定杆试验所需的运行状态；

通过LMS-MSC六分力设备采集横向稳定杆的疲劳耐久、侧倾刚度、强度等指标参数；由数字采集系统LMS的Tec-Ware数据处理软件结合测试记录表和GPS速度，通过滤波、去毛刺得到实测路谱数据，实测路谱数据输入数控系统中，通过数控系统分别控制左右两组作动器对横向稳定杆进行加载，再现横向稳定杆在各工况条件下的工作状态，横向稳定杆发生加载变化时，数控系统显示力和位移的变化曲线。

由上述本发明的技术方案可以看出，本发明具有如下技术效果：

本发明的横向稳定杆试验台架简洁，结构简单，容易实现。可基于各种工况下的路谱信号，作动器上下往复施加实测、随机、迭代等信号，对横向稳定杆左右两端施加不同工况加载，符合横向稳定杆的实际工作状态，能够直接获取横向稳定杆实验数据，有利于提高分析横向稳定杆的耐久、刚度测试等；

室内横向稳定杆台架加载测量方式与车辆运动贴近，数据不需要更多换算，为横向稳定杆的设计及疲劳寿命分析等提供真实可靠、测量精度高的实验对标数据；且室内台架与实车试验中使用的是同一数控系统，不会因更换设备而产生测量误差；保证了路试车辆测试数据的合理性，能够规避一些异常数据对测试结果的影响，从而缩减横向稳定杆的开发周期、节约成本等。

另外本发明能够根据不同车型的横向稳定杆结构进行相应的调整，适用于不同车型的横向稳定杆测试和标定。

附图说明

图1为有无安装横向稳定杆的车身侧倾状态受力示意图；

图2为现有技术中某扭矩电机式的横向稳定杆台架结构示意图一；

图3为现有技术中某扭矩电机式的横向稳定杆台架结构示意图二；

图4为本发明横向稳定杆标定试验及疲劳耐久试验台架立体结构图；

图5为本发明横向稳定杆标定试验及疲劳耐久试验台架的后视图；

图6为本发明横向稳定杆标定试验及疲劳耐久试验台架的原理图；

图7为本发明中固定件结构示意图；

图8为本发明中水平反力座结构示意图；

图9为本发明中的连接件结构示意图；

图10为本发明实测路谱数据加载流程图；

图11为本发明标定试验中测试数据曲线图。

其中：1-横向稳定杆，2-连接杆，3-固定件，3.1-第一固定孔，3.2-第二固定孔，3.3-第三固定孔，4-铁地板，5-水平反力座，6-连接件，6.1-第一通孔，6.2-第二通孔，7-作动器，8-龙门梁。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下将通过实施例并结合图4至图10对本发明做进一步详细说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

本发明中，术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例记载了一种横向稳定杆标定试验及疲劳耐久试验台架，用以对试验样件进行测试，试验样件为横向稳定杆1，横向稳定杆1的两端分别通过对称设置的连接杆2与该台架相连。该台架的结构如图4～图6所示，该台架包括固定件3、铁地板4、水平反力座5、连接件6、作动器7、龙门梁8和数控系统。

横向稳定杆1两端通过对称设置的衬套与固定件3相连，通过两个固定件3分别固定在两个水平反力座5上，两个固定件3在横向稳定杆1左右两侧对称。水平反力座5固定在铁地板4上。横向稳定杆1上对称设有两个连接杆2，分别通过连接件6固定在作动器7的底端托盘上，作动器7通过联轴器固定在龙门梁8上，从而达到将横向稳定杆1安装在车身上的模拟效果。

如图7所示，本实施例中固定件3上具有第一固定孔3.1、第二固定孔3.2和第三固定孔3.3，固定件3通过第一固定孔3.1固定在水平反力座5上，通过第二固定孔3.2和第三固定孔3.3安装横向稳定杆1的衬套，第三固定孔3.3可采用长孔结构，以便可以在固定件3上安装多种横向稳定杆1。

铁地板4可为T型槽铁地板，便于水平反力座5在铁地板4上调整位置。

本实施例中包括两个水平反力座5，分别利用螺栓紧固在铁地板4上，两个水平反力座5之间的间距可根据不同规格的横向稳定杆1上衬套的安装位置进行调整。

如图8所示，该水平反力座5包括底板、立板和筋板，水平反力座5通过底板固定在铁地板4上，筋板固定在立板一侧，立板和筋板的底部连接在底板上。立板上具有两个纵向滑槽，固定件3通过第一固定孔3.1及紧固件固定在水平反力座5的纵向滑槽上，且固定件3可在纵向滑槽内调整安装高度。筋板上具有吊装孔，吊装孔用于吊车挂钩吊装，方便水平反力座5的拆装。

两个连接件6与作动器7的安装面可均采用圆盘型结构，如图9所示，连接件6通过圆盘型结构上的第一通孔6.1与作动器7的托盘相连，圆盘型结构中心焊接有板件，板件上具有第二通孔6.2，通过第二通孔6.2连接件6与连接杆2连接。

两组作动器7分别一端通过底端托盘连接连接件6，另一端通过联轴器连接龙门梁8，两组作动器7之间的间距可根据横向稳定杆1的长度尺寸调节。龙门梁8为龙门安装架中间的横梁，如图4和图5所示。

另外两组作动器7还分别与数控系统相连，该数控系统可将软件安装在电脑上，如图10所示，本实施例中数控系统采用的是德国INSTRON公司(简称IST)的四通道道路模拟试验系统，基于预设作动零点(作动零点根据实验情况设定，如可设置在龙门梁8上，也可设置在连接件6的圆盘型结构上)，通过数控系统输入实测路谱、随机、迭代信号，控制左右两组作动器7上下往复运动，通过连接件6，传递激励至连接杆2，进而连接杆2对横向稳定杆1两端进行加载。另外两个作动器7可分别独立进行加载，相互之间无需关联加载，该加载系统与整车四通道控制系统相同，实现测试设备硬件、软件的共用。

另外该数控系统还包括数字采集系统，数字采集系统设有采集装置，横向稳定杆1中间和连接杆2中间(即零件敏感点)通过通道线连接采集装置，采集横向稳定杆1的试验数据(某些参数的测量，需要粘贴应变花或应变片)，并对试验数据进行处理，然后将其输入至数控系统。本实施例中数字采集系统将LMS-MSC(美国密西根科技公司/MSC-MichiganScientific Corporation；数字采集系统/LMS-Learning Management System，简称LMS-MSC)六分力设备作为采集装置与横向稳定杆1和连接杆2相连接，用于采集试验数据。

通过上述固定件3、水平反力座5、连接件6、龙门梁8，使得本发明能够根据不同车型的横向稳定杆1结构进行相应的调整，从而使得本发明适用于不同车型的横向稳定杆1测试和标定。

本发明的工作原理如下：

将横向稳定杆1固定在水平反力座5上，水平反力座5固定在铁地板4上；横向稳定杆1两端的连接杆2连接作动器7，作动器7固定在龙门梁8上，达到模拟横向稳定杆1固定在车身上的作用。两个作动器7根据实测、随机、迭代的路谱载荷信号往复运动，作动器7施加的激励条件通过连接杆2传递至横向稳定杆1，从而模拟实车运行中横向稳定杆1的工作状态，通过两组作动器7激励横向稳定杆1，再现各种工况路下横向稳定杆1的实测路谱、随机、迭代的工作状态。

本发明对横向稳定杆1进行标定试验及疲劳耐久试验的过程如下：

步骤S10，根据横向稳定杆1的长度尺寸，调整试验台架中各部件尺寸，将横向稳定杆1安装到试验台架上，具体如下：

步骤S101，根据试验样件，确认横向稳定杆1长度尺寸，基于横向稳定杆1长度尺寸，调整两个作动器7的间距，并固定作动器7在龙门梁8上；

步骤S102，基于作动器7间距，调整安装横向稳定杆1两端的连接杆2，分别通过连接件6将连接杆2固定在作动器7上；

步骤S103，基于横向稳定杆1上衬套的安装位置，调整两个水平反力座5的间距，并将水平反力座5固定在铁地板4上；根据衬套高度调整固定件3的安装高度，将固定件3固定在水平反力座5的纵向滑槽上，并用螺栓将横向稳定杆1通过衬套固定在固定件3上。

步骤S20，检查各部件的安装尺寸，保证所有安装尺寸的误差在±1.5mm范围内，检查各紧固件扭矩值的大小，保证各扭矩值在预设范围内，以此保证横向稳定杆1两端持平，且受力均衡，以免实验结果出现偏差；

步骤S30，在横向稳定杆1中间和连接杆2中间粘贴应变片，并通过通道线连接LMS-MSC六分力设备；

步骤S40，实现实测数据、随机、迭代等信号激励横向稳定杆1；

其中，实测的路谱数据加载流程，如图10所示；

根据需要，通过数控系统输入随机、迭代等数据信号控制作动器7；作动器7分别对横向稳定杆1两端的连接杆2产生相应的激励，连接杆2的激励条件传递至横向稳定杆1，达到横向稳定杆1试验所需的运行状态；

通过LMS-MSC六分力设备采集横向稳定杆1的疲劳耐久、侧倾刚度、强度等指标参数；由数字采集系统LMS的Tec-Ware数据处理软件结合测试记录表和GPS速度，通过滤波、去毛刺等得到实测路谱数据，实测路谱数据输入数控系统中，通过数控系统分别控制左右两组作动器7对横向稳定杆1进行加载，从而再现横向稳定杆1在各工况条件下的工作状态，横向稳定杆1发生加载变化时，在电脑上的数控系统会显示力和位移的变化曲线。

经过多种道路工况下预定次数(可根据标准设定试验次数)的疲劳加载后，横向稳定杆1及衬套等未出现裂纹、甚至断裂等状况，则该横向稳定杆1疲劳耐久测试合格，否则不合格。

步骤S50，对上述合格的横向稳定杆1进行标定试验。

将合格横向稳定杆1测试的多组力和位移的变化曲线的测试数据取平均值，获得图11示出的静态标定数据；

将上述横向稳定杆1安装到路试车上，在实车运行中获得横向稳定杆1的动态路试数据，如图11所示，将动态路试数据与静态标定数据进行比较，如果动态路试数据出现异常信号，则说明该点数据不合理，如为个别现象，可删除或者忽略该异常信号，如异常信号较多(可预设异常信号数量)则说明横向稳定杆1在实车安装中存在异常，检查横向稳定杆1在实车中的安装，调整测试条件，重新测试确认。

虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种横向稳定杆标定试验及疲劳耐久试验台架，试验样件为横向稳定杆(1)，其特征在于：

所述台架包括固定件(3)、铁地板(4)、水平反力座(5)、连接件(6)、作动器(7)、龙门梁(8)和数控系统；所述横向稳定杆(1)两端对称设置连接杆(2)，所述连接杆(2)通过所述连接件(6)固定在所述作动器(7)底端上，所述作动器(7)顶端固定在所述龙门梁(8)上，所述连接件(6)与所述作动器(7)的安装面为圆盘型结构；所述横向稳定杆(1)还分别通过衬套与所述固定件(3)相连，所述水平反力座(5)上具有纵向滑槽，所述固定件(3)通过所述纵向滑槽固定在所述水平反力座(5)上；模拟所述横向稳定杆(1)在车身上的固定；

所述固定件(3)上具有第二固定孔(3.2)和第三固定孔(3.3)，所述固定件(3)通过所述第二固定孔(3.2)和所述第三固定孔(3.3)安装所述衬套，所述第三固定孔(3.3)为长孔结构；

所述铁地板(4)为T型槽铁地板，两个所述水平反力座(5)根据所述横向稳定杆(1)上所述衬套的安装位置固定在所述铁地板(4)上；

所述作动器(7)与所述数控系统相连，所述数控系统控制所述作动器(7)上下往复运动，通过所述连接杆(2)对所述横向稳定杆(1)两端进行加载，并采集试验数据，再现各种工况下所述横向稳定杆(1)的工作状态。

2.根据权利要求1所述的横向稳定杆标定试验及疲劳耐久试验台架，其特征在于：所述水平反力座(5)上具有两个纵向滑槽。

3.根据权利要求1所述的横向稳定杆标定试验及疲劳耐久试验台架，其特征在于：所述固定件(3)上还具有第一固定孔(3.1)，所述固定件(3)通过所述第一固定孔(3.1)固定在所述水平反力座(5)上。

4.根据权利要求1所述的横向稳定杆标定试验及疲劳耐久试验台架，其特征在于：所述数控系统包括数字采集系统，所述数字采集系统设有采集装置，所述横向稳定杆(1)中间和所述连接杆(2)中间与所述采集装置连接，所述采集装置采集所述横向稳定杆(1)的试验数据，所述数字采集系统根据所述试验数据获得实测路谱数据，将其输入至所述数控系统。

5.根据权利要求4所述的横向稳定杆标定试验及疲劳耐久试验台架，其特征在于：所述采集装置为LMS-MSC六分力设备。

6.一种根据权利要求5所述的横向稳定杆标定试验及疲劳耐久试验台架的试验方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤S10，根据横向稳定杆(1)的长度尺寸，调整试验台架中各部件尺寸，将横向稳定杆(1)安装到试验台架上；

步骤S20，检查各部件的安装尺寸，保证所有安装尺寸的误差在±1.5mm范围内，检查各紧固件扭矩值的大小；

步骤S30，在横向稳定杆(1)中间和连接杆(2)中间粘贴应变片，连接LMS-MSC六分力设备；

步骤S40，通过与整车四通道控制系统相同的加载系统，实现实测数据、随机、迭代信号激励横向稳定杆(1)；经过多种道路工况下预定次数的疲劳加载后，横向稳定杆(1)及衬套未出现裂纹、断裂状况，则横向稳定杆(1)疲劳耐久测试合格，否则不合格；

步骤S50，对上述合格的横向稳定杆(1)进行标定试验；

将合格横向稳定杆(1)测试的多组测试数据取平均值，获得静态标定数据；

将横向稳定杆(1)安装到路试车上，在实车运行中获得横向稳定杆(1)的动态路试数据，将动态路试数据与静态标定数据进行比较，如果动态路试数据出现异常信号，如为个别现象，删除或者忽略异常信号，如异常信号较多则检查横向稳定杆(1)在实车中的安装，调整测试条件，重新测试确认。

7.根据权利要求6所述的横向稳定杆标定试验及疲劳耐久试验台架的试验方法，其特征在于：实测的路谱数据加载流程如下：

通过数控系统输入随机、迭代数据信号控制作动器(7)；作动器(7)分别通过连接杆(2)对横向稳定杆(1)进行加载，达到横向稳定杆(1)试验所需的运行状态；

通过LMS-MSC六分力设备采集横向稳定杆(1)的疲劳耐久、侧倾刚度、强度指标参数；由数字采集系统LMS的Tec-Ware数据处理软件结合测试记录表和GPS速度，通过滤波、去毛刺得到实测路谱数据，实测路谱数据输入数控系统中，通过数控系统分别控制左右两组作动器(7)对横向稳定杆(1)进行加载，再现横向稳定杆(1)在各工况条件下的工作状态，横向稳定杆(1)发生加载变化时，数控系统显示力和位移的变化曲线。

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