CN111521407A

CN111521407A - 一种副车架台架试验载荷的制定方法

Info

Publication number: CN111521407A
Application number: CN202010362651.0A
Authority: CN
Inventors: 连昊; 覃锦荣
Original assignee: Liuzhou Wuling Automobile Industry Co Ltd; Guangxi Automobile Group Co Ltd
Current assignee: Liuzhou Wuling Automobile Industry Co Ltd; Guangxi Automobile Group Co Ltd
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2020-08-11
Anticipated expiration: 2040-04-30
Also published as: CN111521407B

Abstract

本发明涉及一种副车架台架试验载荷的制定方法，该制定方法包括如下步骤：S1：根据整车参数计算前轮接地点的垂向极限受力F_z；S2：根据前轮接地点的垂向极限受力F_z计算前轮接地点的加载方向极限受力F₁：F₁＝G*F_z，其中，G为整车极限工况系数；S3：根据前轮接地点的加载方向极限受力F₁计算控制臂球销的极限受力F_q：F_q＝e₁*F₁+f₁，其中，e₁为常数，f₁为补偿值且|f₁|≥0；S4：根据控制臂球销的极限受力F_q计算台架试验载荷F：F＝F_qA＝(e₁*F₁+f₁)A，其中，A为台架试验载荷F与控制臂球销的极限受力F_q之比。该制定方法能够制定台架试验载荷的大小，使得制定结果更接近实际台架载荷值且适用性好。

Description

一种副车架台架试验载荷的制定方法

技术领域

本发明涉及试验方法技术领域，具体涉及一种副车架台架试验载荷的制定方法。

背景技术

可靠性评价是汽车产品开发设计阶段的一个重要环节，是在日趋激烈的汽车市场竞争中影响竞争力的主要因素。前副车架在汽车行驶过程中需要承受复杂的载荷工况，因此需要完成苛刻的耐久性要求，以保证整车的安全性、平顺性和操稳性。

目前国内的前副车架供应商主要依靠整车厂提供图纸及试验验收标准，缺少自主制定前副车架台架耐久试验规范的经验和积累，而许多整车厂设置的台架试验载荷又并不合理，从而严重阻碍了供应商自主开发能力和经济效益的双重提升。

现有技术中，对台架试验载荷力的制定是通过对已有量产副车架台架试验载荷进行数据统计分析而得来的，具有一定的指导意义，但由于其并未考虑到整车质心位置、极限工况等因素对台架试验载荷的影响，所以现有技术中的台架试验载荷力的制定方法局限性较大。

而如何制定副车架台架试验载荷的大小，使制定结果更接近实际台架载荷值且适用性好的方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种副车架台架试验载荷的制定方法，能够制定台架试验载荷的大小，使得制定结果更接近实际台架载荷值且适用性好。

为解决上述技术问题，本发明提供一种副车架台架试验载荷的制定方法，其包括如下步骤：

S1：根据整车参数计算前轮接地点的垂向极限受力F_z；

S2：根据所述前轮接地点的垂向极限受力F_z计算前轮接地点的加载方向极限受力F₁：

F₁＝G*F_z

其中，G为整车极限工况系数；

S3：根据所述前轮接地点的加载方向极限受力F₁计算控制臂球销的极限受力F_q：

F_q＝e₁*F₁+f₁

其中，e₁为常数，f₁为补偿值且|f₁|≥0；

S4：根据所述控制臂球销的极限受力F_q计算台架试验载荷F：

F＝F_qA＝(e₁*F₁+f₁)A

其中，A为所述台架试验载荷F与所述控制臂球销的极限受力F_q之比。

副车架台架试验载荷的制定方法中，是通过计算前轮接地点的垂向极限受力F_Z计算前轮接地点的加载方向极限受力F₁，然后通过前轮接地点的加载方向极限受力F₁计算控制臂球销的极限受力F_q，最后根据该控制臂球销的极限受力F_q计算该副车架的台架试验载荷。其中，前轮接地点的垂向极限受力F_Z与整车的质心位置相关，因此，通过本实施例所提供的副车架台架试验载荷的制定方法制定的台架试验载荷可排除整车质心位置、极限工况等因素的影响，使得结果更合理，且更接近实际台架载荷值，并且，通过本实施例所提供的副车架台架试验载荷可根据不同车型的整车参数进行具体计算，适用性较好。

可选地，所述垂向极限受力F_z包括向前制动工况下的垂向极限受力F_Z1和极限转向工况下的垂向极限受力F_Z2：

其中，g为重力加速度，M为整车满载质量，b为整车质心到后轴的距离，H为整车高度，T为前轮距，L为轴距；

所述前轮接地点的加载方向极限受力F₁包括向前制动工况下前轮接地点的纵向极限受力F_1x和极限转向工况下前轮接地点的侧向极限受力F_1y：

其中，G_x为向前制动工况系数，G_y为转向工况系数；

所述控制臂球销的极限受力F_q包括向前制动工况下控制臂球销的纵向极限受力F_qx和极限转向工况下控制臂球销的侧向极限受力F_qy：

F_qx＝e₁*F_1x+f₁，F_qy＝e₁*F_1y+f₁；

所述台架试验载荷F包括向前制动工况下的纵向台架试验载荷F_x和极限转向工况下的侧向台架试验载荷F_y分别为：

F_x＝(e_1x*F_1x+f_1x)A，F_y＝(e_1y*F_1y+f_1y)A。

可选地，f_1x＝f_1y＝0。

可选地，e_1x＝1.2～1.3，e_1y＝0.85～0.95。

可选地，e_1x＝1.25，e_1y＝0.89。

可选地，所述台架试验载荷F与所述控制臂球销的极限受力F_q之比A为：

其中，x为台架试验加载次数，e₂和f₂均为常数。

可选地，e₂＝-0.8～-0.7，f₂＝96.5～98.5。

可选地，e₂＝-0.75，f₂＝97.5。

可选地，所述台架实验加载次数x满足50万次≥x≥10万次。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的副车架台架试验载荷的制定方法的流程框图；

图2是副车架在纵向台架试验时的结构示意图；

图3是副车架在侧向台架试验时的结构示意图。

附图1-3中，附图标记说明如下：

1-副车架；2-控制臂球销；3-连接点。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明实施例提供了一种副车架台架试验载荷的制定方法，如图1所示，该副车架台架试验载荷的制定方法具体包括如下步骤：

S1：根据整车参数计算前轮接地点的垂向极限受力F_z；

S2：根据前轮接地点的垂向极限受力F_z计算前轮接地点的加载方向极限受力F₁：

F₁＝G*F_z

其中，G为整车极限工况系数；

S3：根据前轮接地点的加载方向极限受力F₁计算控制臂球销的极限受力F_q：

F_q＝e₁*F₁+f₁

其中，e₁为常数，f₁为补偿值且|f₁|≥0；

S4：根据控制臂球销的极限受力F_q计算台架试验载荷F：

F＝F_qA＝(e₁*F₁+f₁)A

其中，A为台架试验载荷F与控制臂球销的极限受力F_q之比(以下简称“比值”)。

详细的讲，本实施例所提供的副车架台架试验载荷的制定方法中，是通过计算前轮接地点的垂向极限受力F_Z计算前轮接地点的加载方向极限受力F₁，然后通过前轮接地点的加载方向极限受力F₁计算控制臂球销的极限受力F_q，最后根据该控制臂球销的极限受力F_q计算该副车架的台架试验载荷。其中，前轮接地点的垂向极限受力F_Z与整车的质心位置相关，因此，通过本实施例所提供的副车架台架试验载荷的制定方法制定的台架试验载荷可排除整车质心位置、极限工况等因素的影响，使得结果更合理，且更接近实际台架载荷值，并且，通过本实施例所提供的副车架台架试验载荷可根据不同车型的整车参数进行具体计算，适用性较好。

在上述实施例中，前轮接地点的垂向极限受力F_z包括向前制动工况下的垂向极限受力F_Z1和极限转向工况下的垂向极限受力F_Z2：

其中，g为重力加速度，M为整车满载质量，b为整车质心到后轴的距离，H为整车高度，T为前轮距，L为轴距。

前轮接地点的加载方向极限受力F₁包括向前制动工况下前轮接地点的纵向极限受力F_1x和极限转向工况下前轮接地点的侧向极限受力F_1y：

其中，G_x为向前制动工况系数，G_y为转向工况系数。

相应的，控制臂球销的极限受力F_q包括向前制动工况下控制臂球销的纵向极限受力F_qx和极限转向工况下控制臂球销的侧向极限受力F_qy：

F_qx＝e₁*F_1x+f₁，F_qy＝e₁*F_1y+f₁；

同样的，台架试验载荷F包括向前制动工况下的纵向台架试验载荷F_x和极限转向工况下的侧向台架试验载荷F_y分别为：

F_x＝(e_1x*F_1x+f_1x)A，F_y＝(e_1y*F_1y+f_1y)A。

也就是说，在向前制动工况和极限转向工况两种极限工况下分别计算台架试验载荷F_x和F_y，从而提高合理性。具体的，副车架台架试验包括纵向台架试验和侧向台架试验。纵向台架试验中，如图2所示，将前桥水平模块的四个车身连接点3固定到台架上，作动器与控制臂球销2铰接，加载方向沿X轴方向，两侧同向加载，该加载力为上述纵向台架试验载荷F_x；侧向台架试验中，如图3所示，将前桥水平模块的四个车身连接点3固定到台架上，作动器与控制臂球销2铰接，加载方向沿Y轴方向，单侧加载，该加载力为上述侧向台架试验载荷F_y。

本实施例所提供的副车架台架试验载荷的制定方法同样也可以用来制定后副车架和后扭力梁的纵向、侧向台架载荷。

进一步的，在Adams软件中对整车前悬进行静态受力分析，通过多种不同车型的受力分析，获知控制臂球销的受力与前轮接地点的加载方向受力成正比例关系，且正比系数近似相等，即控制臂球销的极限受力F_q与前轮接地点的加载方向极限受力F₁成正比关系，补偿值f_1x＝f_1y＝0，也就是说，可通过公式F_q＝e₁*F₁计算控制臂球销的极限受力F_q，当然，对于新车型等可能存在需要通过加入补偿值f₁(f_1x和f_1y)来保证计算的合理性，具体的，该补偿值f₁(f_1x和f_1y)可根据实际情况进行设置，在此不做具体限制。

具体的，向前制动工况下，控制臂球销的纵向极限受力F_qx和前轮接地点的纵向极限受力F_1x的正比系数e_1x的取值范围为1.2～1.3，极限转向工况下，控制臂球销的侧向极限受力F_qx和前轮接地点的侧向极限受力F_1y的正比系数e_1y的取值范围为0.85～0.95。并且更进一步的，本实施例中，将e_1x取值为1.25，并将e_1y取值为0.89，能够适用于各种不同的车型的副车架台架试验载荷的制定方法中。

在上述实施例中，上述比值A为：

其中，x为台架试验中加载次数，e₂和f₂均为常数。

也就是说，控制臂球销的极限受力F_q与台架试验载荷F之比A的值与台架试验的次数相关，对于不同的台架试验中的加载次数x，台架试验载荷F也不同，详细的讲，对于台架试验中加载次数越多，相应的台架试验载荷F可相应减小，而台架试验中加载次数越少，相应的台架试验载荷F可相应增大。

此时，向前制动工况下台架试验载荷F_x可根据下述公式(1)计算，极限转向工况下台架试验载荷F_y可根据下述公式(2)计算：

公式(1)：

公式(2)：

本实施例中，以与副车架的材质和焊接工艺均相同的试样进行台架疲劳试验，具体试验参数和结果如下表一所示：

表一试样台架疲劳试验

编号	试验载荷F(N)	极限受力F<sub>q</sub>(N)	比值A	加载次数x
					1	2530	2530	100％	1次
2	2277	2530	90％	13.5万次
					3	2277	2530	90％	12.8万次
4	1518	2530	60％	53.8万次
					5	1518	2530	60％	54.2万次

从上述表一的试验数据可知，当台架试验载荷F为控制臂球销的极限受力F_q的90％时，试样疲劳寿命高于10万次；当台架试验载荷F为控制臂球销的极限受力F_q的60％时，试样疲劳寿命高于50万次，很显然，比值A与加载次数x相关，并且随着加载次数x的增大，比值A减小，因此，在计算台架试验载荷F时，考虑加载次数x的影响能够使得台架试验载荷F的计算更合理。

本实施例中，用于计算比值A时的加载次数x的取值范围为10万次～50万次，在此范围内，可根据加载次数x的具体数值对比值A进行确定，进而确保台架试验载荷F的合理性。

在上述实施例中，在多次式样台架疲劳试验过程中，总结比值A和试验次数可得出e₂＝-0.8～-0.7，f₂＝96.5～98.5，进一步的，当将e₂取值为-0.75，并将f₂取值为97.5时，能够适用于各种不同的车型的副车架台架试验载荷的制定方法中。

将上述f_1x＝f_1y＝0、e_1x＝1.25、e_1y＝0.89、e₂＝-0.75和f₂＝97.5带入上述公式(1)和公式(2)可得：

向前制动工况下的纵向台架试验载荷F_x可根据下述公式(3)计算，极限转向工况下的侧向台架试验载荷F_y可根据下述公式(4)计算：

公式(3)：

公式(4)：

下面以车型1和车型2为例说明现有技术中的副车架台架试验载荷的制定方法以及本实施例所提供的副车架台架试验载荷的制定方法的对比试验，具体参数和计算结果如下表二所示：

表二副车架台架试验载荷的制定

通过上表二可以看出，车型2的整车满载质量2050kg比车型1的整车满载质量1980kg大，但两个车型的质心位置(b/L)不一样,车型1质心位置接近居中，车型2质心位置偏后，所以导致车型1的前轴荷反而比车型2重，理论上,在向前制动工况下车型1的台架试验载荷F_x1应该比车型2的台架试验载荷F_x2大，但通过现有技术中的副车架台架试验载荷制定方法计算得出的结果为F_x1＝5553.75N、F_x2＝5623.04N，F_x1＜F_x2且数值偏小，而通过本实施例所提供的副车架台架试验载荷的制定方法按照上述公式(3)计算获得的F_x1＝6363.70N、F_x2＝6142.85N，F_x1＞F_x2，此结果更接近实际台架载荷值且较为合理。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种副车架台架试验载荷的制定方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：根据整车参数计算前轮接地点的垂向极限受力F_z；

F₁＝G*F_z

其中，G为整车极限工况系数；

F_q＝e₁*F₁+f₁

其中，e₁为常数，f₁为补偿值且|f₁|≥0；

S4：根据所述控制臂球销的极限受力F_q计算台架试验载荷F：

F＝F_qA＝(e₁*F₁+f₁)A

2.根据权利要求1所述的副车架台架试验载荷的制定方法，其特征在于，所述垂向极限受力F_z包括向前制动工况下的垂向极限受力F_Z1和极限转向工况下的垂向极限受力F_Z2：

其中，G_x为向前制动工况系数，G_y为转向工况系数；

F_qx＝e₁*F_1x+f₁，F_qy＝e₁*F_1y+f₁；

F_x＝(e_1x*F_1x+f_1x)A，F_y＝(e_1y*F_1y+f_1y)A。

3.根据权利要求2所述的副车架台架试验载荷的制定方法，其特征在于，f_1x＝f_1y＝0。

4.根据权利要求3所述的副车架台架试验载荷的制定方法，其特征在于，e_1x＝1.2～1.3，e_1y＝0.85～0.95。

5.根据权利要求4所述的副车架台架试验载荷的制定方法，其特征在于，e_1x＝1.25，e_1y＝0.89。

6.根据权利要求1-5任一项所述的副车架台架试验载荷的制定方法，其特征在于，所述台架试验载荷F与所述控制臂球销的极限受力F_q之比A为：

其中，x为台架试验加载次数，e₂和f₂均为常数。

7.根据权利要求6所述的副车架台架试验载荷的制定方法，其特征在于，e₂＝-0.8～-0.7，f₂＝96.5～98.5。

8.根据权利要求7所述的副车架台架试验载荷的制定方法，其特征在于，e₂＝-0.75，f₂＝97.5。

9.根据权利要求6所述的副车架台架试验载荷的制定方法，其特征在于，所述台架实验加载次数x满足50万次≥x≥10万次。