CN111721544A - 两自由度燃油箱总成振动台架试验装置及耐久试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车零部件性能测试技术领域，尤其涉及一种两自由度燃油箱总成振动台架试验装置及耐久试验方法。两自由度燃油箱总成振动台架试验装置，包括燃油箱总成、车架以及第一加载装置和第二加载装置，车架包括左纵梁和右纵梁，车架的左纵梁连接有燃油箱总成，车架的顶面连接有第一加载装置，车架的右纵梁连接有第二加载装置，第一加载装置包括上下振动的第一作动器，第一作动器设置在车架顶面驱动车架垂向振动；第二加载装置包括上下振动的第二作动器和铰接件，第二作动器通过铰接件与车架右纵梁活动连接驱动车架侧倾运动。本发明能够更加真实地模拟商用车燃油箱总成的整车实际工况，得到更加准确的燃油箱总成耐久性能数据。

Description

两自由度燃油箱总成振动台架试验装置及耐久试验方法

技术领域

本发明涉及汽车零部件性能测试技术领域，尤其涉及一种两自由度燃油箱总成振动台架试验装置及耐久试验方法。

背景技术

汽车燃油供给系统是汽车动力的来源，其中，燃油箱的支撑装置承载着油箱重量，一旦发生断裂将会直接导致油箱的脱落，动力源中断，并且容易造成交通事故，尤其对于行驶路面状况较差的工程用车来说，路面冲击大，燃油箱托架的工作环境更加恶劣，因此在产品开发过程中对燃油箱总成进行耐久性能考核，使其满足整车的使用要求，提高燃油供给系统的可靠性十分必要。

目前的燃油箱总成振动台架试验均采用单自由度方案进行，结合图2所示，利用工装夹具2将燃油箱1固定于振动台工作台3上进行单自由度振动。单自由度燃油箱总成振动台架试验测得的燃油箱耐久性数据与实车状态有较大差异，这是因为燃油箱总成仅能完成随车架垂直上下运动单自由度的工况，而实车燃油箱的主要运动方式是由车架的垂直振动和绕车辆前进方向的转动(侧倾)两个自由度共同叠加完成的运动。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种两自由度燃油箱总成振动台架试验装置及耐久试验方法，能够更加真实地模拟商用车燃油箱总成的整车实际工况，进而得到更加准确的燃油箱总成耐久性能数据。

为实现上述目的，本发明所设计的一种两自由度燃油箱总成振动台架试验装置，包括燃油箱总成、车架以及对车架施加外力的加载装置，所述车架包括左纵梁和右纵梁，所述加载装置包括第一加载装置和第二加载装置，所述车架的左纵梁连接有所述燃油箱总成，所述车架的顶面连接有所述第一加载装置，所述车架的右纵梁连接有所述第二加载装置，所述第一加载装置包括上下振动的第一作动器，所述第一作动器设置在车架顶面驱动车架垂向振动；所述第二加载装置包括上下振动的第二作动器和铰接件，所述铰接件的一端与车架的右纵梁连接，所述铰接件的另一端与第二作动器连接，所述第二作动器通过铰接件与车架右纵梁活动连接驱动车架侧倾运动。

作为优选方案，所述第二加载装置还包括滑板、滑块、滑轨和滑轨支架，所述滑板的顶面设置有所述第二作动器，所述滑板的内侧通过所述铰接件与右纵梁活动连接，所述滑板的外侧设置有滑块，所述滑板通过滑块与滑轨滑动连接，所述滑轨通过滑轨支架竖直固定在地面上。

作为优选方案，所述铰接件为球铰，球铰的球座与滑板的内侧固定，所述球铰的球销与车架右纵梁固定，当第二作动器不运动时，球铰的球销与车架右纵梁垂直设置，所述球铰的球销仅在竖直平面上下摆动运动，其摆角在-30°～+30°。

作为优选方案，所述滑板与车架中心轴线平行设置，所述第二作动器固定在滑板的顶面中部。

作为优选方案，所述燃油箱总成包括燃油箱本体，燃油箱箍带以及燃油箱托架，所述燃油箱托架的承托部承载所述燃油箱本体，所述燃油箱箍带将燃油箱本体固定在燃油箱托架上，所述燃油箱托架的固定端通过紧固螺栓与左纵梁固定。

作为优选方案，所述第一加载装置还包括车架横板，所述车架横板的一端固定在左纵梁上，另一端固定在右纵梁上，所述车架横板设置在车架中心轴线的中垂线上，所述第一作动器固定在车架横板的中部。

作为优选方案，所述车架还包括连接左纵梁和右纵梁前端的前端横梁和连接左纵梁和右纵梁后端的后端横梁。

一种利用上述的两自由度燃油箱总成振动台架试验装置进行燃油箱总成耐久性试验的方法，包括步骤：

步骤一：采集整车在行驶过程中，左纵梁和右纵梁的振动加速度信号；

步骤二：通过左纵梁和右纵梁的振动加速度信号，解析出左纵梁和右纵梁受到垂直和侧倾两种工况的比例权重分配，根据垂直和侧倾两种工况的比例权重分配分析出第一作动器和第二作动器的相对运动参数；

步骤三：将第一作动器和第二作动器的相对运动参数输入到第一作动器和第二作动器中，模拟整体状态车架的垂直和侧倾工况，进行燃油箱总成的耐久试验。

作为优选方案，所述步骤二中，根据垂直和侧倾两种工况的比例权重分配分析出第一作动器和第二作动器的相对运动参数的具体过程为，其中所述第一作动器和第二作动器的相对运动参数为第一作动器和第二作动器之间的运动相位差，当左纵梁和右纵梁的振动加速度信号仅为垂向的加速度信号，通过设定第一作动器和第二作动器的相位差为0°模拟车架垂直工况，当左纵梁和右纵梁的振动加速度信号仅为倾斜加速度信号，通过设定第一作动器和第二作动器的相位差为180°模拟车架倾斜工况，当左纵梁和右纵梁的振动加速度信号既有垂向的加速度信号又有倾斜加速度信号，通过设定第一作动器和第二作动器的相位差为大于0°且小于180°，模拟车架上下垂直运动和侧倾运动工况的组合工况，而且通过具体设定第一作动器和第二作动器的运动相位差的数值来模拟车架垂直和侧倾两种工况的具体比例权重分配。

本发明的优点在于：与现有的单自由度燃油箱总成振动台架试验装置相比，本发明通过第一加载装置和第二加载装置模拟出车架垂向和侧倾两个自由度的工况，具体为，第一加载装置包括上下振动的第一作动器，通过第一作动器驱动车架垂向运动；第二加载装置包括上下振动的第二作动器、滑板和铰接件，第二加载装置通过滑板和铰接件将第二作动器上下振动的作用力转化成驱动车架绕车架中心轴线转动的驱动力，驱动车架侧倾运动。通过本发明两自由度燃油箱总成振动台架试验装置能够更加真实地模拟商用车燃油箱总成的整车实际工况，进而得到更加准确的燃油箱总成耐久性能数据。

附图说明

图1为本发明两自由度燃油箱总成振动台架试验装置的结构示意图；

图2为传统燃油箱总成振动台架试验装置的结构示意图；

图中各部件标号如下：燃油箱总成10、燃油箱箱体11、燃油箱托架12、燃油箱箍带13、紧固螺栓14、车架20、左纵梁21、右纵梁22、前端横梁23、后端横梁24、第一加载装置30、第一作动器31、车架横板32、第二加载装置40、第二作动器41、滑轨42、滑板43、球铰44、滑轨支架45、滑块46、车架中心轴线o、燃油箱1、工装夹具2、振动台工作台3。

具体实施方式

为更好地理解本发明，以下将结合附图和具体实例对发明进行详细的说明。

实施例

请参阅图1，本实施例的两自由度燃油箱总成振动台架试验装置，包括燃油箱总成10、车架20、第一加载装置30和第二加载装置40。车架20的顶面设置有第一加载装置30，车架20的一侧设置有燃油箱总成10，车架20的另一侧设置有第二加载装置40。

车架20包括左纵梁21、右纵梁22、连接左纵梁21和右纵梁22前端的前端横梁23和连接左纵梁21和右纵梁22后端的后端横梁24，以上前端和后端均为相对于车头的方向，即靠近车头的端部为前端，远离车头的端部为后端。

燃油箱总成10包括燃油箱箱体11、燃油箱托架12、燃油箱箍带13、紧固螺栓14，其中燃油箱箱体11内还配置了输油管、油量传感器、燃油箱盖、过滤网等附件，燃油箱托架12的承托部载有燃油箱本体11，燃油箱托架12的固定部通过紧固螺栓14与车架20左纵梁21固定，燃油箱箍带13将燃油箱箱体11捆绑在燃油箱托架12上，燃油箱箱体11通过燃油箱托架12固定在车架的左纵梁21上。燃油箱总成10安装在车架20上，一般需通过多个相应规格紧固螺栓14将车架20和燃油箱托架12进行连接，燃油箱箱体11则通过燃油箱箍带13将其固定于燃油箱托架12上，所以紧固螺栓14的拧紧力矩以及车架20、燃油箱托架12、燃油箱本体11的表面处理工艺，以及部分车架20的外宽都将影响燃油箱总成10的寿命，因此，本实施例将车架20、燃油箱总成10组装在一起进行测试能够更加真实地模拟燃油箱总成10的实际工况。

第一加载装置30包括一个第一作动器31和一块车架横板32，车架横板32的一端固定在左纵梁21上，另一端固定在右纵梁22上，车架横板32设置在车架中心轴线o的中垂线上，第一作动器31固定在车架横板32的中部，第一作动器31上下振动，模拟车架在路面上行驶时上下颠簸的状态。

第二加载装置40包括一个第二作动器41、两条滑轨42、一个滑板43、两个球铰44、两个滑轨支架45、两块滑块46；其中滑板43设置在右纵梁22的外侧且滑板43与车架中心轴线o平行设置，滑板43顶面的中部与第二作动器41固定，滑板43的内侧通过两个球铰44与右纵梁22的外侧活动连接，具体球铰44的连接方式是球铰44的球座与滑板43的内侧固定，球铰44的球销与右纵梁22固定，当第二作动器41不运动时，球铰44的球销与右纵梁22垂直设置，且球铰44的球销仅在竖直平面上下摆动运动，其摆角在-30°～+30°，滑板43的外侧通过两块滑块46分别与两条滑轨42滑动连接，两条滑轨42分别通过两个滑轨支架45竖直固定在地面上，第二作动器41上下运动驱动滑板43沿滑轨42上下运动，滑板43通过两个球铰44驱动右纵梁22侧倾(即右纵梁22绕车架中心轴线o转动)，模拟车辆在倾斜的路面其左轮中心高度和右轮中心高度不相同时，车架发生倾斜的状态。

结合图1所示，当第一作动器31和第二作动器41同时上下振动时，根据第一作动器31和第二作动器41的相位差可以模拟出车架20的垂直和侧倾两种组合工况，具体为，当第一作动器31和第二作动器41相位差为0°时(即第一作动器31和第二作动器41完全同步，向上和向下振动的方向和幅度完全相同)，模拟车架20的垂直工况，当第一作动器31和第二作动器41的相位差为180°时(即第一作动器31和第二作动器41的振动幅度相同但方向完全相反)，模拟车架20的侧倾工况，当第一作动器和第二作动器的相位差大于0°小于180°时，模拟车架20上下垂直运动和侧倾运动工况的组合工况，而且通过调整两个作动器之间的运动相位差则可调整车架20垂直和侧倾两种工况的比例权重分配。

利用本实施例的两自由度燃油箱总成振动台架试验装置进行燃油箱总成的耐久性试验方法，包括步骤：

(1)采集整车在行驶过程中，左纵梁21和右纵梁22的振动加速度信号；

(2)通过左纵梁21和右纵梁22的振动加速度信号，解析出左纵梁21和右纵梁22受到垂直和侧倾两种工况的比例权重分配，根据垂直和侧倾两种工况的比例权重分配分析出第一作动器31和第二作动器41的相对运动参数；当采集的左纵梁21和右纵梁22的振动加速度信号仅为垂向的加速度信号，通过设定第一作动器31和第二作动器41的相位差为0°模拟车架垂直工况，当左纵梁21和右纵梁22的振动加速度信号仅为倾斜加速度信号，通过设定第一作动器31和第二作动器41的相位差为180°模拟车架倾斜工况，当左纵梁21和右纵梁22的振动加速度信号既有垂向的加速度信号又有倾斜加速度信号，通过设定第一作动器31和第二作动器41的相位差为大于0°且小于180°，模拟车架20上下垂直运动和侧倾运动工况的组合工况，而且通过具体设定第一作动器31和第二作动器41的运动相位差的数值来模拟车架20垂直和侧倾两种工况的具体比例权重分配；

(3)向燃油箱箱体11内注入清水，模拟燃油箱体11装有燃油的状态，将第一作动器31和第二作动器41的相对运动参数(即第一作动器31和第二作动器41的运动相位)输入到第一作动器31和第二作动器41中，模拟整体状态车架20的垂直和侧倾工况，进行燃油箱总成10的耐久试验。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种两自由度燃油箱总成振动台架试验装置，包括燃油箱总成(10)、车架(20)以及对车架(20)施加外力的加载装置，所述车架(20)包括左纵梁(21)和右纵梁(22)；其特征在于，所述加载装置包括第一加载装置(30)和第二加载装置(40)，所述车架(20)的左纵梁(21)连接有所述燃油箱总成(10)，所述车架(20)的顶面连接有所述第一加载装置(30)，所述车架(20)的右纵梁(22)连接有所述第二加载装置(40)，所述第一加载装置(30)包括上下振动的第一作动器(31)，所述第一作动器(31)设置在车架(20)顶面驱动车架(20)垂向振动；所述第二加载装置(40)包括上下振动的第二作动器(41)和铰接件，所述铰接件的一端与车架(20)的右纵梁(22)连接，所述铰接件的另一端与第二作动器(41)连接，所述第二作动器(41)通过铰接件与车架(20)右纵梁(22)活动连接驱动车架(20)侧倾运动。

2.根据权利要求1所述的两自由度燃油箱总成振动台架试验装置，其特征在于，所述第二加载装置(40)还包括滑板(43)、滑块(46)、滑轨(42)和滑轨支架(45)，所述滑板(43)的顶面设置有所述第二作动器(41)，所述滑板(43)的内侧通过所述铰接件与右纵梁(22)活动连接，所述滑板(43)的外侧设置有滑块(46)，所述滑板(43)通过滑块(46)与滑轨(42)滑动连接，所述滑轨(42)通过滑轨支架(45)竖直固定在地面上。

3.根据权利要求2所述的两自由度燃油箱总成振动台架试验装置，其特征在于，所述铰接件为球铰(44)，所述球铰(44)的球座与滑板(43)的内侧固定，所述球铰(44)的球销与车架右纵梁(22)固定，当第二作动器(41)不运动时，球铰(44)的球销与车架右纵梁(22)垂直设置，所述球铰(44)的球销仅在竖直平面上下摆动运动，其摆角在-30°～+30°。

4.根据权利要求3所述的两自由度燃油箱总成振动台架试验装置，其特征在于，所述滑板(43)与车架中心轴线(o)平行设置，所述第二作动器(41)固定在滑板(43)的顶面中部。

5.根据权利要求1所述的两自由度燃油箱总成振动台架试验装置，其特征在于，所述燃油箱总成(10)包括燃油箱本体(11)、燃油箱箍带(13)以及燃油箱托架(12)，所述燃油箱托架(12)的承托部承载所述燃油箱本体(11)，所述燃油箱箍带(13)将所述燃油箱本体(11)固定在所述燃油箱托架(12)上，所述燃油箱托架(12)的固定端通过紧固螺栓与左纵梁(21)固定。

6.根据权利要求1所述的两自由度燃油箱总成振动台架试验装置，其特征在于，所述第一加载装置(30)还包括车架横板(32)，所述车架横板(32)的一端固定在左纵梁(21)上，另一端固定在右纵梁(22)上，所述车架横板(32)设置在车架中心轴线(o)的中垂线上，所述第一作动器(31)固定在车架横板(32)的中部。

7.根据权利要求1所述的两自由度燃油箱总成振动台架试验装置，其特征在于，所述车架(20)还包括连接左纵梁(21)和右纵梁(22)前端的前端横梁(23)和连接左纵梁(21)和右纵梁(22)后端的后端横梁(24)。

8.一种利用权利要求1～7中任一项所述的两自由度燃油箱总成振动台架试验装置进行燃油箱总成耐久性试验的方法，包括步骤：

步骤一：采集整车在行驶过程中，左纵梁(21)和右纵梁(22)的振动加速度信号；

步骤二：通过左纵梁(21)和右纵梁(22)的振动加速度信号，解析出左纵梁(21)和右纵梁(22)受到垂直和侧倾两种工况的比例权重分配，根据垂直和侧倾两种工况的比例权重分配分析出第一作动器(31)和第二作动器(41)的相对运动参数；

步骤三：将第一作动器(31)和第二作动器(41)的相对运动参数输入到第一作动器(31)和第二作动器(41)中，模拟整体状态车架(20)的垂直和侧倾工况，进行燃油箱总成(10)的耐久试验。

9.根据权利要求8所述的燃油箱总成耐久性试验的方法，其特征在于，所述步骤二中，根据垂直和侧倾两种工况的比例权重分配分析出第一作动器(31)和第二作动器(41)的相对运动参数的具体过程为，其中所述第一作动器(31)和所述第二作动器(41)的相对运动参数为第一作动器(31)和第二作动器(41)之间的运动相位差，当左纵梁(21)和右纵梁(22)的振动加速度信号仅为垂向的加速度信号，通过设定第一作动器(31)和第二作动器(41)的相位差为0°模拟车架垂直工况，当左纵梁(21)和右纵梁(22)的振动加速度信号仅为倾斜加速度信号，通过设定第一作动器(31)和第二作动器(41)的相位差为180°模拟车架倾斜工况，当左纵梁(21)和右纵梁(22)的振动加速度信号既有垂向的加速度信号又有倾斜加速度信号，通过设定第一作动器(31)和第二作动器(41)的相位差为大于0°且小于180°，模拟车架(20)上下垂直运动和侧倾运动工况的组合工况，而且通过具体设定第一作动器(31)和第二作动器(41)的运动相位差的数值来模拟车架(20)垂直和侧倾两种工况的具体比例权重分配。

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