CN109357824A - 一种汽车车门铰链固定点刚度测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车车门铰链固定点刚度测试方法，属于车辆检测技术领域。一种汽车车门铰链固定点刚度测试方法，使用车门铰链固定点刚度试验台进行测试；首先，固定汽车白车身：然后启动加载机，先将加载杆定位于加载前预定位置，使加载杆前端的螺杆与车门铰链固定点安装夹具上的加载点连接，进而进行加载；使加载电动缸带动加载杆对车门铰链固定点进行拉压加载；最后根据采集到的力及位移的数据作出加载过程的力—位移刚度性能曲线及卸载过程的力—位移刚度性能曲线；同时得出残余变形量。本发明对汽车车门铰链固定点刚度进行有效准确的测试，操作简单，自动化程度高，结果可靠。

Description

一种汽车车门铰链固定点刚度测试方法

技术领域

本发明涉及一种汽车车门铰链固定点刚度测试方法，属于车辆检测技术领域。

背景技术

在新车出厂运行前，需要对汽车白车身上的各部件的刚度做测试，以观察这些部件在受到不同载荷、不同方向的压力和拉力时所发生的变形情况以及所能承受的最大压力和拉力。

汽车车身是由钢板经过钣金工艺制成的车身本体再与其它钣金件一起结合成整车，汽车车身上的每一个部件连接的牢固性直接关系到车身的整体安全性能，因此为了保证汽车的行驶安全，需要对车身上的各部件的链接固定点刚度进行测试，以观察这些部件在受到不同载荷、不同方向的压力和拉力时所发生的变形情况以及所能承受的最大压力和拉力，以适应汽车行驶过程中的颠簸、冲击力等外力作用，保障车身的整体安全性能。因此需要一种车身安装固定点刚度试验台以及相应的测试方法来进行全方位的测试。汽车车门是汽车车身的主要部件之一，其与车身的连接强度和刚度关系到汽车的安全性，因此再投入使用前需要对车门的铰链固定点进行刚度测试。

现有的车身刚度测试方法中，通过人工读取百分表的数值和绘制挠曲线，工作量大，容易带来人为误差，同时，位移测量系统和应力测量系统完全独立，试验者需要分别测量和处理两类数据，劳动强度大，操作不方便。

现有技术中，已经有了针对与车身安装固定点的刚度试验台，用于在研车白车身刚度测试工作，模拟实际工作过程中的约束条件和载荷条件，用于测试车身安装固定点刚度，也可以用于测试车身外表面钣金件抗凹陷能力，但是现有技术中公开的仅仅是一种试验台，并没有针对于汽车不同部件的具体的刚度测试方法。因此，汽车设计师仍然不能很好的对汽车的重要部位进行刚度测试。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作方便、准确性高、可自动化测试的汽车车门铰链固定点刚度测试方法，来检测汽车车门铰链固定点的刚度，验证车门是否能经得住汽车实际运行过程中的约束条件和载荷条件。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种汽车车门铰链固定点刚度测试方法，使用车身安装固定点刚度试验台进行测试；所述车身安装固定点刚度试验台包括通过数模输出卡与控制主板连接的伺服驱动加载单元、通过数模输入卡与控制主板连接的位移传感器和力传感器、通过力传感器与伺服驱动加载单元相连接的加载杆、与控制主板连接的控制系统和控制柜、用于进行加载的加载体，其特征在于：测试时将车身设置在固定装置上；所述固定装置包具有若干T形安装槽的工作台以及固定在工作台表面的若干车身固定支架；汽车车门铰链固定点通过螺栓与安装夹具连接；

具体包括以下步骤，

步骤1、固定汽车白车身：根据CAE分析时车门铰链固定点刚度试验对汽车在试验台上的约束要求，调整约束工装，实现车身全约束，白车身固定约束点与CAE分析保持一致；

步骤2、测试准备：安装汽车车门铰链固定点刚度测试的加载电动缸作为伺服驱动单元，根据CAE分析时加载点的位置及数量布置加载电动缸及传感器；

步骤3、进行加载：调整加载部分的位置使加载杆与车门铰链固定点上的安装夹具连接，根据车型以及汽车车门型号在控制系统中选择加载方案，对车门铰链固定点X、Y、Z向的加载试验；

步骤4、控制系统根据采集到的力及位移的数据作出加载过程的力—位移刚度性能曲线及卸载过程的力—位移刚度性能曲线；同时得出残余变形量；

步骤5、试验完成，检查设备正常后按照开机顺序的逆序关闭设备。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤3中加载时，首先根据加载点的实际位置，在控制系统中填写加载点的位置坐标，由控制系统调整加载电动缸的位置至加载点。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤3中加载力逐渐增大，加载过程中力值变化量小于20N/S，加载力最大为800N～1000N。

本发明技术方案的进一步改进在于：加载过程中以5N/s～10N/s的增量进行加载，加载力每增加50N保持10s，加载力达到最大后保持15s。

本发明技术方案的进一步改进在于：其特征在于：步骤3中对车门铰链固定点作X、Y、Z三个方向的加载试验；每个方向进行拉力和压力的加载试验。

本发明技术方案的进一步改进在于：加载时对车门铰链固定点一个方向先进行拉力加载然后进行压力加载，该方向的拉力加载和压力加载完成后再进行下一个方向的拉力加载和压力加载。

本发明技术方案的进一步改进在于：车身固定支架上端面设置升降油缸，车身固定支架上的升降油缸联动控制；升降油缸的上端通过螺栓与车身固定连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤4中的力—位移刚度性能曲线由控制系统生成，力—位移刚度性能曲线坐标范围设置中，布点位置设置为位移传感器X、Y、Z向的布点范围，变形量设置为汽车车门铰链固定点刚度试验中传感器可能产生位移的范围。

本发明技术方案的进一步改进在于：工作台的一侧设置使摇臂加载体直线移动的导轨，摇臂加载体沿导轨直线移动。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：

本发明的汽车车门铰链固定点刚度测试方法操作简单，测试位置精准度高，测试结果准确可靠，可实现自动化测试汽车车门铰链固定点的刚度，测试出车门是否能经得住汽车实际运行过程中的约束条件和载荷条件。

本发明对汽车车门铰链固定点作X、Y、Z方向的拉压加载试验，实现对汽车车门铰链固定点的刚度作全方位测试，保证了汽车车门实际运行的安全性。

本发明的加载电动缸由伺服电动机驱动行星滚珠丝杠传动系统将电机的旋转运动转变为直线运动。伺服电动缸具有运动速度快、位置精度高、承载能力强和较强的系统刚性，它与力传感器、位移传感器、计算机组成一闭环系统，形成自动化程度高、结果准确可靠的测试系统。

附图说明

图1是本发明车门铰链固定点刚度试验台的示意图；

图2是本发明试验后得到的力—位移刚度性能曲线；

其中，1、工作台，2、摇臂加载体，3、车身固定支架，4、安装夹具，5、导轨。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明：

本发明公开了一种汽车车门铰链固定点刚度测试方法，该测试方法以车身刚度试验台为基础，操作方便、准确性高，能有效的验证车门是否能经得住汽车实际运行过程中的约束条件和载荷条件。具体如下：

一种汽车车门铰链固定点刚度测试方法，使用车门铰链固定点刚度试验台进行测试；所述车门铰链固定点刚度试验台包括通过数模输出卡与控制主板连接的伺服驱动加载单元、通过数模输入卡与控制主板连接的位移传感器和力传感器、通过力传感器与伺服驱动加载单元相连接的加载杆、与控制主板连接的控制系统和控制柜、用于进行加载试验的摇臂加载体2；测试时将车身设置在固定装置上；所述固定装置包具有若干T形安装槽的工作台1以及固定在工作台1表面的若干车身固定支架3；所述工作台1的一侧设置使摇臂加载体2直线移动的导轨5，摇臂加载体2沿导轨5直线移动；所述车身固定支架3通过T形螺栓固定在工作台1上，车身固定支架3上端面设置升降油缸，车身固定支架3上的升降油缸联动控制，升降油缸的上端通过螺栓与车身固定连接。为了方便加载过程中加载单元对车门铰链固定点的加载，汽车车门铰链固定点通过螺栓与安装夹具4连接，试验时将加载杆前端的螺杆与安装夹具4上的加载点连接。

本发明的汽车车门铰链固定点刚度测试方法，具体包括以下步骤，

步骤1、固定汽车白车身：将白车身固定安装在机械台架的四个车身固定支架3上，通过调节支撑柱的高低来调整白车身的安装高度，根据CAE分析时车门铰链固定点刚度试验对汽车在试验台上的约束要求，调整约束工装，实现车身全约束，白车身固定约束点与CAE分析保持一致。

步骤2、测试准备：安装汽车车门铰链固定点刚度测试的加载电动缸作为伺服驱动单元，根据CAE分析时加载点的位置及数量布置加载电动缸及传感器，加载电动缸是伺服驱动加载单元产生加载力的部件，加载电动缸的最大加载力需要大于预设的最大加载力的值，对车门铰链固定点的最大加载力为800N，因此选取1000N的加载电动缸，加载电动缸前端安装1000N的力传感器。启动加载机，将加载杆定位于加载前预定位置，将加载杆前端的螺杆与安装夹具4上的加载点连接，安装位移传感器支架，将位移传感器置于铰链固定点的车体内，使位移传感器指针正对铰链固定点平面，将力传感器和位移传感器调零。

步骤3、进行加载：调整加载部分的位置使加载杆与车门铰链固定点上的安装夹具4连接，根据车型以及汽车车门型号在控制系统中选择加载方案，对车门铰链固定点X、Y、Z向的加载试验，每个方向进行拉力和压力的加载试验，对车门铰链固定点一个方向先进行拉力加载然后进行压力加载，该方向的拉力加载和压力加载完成后再进行下一个方向的拉力加载和压力加载。载过程中加载力逐渐增大，使加载力的增量小于20N/s，加载力从0N增大到800N，加载过程中以5N/s～10N/s的增量进行加载，加载力每增加50N保持10s，加载力达到最大后保持15s。在加载过程中，优先的，保持加载力的增量为10N/s。

步骤4、控制系统根据采集到的力及位移的数据作出加载过程的力—位移刚度性能曲线及卸载过程的力—位移刚度性能曲线；同时得出残余变形量。其中力—位移刚度性能曲线由控制系统生成，力—位移刚度性能曲线坐标范围设置中，布点位置设置为位移传感器X、Y、Z向的布点范围，变形量设置为汽车车门铰链固定点刚度试验中传感器可能产生位移的范围。最终对照试验数据与标准，判断车门铰链固定点刚度是否满足要求，从变形量曲线是否有突变来判定车门铰链固定点刚度分布是否合适，如果有突变说明车门铰链固定点刚度分布较差。汽车车门铰链固定点满足试验要求的标准是在加载过程中最大位移不超过5mm，卸载后残余变形量不超过0.5mm。

步骤5、试验完成，检查设备正常后按照开机顺序的逆序关闭设备。

下面是该测试方法的具体实施例：

首先在测试前需要准备好车门铰链固定点刚度试验台并完成试验台的测试工作，保证试验台能够正常工作。该试验台包括通过数模输出卡与控制主板连接的伺服驱动加载单元、通过数模输入卡与控制主板连接的位移传感器和力传感器、通过力传感器与伺服驱动加载单元相连接的加载杆、与控制主板连接的控制系统和控制柜、用于进行加载的摇臂加载体2。该试验台能够进行力的数据和位移数据的采集。

测试时先将汽车车身固定在固定装置上然后进行加载。所述固定装置包括包具有若干T形安装槽的工作台1以及固定在工作台1表面的若干车身固定支架3。所述工作台1的一侧设置使摇臂加载体2直线移动的导轨5，摇臂加载体2沿导轨5直线移动。试验中，车身固定支架3设置4个，四个车身固定支架3使用T形螺栓固定在工作台1上，车身固定支架3上端面设置升降油缸，车身固定支架3上的升降油缸联动控制，升降油缸的上端通过螺栓与车身固定连接。

为了适应于对车门铰链固定点的加载，汽车车门铰链固定点通过螺栓与安装夹具4连接，试验时将加载杆前端的螺杆与安装夹具4上的加载点连接，进而进行力的加载，具体如图1所示。

车门铰链固定点的加载过程具体包括以下步骤，

步骤1、固定汽车白车身：将白车身固定安装在机械台架的四个车身固定支架3上，通过调节支撑柱的高低来调整白车身的安装高度，根据CAE分析时车门铰链固定点刚度试验对汽车在试验台上的约束要求，调整约束工装，实现车身全约束，白车身固定约束点与CAE分析保持一致。

步骤2、测试准备：安装汽车车门铰链固定点刚度测试的加载电动缸作为伺服驱动单元，根据CAE分析时加载点的位置及数量布置加载电动缸及传感器，加载电动缸是伺服驱动加载单元产生加载力的部件，加载电动缸的最大加载力需要大于预设的最大加载力的值，对车门铰链固定点的最大加载力为800N，因此选取1000N的加载电动缸，加载电动缸前端安装1000N的力传感器。启动加载机，将加载杆定位于加载前预定位置，将加载杆前端的螺杆与安装夹具4上的加载点连接，安装位移传感器支架，将位移传感器置于铰链固定点的车体内，使位移传感器指针正对铰链固定点平面，将力传感器和位移传感器调零。

步骤3、进行加载：调整加载部分的位置使加载杆与车门铰链固定点上的安装夹具4连接，根据车型以及汽车车门型号在控制系统中选择加载方案，对车门铰链固定点X、Y、Z向的加载试验，实现对汽车车门铰链固定点的刚度作全方位测试，保证了汽车车门实际运行的安全性，每个方向进行拉力和压力的加载试验，对车门铰链固定点一个方向先进行拉力加载然后进行压力加载，该方向的拉力加载和压力加载完成后再进行下一个方向的拉力加载和压力加载。载过程中加载力逐渐增大，使加载力的增量小于20N/s，加载力从0N增大到800N，加载过程中以5N/s～10N/s的增量进行加载，加载力每增加50N保持10s，加载力达到最大后保持15s。在加载过程中，优先的，保持加载力的增量为10N/s。

步骤4、控制系统根据采集到的力及位移的数据作出加载过程的力—位移刚度性能曲线及卸载过程的力—位移刚度性能曲线；同时得出残余变形量。其中力—位移刚度性能曲线由控制系统生成，力—位移刚度性能曲线坐标范围设置中，布点位置设置为位移传感器X、Y、Z向的布点范围，变形量设置为汽车车门铰链固定点刚度试验中传感器可能产生位移的范围。最终对照试验数据与标准，判断车门铰链固定点刚度是否满足要求，从变形量曲线是否有突变来判定车门铰链固定点刚度分布是否合适，如果有突变说明车门铰链固定点刚度分布较差。汽车车门铰链固定点满足试验要求的标准是在加载过程中最大位移不超过5mm，卸载后残余变形量不超过0.5mm。图2所示的是该次试验中得到的力—位移刚度性能曲线，其中左侧曲线表示的是加载过程中的力—位移刚度性能曲线；右侧曲线表示的是卸载过程中的力—位移刚度性能曲线。图2中显示加载力达到800N时，位移为7.5mm，超过了5mm的最大位移限度，不符合要求，说明该车门铰链固定点刚度分布较差。

步骤5、试验完成，检查设备正常后按照开机顺序的逆序关闭设备。

本发明的加载电动缸由伺服电动机驱动行星滚珠丝杠传动系统将电机的旋转运动转变为直线运动。伺服电动缸具有运动速度快、位置精度高、承载能力强和较强的系统刚性，它与力传感器、位移传感器、计算机组成一闭环系统，形成自动化程度高、结果准确可靠的测试系统。

本发明可通过开发专用测控软件操作系统实现全自动精准测试，简单实用、稳定可靠，测控软件操作系统的功能包括参数设置、数据采集、过程控制、故障处理、数据处理、总成流水号等，实现自动显示、存储、打印表格、绘制曲线，使测试方法更简单精确。

本发明的汽车车门铰链固定点刚度测试方法操作简单，测试位置精准度高，测试结果准确可靠，可实现自动化测试汽车车门铰链固定点的刚度，测试出车门是否能经得住汽车实际运行过程中的约束条件和载荷条件。

Claims (9)

1.一种汽车车门铰链固定点刚度测试方法，使用车门铰链固定点刚度试验台进行测试；所述车门铰链固定点刚度试验台包括通过数模输出卡与控制主板连接的伺服驱动加载单元、通过数模输入卡与控制主板连接的位移传感器和力传感器、通过力传感器与伺服驱动加载单元相连接的加载杆、与控制主板连接的控制系统和控制柜、用于进行加载试验的摇臂加载体（2），其特征在于：测试时将车身设置在固定装置上；所述固定装置包具有若干T形安装槽的工作台（1）以及固定在工作台（1）表面的若干车身固定支架（3）；汽车车门铰链固定点通过螺栓与安装夹具（4）连接；

具体包括以下步骤，

步骤1、固定汽车白车身：根据CAE分析时车门铰链固定点刚度试验对汽车在试验台上的约束要求，调整约束工装，实现车身全约束，白车身固定约束点与CAE分析保持一致；

步骤2、测试准备：安装汽车车门铰链固定点刚度测试的加载电动缸作为伺服驱动单元，根据CAE分析时加载点的位置及数量布置加载电动缸及传感器；

步骤3、进行加载：调整加载部分的位置使加载杆与车门铰链固定点上的安装夹具（4）连接，根据车型以及汽车车门型号在控制系统中选择加载方案，对车门铰链固定点X、Y、Z向的加载试验；

步骤4、控制系统根据采集到的力及位移的数据作出加载过程的力—位移刚度性能曲线及卸载过程的力—位移刚度性能曲线；同时得出残余变形量；

步骤5、试验完成，检查设备正常后按照开机顺序的逆序关闭设备。

2.根据权利要求1所述的一种汽车车门铰链固定点刚度测试方法，其特征在于：步骤3中加载时，首先根据加载点的实际位置，在控制系统中填写加载点的位置坐标，由控制系统调整加载电动缸的位置至加载点。

3.根据权利要求1所述的一种汽车车门铰链固定点刚度测试方法，其特征在于：步骤3中加载力逐渐增大，加载过程中力值变化量小于20N/S，加载力最大为800N～1000N。

4.根据权利要求3所述的一种汽车车门铰链固定点刚度测试方法，其特征在于：加载过程中以5N/s～10N/s的增量进行加载，加载力每增加50N保持10s，加载力达到最大后保持15s。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种汽车车门铰链固定点刚度测试方法，其特征在于：步骤3中对车门铰链固定点作X、Y、Z三个方向的加载试验；每个方向进行拉力和压力的加载试验。

6.根据权利要求5所述的一种汽车车门铰链固定点刚度测试方法，其特征在于：加载时对车门铰链固定点一个方向先进行拉力加载然后进行压力加载，该方向的拉力加载和压力加载完成后再进行下一个方向的拉力加载和压力加载。

7.根据权利要求1所述的一种汽车车门铰链固定点刚度测试方法，其特征在于：车身固定支架（3）上端面设置升降油缸，车身固定支架（3）上的升降油缸联动控制；升降油缸的上端通过螺栓与车身固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种汽车车门铰链固定点刚度测试方法，其特征在于：步骤4中的力—位移刚度性能曲线由控制系统生成，力—位移刚度性能曲线坐标范围设置中，布点位置设置为位移传感器X、Y、Z向的布点范围，变形量设置为汽车车门铰链固定点刚度试验中传感器可能产生位移的范围。

9.根据权利要求1所述的一种汽车车门铰链固定点刚度测试方法，其特征在于：工作台（1）的一侧设置使摇臂加载体（2）直线移动的导轨（5），摇臂加载体（2）沿导轨（5）直线移动。