CN109269886B - 一种发动机悬置衬套三向加载的动静刚度测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机悬置衬套三向加载的动静刚度测试装置，包括上下设置的集成件和放置部，待测衬套试样的上下两端分别对应安装在集成件和放置部上，集成件的上方和一侧均连接有作动机构，两个作动机构用于分别通过集成件向试样分别施加对应的轴向和径向的加载力；放置部的下端连接至扭转作用缸，扭转作用缸用于通过放置部为试样提供以竖直轴为中心轴扭转的加载力，放置部内设置有负荷传感器，负荷传感器用于检测试样所受的加载力，负荷传感器电性连接至外部处理器；本发明将可对发动机悬置衬套施加拉、压、扭多向的动态加载，测试其动静刚度、阻尼、相位角、传递系数，解决了发动机悬置衬套无法多向同时测试的问题。
Description
【技术领域】
本发明属于汽车悬置技术领域，尤其涉及一种发动机悬置衬套三向加载的动静刚度测试装置。
【背景技术】
发动机悬置作为发动机与车身连接的桥梁，具有支撑、隔振及限位作用。悬置衬套传递发动机的振动、车身的振动，这些振动最终都将体现在车内驾乘人员的乘坐舒适性上，从而降低车内人员对整车舒适性的主观评价。悬置衬套的动刚度还直接影响排气系统约束模态下的一阶横向弯曲模态、一阶垂向弯曲模态和一阶扭转模态。有限元仿真分析在悬置衬套开发过程中扮演重要角色，因此能更准确定义悬置衬套的动刚度将直接影响仿真结果，保证悬置在开发过程中有限元数据输入的精确性。
然而现有技术中对悬置衬套的动刚度的测量均不是很精确，且均为单向加载，而在实际使用中悬置衬套传递发动机的振动、车身的振动，存在拉、压、扭多向动态加载，因此现有技术中对悬置衬套的检测方法无法满足实际需求，无法测试悬置衬套的动静刚度、阻尼、相位角、传递系数等数据，影响有限元仿真分析的结果。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种发动机悬置衬套三向加载的动静刚度测试装置，以解决现有测试装置无法同时多向动态测试发动机悬置衬套的问题。
本发明采用以下技术方案：一种发动机悬置衬套三向加载的动静刚度测试装置，包括上下设置的集成件和放置部，待测衬套试样的上下两端分别对应安装在集成件和放置部上，集成件的上方和一侧均连接有作动机构，两个作动机构用于分别通过集成件向试样分别施加对应的轴向和径向的加载力；
放置部的下端连接至扭转作用缸，扭转作用缸用于通过放置部为试样提供以竖直轴为中心轴扭转的加载力，放置部内设置有负荷传感器，负荷传感器用于检测试样所受的加载力，负荷传感器电性连接至外部处理器。
进一步地，每个作动机构包括作为动力源的作动器和位于作动器左右两侧的受力杆，两个受力杆相互平行设置，且其外端与连接杆相互垂直连接，作动器的活塞杆向外伸出并垂直连接至连接杆，两个受力杆的另一端均与集成件连接。
进一步地，两个受力杆的两端均安装有弹性件，并分别通过弹性件与对应地集成件和连接杆连接。
进一步地，活塞杆的外端垂直固定安装有横臂杆，横臂杆与连接杆两端的弹性件相连接。
进一步地，作动器的前后还设置有U型件，各U型件的底部与作动器的活塞杆的另一端固定连接，U型件侧翼的两个自由端分别与连接杆相互连接。
进一步地，试样的两端还设置有夹具，夹具用于夹紧和固定试样，夹具的两端分别配装于相对应的集成件和放置部上。
进一步地，作动器上还安装有蓄能器。
进一步地，集成件的材质为钛金属。
进一步地，作动器固定于试验架上。
进一步地，扭转作用缸上垂直固定安装有水平件，水平件的两端均滑动连接至两个支撑部，两个支撑部均用于水平件沿其轨道上下滑动，并调整扭转作用缸与集成件之间的距离，各支撑部均垂直安装于底面上。
本发明的有益效果是：通过三个方向的作用力使得发动机悬置衬套受到施加拉、压、扭多向的动态加载，测试其动静刚度、阻尼、相位角、传递系数；解决了发动机悬置衬套无法多向同时测试的问题；通过设置集成件，保证了发动机悬置受力的同时性；通过设置U型件，保证了加载力的稳定实施，避免了漏油的现象；通过将扭转作用缸的滑动设置，保证了不同规格发动机悬置均可在测试装置上进行测试；通过设置弹性件，避免了受力杆受到侧向力的影响；还在放置部的底部设置负荷传感器，可以对试样的反作用力及时检测，且动态检测。
【附图说明】
图1为本发明的结构示意图。
其中：1.试样；2.集成件；3.作动器；4.作动机构；5.放置部；6.负荷传感器；7.扭转作用缸；8.弹性件；9.U型件；10.水平件；11.支撑部；12.连接杆；13.受力杆；14.活塞杆；15.横臂杆。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明公开了一种发动机悬置衬套三向加载的动静刚度测试装置，如图1所示，包括上下设置的集成件2和放置部5，集成件2为钛金属，集成件2位于衬套试样1上方，待测衬套试样1的上下两端分别对应安装在集成件2和放置部5上，集成件2的上方和一侧均连接有作动机构4，即集成件2的上端和一侧分别连接有作动机构4，两个作动机构4用于分别通过集成件2向试样1分别施加对应的轴向和径向的加载力，作动机构4既可以设置在轴向也可以设置在径向，也可以在其他任何方向，作动机构4的加载力优选的分别为轴向加载力和径向加载力，通过设置轴向和径向的作动机构4，可以使得试样1承受到来自轴向和径向的加载力，各个作动机构4之间可以同时动作，也可以单独动作，因此试样1可以同时承受到单独的加载力，也可以承受到共同的加载力，即可对发动机悬置衬套试样1施加拉、压多向的动态加载，测试其动静刚度、阻尼、相位角、传递系数。
试样1的两端还设置有夹具，夹具用于夹紧和固定试样1，还用于供测试装置通过夹具为试样1施加加载力，夹具的两端分别配装于相对应的集成件2和放置部5上，夹具将试样1夹紧后，待集成件2上方的作动机构4产生轴向运动时，或者待集成件2一侧的作动机构4产生径向运动时，随之通过夹具为试样1产生加载力，放置部5内设置有负荷传感器6，负荷传感器6用于检测试样1承受的加载力，当试样1受到加载力时，试样1对放置部5产生一定的作用力，使得放置部5内的负荷传感器6承受到相应的加载力，负荷传感器6电性连接至处理器，处理器可以对负荷传感器6所承受的加载力进行统计并进行分析。
集成件2的下端设置有放置部5，放置部5和集成件2分别与试样1的两端可拆卸连接，放置部5的下端通过旋转轴连接至扭转作用缸7，扭转作用缸7用于通过放置部5为试样1提供以竖直轴为中心轴扭转的加载力，扭转作用缸7进行扭转时，通过旋转轴带动放置部5进行扭转，放置部5在扭转的过程中带动试样1进行一定角度的扭转，试样1扭转的过程中会对放置部5产生一定的反作用力，负荷传感器6用于检测试样1所受的加载力，负荷传感器6对试样1产生的反作用力进行感应，负荷传感器6电性连接至外部处理器，处理器可以对负荷传感器6所承受的加载力进行统计并进行分析，即可对发动机悬置衬套试样1施加扭转的动态加载，测试其动静刚度、阻尼、相位角、传递系数。
每个作动机构4包括作为动力源的作动器3和位于作动器3左右两侧的受力杆13，作动器3固定于试验架上，即对作动器3和整个作动机构4进行了固定，保证试验检测的准确性和可靠性，作动器3为双出杆作用缸，活塞杆14贯穿安装于作动器3，两个受力杆13相互平行设置，且其外端与连接杆12相互垂直连接，作动器3的活塞杆14向外伸出并垂直连接至连接杆12，两个受力杆13的另一端均与集成件2连接，即每个作动器3通过两侧的受力杆13和集成件2为试样1提供加载力，首先作动器3的活塞杆14开始轴向或者径向往返运动，通过连接杆12带动受力杆13开始轴向或者径向往返运动，继而受力杆13对集成件2施加轴向或者径向往返运动，最后集成件2将其受到的力作用与试样1上。
发动机悬置衬套具有一定的弹性，如果在测试中直接对衬套试样1施加一定的加载力的话，衬套试样1势必对作动机构4产生相当大的反作用力，会影响测试装置的使用寿命，因此两个受力杆13的两端均安装有弹性件8，并分别通过弹性件8与对应地集成件2和连接杆12连接，弹性件8用于减轻作动机构4受到的侧向力，还用于对试样1的加载力进行缓冲，活塞杆14的外端垂直固定安装有横臂杆15，横臂杆15与连接杆12两端的弹性件8相连接，当试样1需要作动器3为其提供拉力时，作动器3的活塞杆14向远离集成件2的方向运动，弹性件8通过横臂杆15将连接杆12的两端与活塞杆14连接起来，通过弹性件8和连接杆12带动受力杆13随之运动，可以极大的降低作动机构4受到的侧向力。
作动器3的前后均还设置有U型件9，即U型件9有两个且相互平行设置，两个U型件9的底部均与活塞杆14的另一端固定连接，U型件9侧翼的两个自由端分别与连接杆12的两端相互连接，U型件9用于保证作动器3的活塞杆14平稳运行，通过设置U型件9，可以保证活塞杆14的轴向和径向运动沿垂直于作动器3的方向运动，为活塞杆14的运动增加了稳定性，对活塞杆14与连接杆12的连接起到了固定作用，U型件9的设置使得两个受力杆13承受到同时且均等的加载力，还可以避免作动器3的活塞杆14来回的运动导致漏油现象的发生，当活塞杆14轴向或者径向往返运动时，带动活塞杆14上连接的U型件9和两个受力杆13进行轴向或者径向往返运动，进而使得集成件2承受到来自两个受力杆13的加载力，集成件2将加载力传输至衬套试样1，试样1承受到加载力。
U型件9有两个且相互平行设置，两个U型件9位于作动机构4的两侧，两个U型件9对称设置，位于两个受力杆13的连接面的两侧，如此设置，是为了保证作动机构4的相对稳定性，避免作动器3的活塞杆14运动时，作动机构4所承受的加载力不均等，影响测试的结果，作动器3上还安装有蓄能器，蓄能器用于保证作动器3平稳运行。
各个发动机的悬置衬套尺寸和规格不完全一致，因此本装置的扭转作用缸7可以上下进行滑动，以满足对不同发动机悬置衬套测试的需求，扭转作用缸7上垂直固定安装有水平件10，水平件10的两端均滑动连接至两个支撑部11，两个支撑部均11用于水平件10沿其轨道上下滑动，并调整扭转作用缸7与集成件2之间的距离，各支撑部11均垂直安装于底面上，水平件10对扭转作用缸7进行承重，且水平件10可在支撑部11上来回滑动，用以调整扭转作用缸7与集成件2之间的距离，进而调整放置部5与集成件2之间的距离，保证各种规格的衬套试样1均可进行测试。
本发明的使用过程如下：
轴向加载力的测试：因活塞杆14的一端与连接杆12相互连接，而且U型件9的底部也与活塞杆14的另一端相互连接，连接杆12两端的弹性件8还通过横臂杆15与活塞杆12连接，作动器3的活塞杆14轴向往返运动时，通过U型件9和弹性件8带动两个受力杆13进行轴向往返运动，两个受力杆13的往返运动使得集成件2承受到轴向往返的加载力，集成件2将加载力传输至衬套试样1，试样1承受到加载力，试样1将承受的加载力传输至负荷传感器6，负荷传感器6将承受到的加载力发送至处理器，处理器对负荷传感器6所承受的加载力进行统计并分析。
径向加载力的测试：径向的作动机构4和轴向的作动机构4结构完全一致，且工作流程也完全一致，因活塞杆14的上端与连接杆12相互连接，而且U型件9的底部也与活塞杆14的另一端相互连接，连接杆12两端的弹性件8还通过横臂杆15与活塞杆12连接，作动器3的活塞杆14径向往返运动时，通过U型件9和弹性件8带动两个受力杆13进行径向往返运动，两个受力杆13的往返运动使得集成件2承受到径向往返的加载力，集成件2将加载力传输至衬套试样1，试样1承受到加载力，试样1将承受的加载力传输至负荷传感器6，负荷传感器6将承受到的加载力发送至处理器，处理器对负荷传感器6所承受的加载力进行统计并分析。
扭转加载力的测试：扭转作用缸7进行扭转时，通过旋转轴带动放置部5进行扭转，放置部5在扭转的过程中对试样1产生一定的旋转作用力，并带动试样1进行扭转，试样1扭转的过程中会对放置部5产生一定的反作用力，负荷传感器6对试样1产生的反作用力进行承受，负荷传感器6电性连接至处理器，处理器可以对负荷传感器6所承受的加载力进行统计并分析。
扭转加载力、轴向加载力和径向加载力三者的测试可单独进行，也可同时进行，也可选择二者同时进行，满足了悬置衬套多向动态监测的要求，解决了现有测试装置无法多向动态测试发动机悬置衬套的问题。
Claims (9)
1.一种发动机悬置衬套三向加载的动静刚度测试装置，其特征在于，包括上下设置的集成件(2)和放置部(5)，待测衬套试样(1)的上下两端分别对应安装在所述集成件(2)和放置部(5)上，所述集成件(2)的上方和一侧均连接有作动机构(4)，两个所述作动机构(4)用于分别通过所述集成件(2)向所述试样(1)分别施加对应的轴向和径向的加载力；所述放置部(5)的下端连接至扭转作用缸(7)，所述扭转作用缸(7)用于通过所述放置部(5)为所述试样(1)提供以竖直轴为中心轴扭转的加载力，所述放置部(5)内设置有负荷传感器(6)，所述负荷传感器(6)用于检测所述试样(1)所受的加载力，所述负荷传感器(6)电性连接至外部处理器；
每个所述作动机构(4)包括作为动力源的作动器(3)和位于所述作动器(3)左右两侧的受力杆(13)；
所述两个所述受力杆(13)的两端均安装有弹性件(8)，并分别通过所述弹性件(8)与对应地所述集成件(2)和连接杆(12)连接，所述弹性件(8)用于减轻作动机构(4)受到的侧向力，还用于对试样(1)的加载力进行缓冲。
2.根据权利要求1所述的一种发动机悬置衬套三向加载的动静刚度测试装置，其特征在于，两个所述受力杆(13)相互平行设置，且其外端与连接杆(12)相互垂直连接，所述作动器(3)的活塞杆(14)向外伸出并垂直连接至所述连接杆(12)，两个所述受力杆(13)的另一端均与所述集成件(2)连接。
3.根据权利要求2所述的一种发动机悬置衬套三向加载的动静刚度测试装置，其特征在于，所述活塞杆(14)的外端垂直固定安装有横臂杆(15)，所述横臂杆(15)与连接杆(12)两端的弹性件(8)相连接。
4.根据权利要求3所述的一种发动机悬置衬套三向加载的动静刚度测试装置，其特征在于，所述作动器(3)的前后还设置有U型件(9)，所述各U型件(9)的底部与所述作动器(3)的活塞杆(14)的另一端固定连接，所述U型件(9)侧翼的两个自由端分别与连接杆(12)相互连接。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种发动机悬置衬套三向加载的动静刚度测试装置，其特征在于，所述试样(1)的两端还设置有夹具，所述夹具用于夹紧和固定所述试样(1)，所述夹具的两端分别配装于相对应的所述集成件(2)和放置部(5)上。
6.根据权利要求5所述的一种发动机悬置衬套三向加载的动静刚度测试装置，其特征在于，所述作动器(3)上还安装有蓄能器。
7.根据权利要求6所述的一种发动机悬置衬套三向加载的动静刚度测试装置，其特征在于，所述集成件(2)的材质为钛金属。
8.根据权利要求7所述的一种发动机悬置衬套三向加载的动静刚度测试装置，其特征在于，所述作动器(3)固定于试验架上。
9.根据权利要求8所述的一种发动机悬置衬套三向加载的动静刚度测试装置，其特征在于，所述扭转作用缸(7)上垂直固定安装有水平件(10)，所述水平件(10)的两端均滑动连接至两个支撑部(11)，两个所述支撑部(11)均用于水平件(10)沿其轨道上下滑动，并调整所述扭转作用缸(7)与集成件(2)之间的距离，所述各支撑部(11)均垂直安装于底面上。
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