CN112014125A

CN112014125A - 动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置以及试验方法

Info

Publication number: CN112014125A
Application number: CN201910456263.6A
Authority: CN
Inventors: 何海; 刘斌; 范璐; 曾艳; 吴伟; 万尚国
Original assignee: SAIC General Motors Corp Ltd; Pan Asia Technical Automotive Center Co Ltd
Current assignee: SAIC General Motors Corp Ltd; Pan Asia Technical Automotive Center Co Ltd
Priority date: 2019-05-29
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2020-12-01

Abstract

本申请公开了一种动力动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置以及试验方法。动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置包括：多轴道路模拟试验机；动力总成系统以及用于支撑动力总成系统的动力总成悬置；圆形立柱，用于支撑动力总成系统；支撑连接件，用于连接圆形立柱与副车架，支撑连接件包括横梁、抱箍和对接平板；悬置支撑件，包括下支撑件和上支撑件，下支撑件用于固定在横梁上；上支撑件用于固定变速箱侧悬置和发动机侧悬置；加速度传感器，用于检测动力总成悬置的加速度；以及力传感器，用于检测动力总成悬置的载荷。根据本申请的动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置能够简单、方便地执行动力总成悬置虚拟载荷耐久试验。

Description

动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置以及试验方法

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体而言，涉及一种动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置以及利用该动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置进行动力总成悬置虚拟载荷耐久试验的方法。

背景技术

在试验室内对动力总成悬置耐久试验，是加速悬置开发、提高产品质量的有效手段。多轴道路模拟试验机作为汽车整车及零部件道路模拟试验的关键设备之一，通过室内设备再现道路随机振动环境，完成在道路激励作用下动力总成悬置的疲劳耐久考核试验。

动力总成悬置耐久试验，该试验通常在车辆开发前期阶段实施，需要利用白车身制作夹具来支撑动力总成。而在车辆开发前期，白车身造价昂贵且资源紧缺，以及白车身与执行试验的动力总成不匹配等问题。

道路数采载荷（Road Load Data Acquisition，RLDA）广泛应用于汽车零部件、子系统以及整车疲劳耐久测试，然而这种测试方法常受限于数采硬件应用场合、测试周期和测试场地环境条件等因素。另外，在开发流程上，RLDA很难满足产品变更设计以及缩短开发周期的需求。

发明内容

本发明提出一种动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置，其能够简单、方便地执行动力总成悬置虚拟载荷耐久试验。

根据本发明一个方面提出的动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置，包括：

多轴道路模拟试验机；

动力总成系统以及用于支撑所述动力总成系统的动力总成悬置，所述动力总成悬置包括后悬置、变速箱侧悬置和发动机侧悬置；

副车架，用于安装所述后悬置；

圆形立柱，用于支撑所述动力总成系统；

支撑连接件，用于连接所述圆形立柱与所述副车架，所述支撑连接件包括横梁、抱箍和对接平板，所述抱箍用于连接所述圆形立柱和所述横梁，所述对接平板用于连接所述副车架和所述横梁；

悬置支撑件，包括下支撑件和上支撑件，所述下支撑件用于固定在所述横梁上；所述上支撑件用于固定所述变速箱侧悬置和所述发动机侧悬置；

加速度传感器，用于检测所述动力总成悬置的加速度；以及

力传感器，用于检测所述动力总成悬置的载荷。

根据本发明一个方面提出的利用根据本发明的动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置进行车辆道路运输模拟的方法，包括以下步骤：

a）动力总成悬置虚拟载荷力信号及加速度信号处理；

b）动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置试验台架搭建；

c）动力总成悬置虚拟载荷迭代及耐久试验。

本发明的有益效果包括：根据本发明的动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置，既可以在车辆开发前期节省一辆白车身，降低前期开发费用，又能在项目无法提供白车身情况下，仍可以执行动力总成悬置耐久试验。除此之外，还可以利用车辆模型在数字化试车场上运动，获取动力总成悬置力、加速度及扭矩虚拟载荷信号，建立一套动力总成虚拟载荷耐久试验方法，从而在试验室内执行动力总成系统虚拟道路载荷谱耐久试验，在项目开发前期快速发现动力总成悬置的疲劳失效。

附图说明

参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1示意性显示了根据本发明一个实施方式的动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置的一种状态；

图2示意性显示了根据本发明一个实施方式的动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置的另一种状态。

附图标记清单

100动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置

110多轴道路模拟试验机

111试验平台

112旋转作动缸

120圆形立柱

130副车架

141横梁

142抱箍

143对接平板

150悬置支撑件

151下支撑件

152上支撑件

160动力总成系统

161 扭矩输入夹具

170动力总成悬置

180加速度传感器

190力传感器。

具体实施方式

下面对本文中所建立的坐标系进行说明。坐标系的原点O与车辆的质心重合，XOZ处于汽车左右对称的平面中。当车辆在水平路面上处于静止状态时，X轴平行于地面指向前方（也即纵向），Y轴指向驾驶员左侧（也即横向），Z轴通过质心指向上方（也即垂向）。文中提及的“三个方向”以及“三向”指的是沿着X轴、Y轴和Z轴方向。

根据本发明的一实施方式根据图1和图2示出，其中可看出：动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置100包括：多轴道路模拟试验机110；试验平台111上固定旋转作动缸112和圆形立柱120；横梁141通过抱箍142紧固在圆形立柱120上，通过多个对接平板143连接副车架130，悬置支撑件150固定在横梁141上，变速箱侧悬置和发动侧悬置170安装在悬置支撑件150上，后悬置安装在副车架130上，动力总成系统160通过动力总成悬置170固定；旋转作动缸112通过扭矩输入夹具161与动力总成系统160相连；以及加速度传感器180，用于检测所述动力总成悬置170的三个方向加速度；力传感器190，用于检测所述动力总成悬置170的三个方向载荷。通过使用根据本发明的动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置100，能够在试验室内复现动力总成悬置系统在试车场的运动情况，在项目开发前期快速发现动力总成悬置的疲劳失效。

多轴道路模拟试验机110例如为MTS MAST 353.20设备，其包括液压系统，机械系统，控制系统。所述的液压系统包含作动器、分油器、蓄能器、连接软管等；所述的机械系统包括连接杆件、球头、轴、轴承、轴瓦，衬套等；所述的控制系统包括电路板卡、系统电源、系统外壳、电缆及软硬件系统等。

SAE仿真计算的动力总成悬置力、加速度及扭矩虚拟载荷信号，主要包括三个动力总成悬置170的力信号，其中变速箱侧悬置和发动机侧悬置为三向力载荷信号，后拉杆悬置只包含纵向载荷信号；三个动力总成悬置170的三向加速度传感器，安装在变速箱侧悬置和发动机侧悬置以及后拉杆悬置与动力总成系统160的连接支架上；3个三向加速度传感器180，2个三向力传感器190，一个后拉杆应变信号，以及一个动力总成系统扭矩信号。将信号通过多轴道路模拟试验机控制器输送给RPC软件，作为复现动力总成系统试车场耐久实验迭代的目标信号。

根据本发明的一实施方式，利用前述的任意一项或多项实施方式的动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置进行动力总成耐久试验的方法，包括以下步骤：a）动力总成悬置系统虚拟载荷信号处理；b）动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置试验台架搭建；c）动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置耐久试验。

根据本发明的一实施方式，在步骤a）中进行以下步骤：根据SAE提供的动力总成悬置力、加速度及扭矩虚拟载荷信号，因后拉杆采用应变片，故后拉杆纵向载荷力，需除以对应的灵敏度系数。将变速箱悬置和发动机悬置处所受三向载荷以及后拉杆悬置所有纵向载荷，以及动力总成系统所受半轴扭矩载荷，一起共计8个力信号；另外，变速箱侧悬置、发动机侧悬置和后拉杆悬置与动力总成系统连接支臂处的三个三向加速度，共计9个加速度信号。上述8个力信号和9个加速度信号，作为迭代目标信号。

根据本发明的一实施方式，在步骤b）中进行以下步骤：动力总成系统固定，以及动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置的系统控制模式设置。具体步骤是：将动力总成悬置系统通过悬置安装在横梁和副车架上，再将圆形立柱固定在试验平台上，最后将旋转作动缸通过扭矩输入夹具与动力总成连接。变速箱侧悬置和发动侧悬置支撑件处安装三向力传感，后拉杆悬置支臂上粘贴应变片；变速箱悬置、变速箱及后拉杆悬置与动力总成系统连接的支臂上，粘贴三向加速度传感器。动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置的系统控制模式例如包括1个力控制模式和6个加速度控制模式。所述力控制模式为旋转作动缸扭矩控制，在所述加速度控制模式中控制：纵向加速度、横向加速度、垂向加速度、侧倾角加速度、俯仰角加速度以及偏转角加速度。

根据本发明的一实施方式，在步骤c）中进行以下步骤：动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置的模型求解，目标信号迭代，驱动信号生成，驱动信号组合排序，以及耐久试验。具体步骤是：给定一个白噪声激励信号，测出动力总成系统8个力和9个加速度作为响应信号，求解系统模型；然后对迭代目标信号进行迭代（例如利用MTS RPC软件），获得多轴道路模拟试验机的驱动信号，使多轴道路模拟试验机的试验平台在此驱动信号的激励下所产生的力响应及加速度响应与SAE提供的响应（相应于编辑信号）一致；再分别算出迭代最终响应力信号为损伤及加速度信号的能量统计，再按照试验规范提供的各个试车场路面的循环次数进行耐久试验。

为解决存在的问题，在本申请中采用动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置替换白车身方案。该方案既可以在车辆开发前期节省一辆白车身，降低前期开发费用，又能满足在项目无法提供白车身情况下，仍可以执行动力总成悬置耐久试验。

在本申请中使用了一种虚拟道路载荷（Virtual Road Load Data Acquisition，vRLDA）开发流程和方法。虚拟道路载荷谱能够实现以下优点：1、缩短产品开发周期；2、在设计目标和认证要求上达到更好的一致性；3、获取更多综合性数据。同时，虚拟道路载荷谱开发流程是以准确的车辆零部件模型为基础，而分析模型为零件模型的集成。因此，对于在开发零部件的性能测试上，不再仅通过道路数采载荷谱去实现，而且也可以使用虚拟道路载荷谱来实现。本发明是对动力总成悬置虚拟载荷耐久试验方法的一种应用。

本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。

Claims

1.一种动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置，其特征在于，包括：

多轴道路模拟试验机（110）；

动力总成系统（160）以及用于支撑所述动力总成系统（160）的动力总成悬置（170），所述动力总成悬置（170）包括后悬置、变速箱侧悬置和发动机侧悬置；

副车架（130），用于安装所述后悬置；

圆形立柱（120），用于支撑所述动力总成系统（160）；

支撑连接件，用于连接所述圆形立柱（120）与所述副车架（130），所述支撑连接件包括横梁（141）、抱箍（142）和对接平板（143），所述抱箍（142）用于连接所述圆形立柱（120）和所述横梁（141），所述对接平板（143）用于连接所述副车架（130）和所述横梁（141）；

悬置支撑件（150），包括下支撑件（151）和上支撑件（152），所述下支撑件（151）用于固定在所述横梁（141）上；所述上支撑件（152）用于固定所述变速箱侧悬置和所述发动机侧悬置；

加速度传感器（180），用于检测所述动力总成悬置（170）的加速度；以及

力传感器（190），用于检测所述动力总成悬置（170）的载荷。

2.根据权利要求1所述的动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置，其特征在于，所述多轴道路模拟试验机（110）包括：能够固定所述圆形立柱（120）的试验平台（111）；以及与所述动力总成系统（160）连接的旋转作动缸（112）。

3.根据权利要求1所述的动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置，其特征在于，所述力传感器（190）安装在所述下支撑件（151）与上支撑件（152）之间。

4.根据权利要求1所述的动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置，其特征在于，所述加速度传感器（180）安装在所述动力总成悬置（170）的支臂上。

5.根据权利要求1所述的动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置，其特征在于，所述后悬置直接安装在所述副车架（130）上，在所述动力总成悬置（170）的支臂上贴有应变片，所述应变片用于测量纵向载荷。

6.利用根据权利要求1至5中任一项所述的动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置进行动力总成悬置虚拟载荷耐久试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a）动力总成悬置虚拟载荷力信号及加速度信号处理；

b）动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置试验台架搭建；

c）动力总成悬置虚拟载荷迭代及耐久试验。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤a）中进行以下步骤：虚拟载荷力信号伪损伤计算，以及加速度信号能量统计。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤b）中进行以下步骤：动力总成系统安装固定，以及动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置的系统控制模式设置。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置的系统控制模式包括力控制模式和加速度控制模式，在所述力控制模式中控制旋转作动缸扭矩，在所述加速度控制模式中控制：纵向加速度、横向加速度、垂向加速度、侧倾角加速度、俯仰角加速度以及偏转角加速度。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤c）中进行以下步骤：动力总成悬置虚拟载荷耐久试验装置的模型求解，目标信号迭代，驱动信号生成，多个驱动信号组合排序，以及动力总成悬置耐久试验。