CN112649214A - 一种平衡悬架大支架的疲劳试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种平衡悬架大支架的疲劳试验装置，涉及车辆系统试验技术领域，包含用于固定大支架组件的工装车架；第一加载板，其平行于支架，并与大支架组件的轴承毂固定；第一加载板与轴承毂的轴线异面垂直，第一加载板的两端均设置荷载加载方向平行于轴承毂的轴线的荷载加载装置；第二加载板，其固定于第一加载板，第二加载板设置荷载加载装置，且设置于第二加载板的荷载加载装置的加载方向垂直设置于第一加载板的两个荷载加载装置的加载方向；本申请还公开一种基于疲劳试验装置的试验方法；本申请的疲劳试验装置及试验方法，可以模拟平衡悬架大支架在垂直载荷、侧向载荷以及扭转载荷下的疲劳试验，使得疲劳试验条件与车辆行驶状况相吻合。

Description

一种平衡悬架大支架的疲劳试验装置及试验方法

技术领域

本申请涉及车辆系统试验技术领域，特别涉及一种平衡悬架大支架疲劳试验装置。

背景技术

目前，现有平衡悬架大支架疲劳台架试验采用单方向垂直方向进行，利用工装夹具将平衡悬架大支架固定，并对平衡轴施加垂直作用力，从而考核平衡悬架大支架的垂直疲劳寿命。

相关技术中，用传统试验装置进行平衡悬架大支架台架疲劳试验时，仅进行垂直方向作用力加载，台架试验模式与整车试验模式差异较大。具体地，传统试验装置在实验时，仅能对平衡悬架大支架模拟垂直载荷作用下的工况，而车辆实际行驶状态下平衡悬架大支架的主要运动方式是由车辆悬架的垂直载荷、侧向载荷以及扭转载荷共同作用下导致的疲劳损伤。因此，怎样对平衡悬架大支架进行符合车辆实际行驶状态下的疲劳试验是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供一种平衡悬架大支架疲劳试验装置，可以模拟平衡悬架大支架在垂直载荷、侧向载荷以及扭转载荷下的疲劳试验，使得疲劳试验条件与车辆行驶状况相吻合。

本申请提供了一种平衡悬架大支架的疲劳试验装置，包含：

用于固定大支架组件的支架的工装车架；

第一加载板，其平行于所述支架，并与大支架组件的轴承毂固定；所述第一加载板与所述轴承毂的轴线异面垂直，所述第一加载板的两端均设置荷载加载方向平行于所述轴承毂的轴线的荷载加载装置；

第二加载板，其固定于所述第一加载板，所述第二加载板设置荷载加载装置，且设置于所述第二加载板的荷载加载装置的加载方向垂直设置于所述第一加载板的两个荷载加载装置的加载方向。

一些实施例中，所述第二加载板垂直固定于所述第一加载板，且设置于所述第一加载板的两个荷载加载装置的加载方向垂直于所述第二加载板和第一加载板形成的平面。

一些实施例中，所述第一加载板呈条状，所述轴承毂固定于所述第一加载板的正中央。

一些实施例中，所述第一加载板位于所述轴承毂的下方，并通过U型螺栓与所述大支架组件的板簧座进行固定。

一些实施例中，所述第二加载板包含一个横边和两个竖边，所述第二加载板固定于所述第一加载板的顶面，并与所述第一加载板形成矩形通口；所述轴承毂伸入所述矩形通口内。

一些实施例中，所述第一加载板两端的荷载加载装置分别为第二作动缸和第三作动缸，所述第二作动缸和第三作动缸垂直于所述第一加载板且平行于所述轴承毂的轴线；

所述第二加载板的荷载加载装置为第一作动缸，所述第一作动缸垂直于第二作动缸和第三作动缸。

一些实施例中，所述第一作动缸、第二作动缸和第三作动缸均通过两个安装脚进行固定。

一些实施例中，所述第一作动缸和第二作动缸通过球铰连接于所述第一加载板；所述第三作动缸通过球铰连接于所述第二加载板。

一些实施例中，所述工装车架具有匹配所述大支架组件的水平固定位的安装位、以及匹配所述大支架组件的竖直固定位的安装位。

本申请还公开了一种基于上述平衡悬架大支架的疲劳试验装置的试验方法，包含以下步骤：

将平衡悬架大支架的大支架组件安装于工装车架；

安装第一加载板、第二加载板以及所有荷载加载装置；

用设置于所述第二加载板的荷载加载装置施加荷载，模拟大支架受到竖向力作用进行疲劳试验；用所述第一加载板两端的荷载加载装置施加方向相同大小同样的荷载，模拟大支架受到侧向力作用进行疲劳试验；用所述第一加载板两端的荷载加载装置施加方向不同的荷载，模拟大支架受到扭转力矩作用；用所述第一加载板两端的荷载加载装置施加方向相同且大小不同的力，模拟大支架既受扭转力矩作用也受侧向力的作用进行疲劳试验。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种平衡悬架大支架疲劳试验装置，包含工装车架、第一加载板和第二加载板，大支架组件的支架固定于工装车架，大支架组件的轴承毂固定于第一加载板，第一加载板的两端均设置荷载加载方向平行于轴承毂的轴线的荷载加载装置，第二加载板同样设置荷载加载装置，且加载方向垂直设置于第一加载板的荷载加载装置，通过设置于第一加载板的荷载加载装置和设置于第一加载板的两端荷载加载装置，可以模拟大支架组件受到垂直力、侧向力、扭矩力以及既受侧向力也受扭矩力的情形下的疲劳试验，而由于在整车运行状况下大支架组件的疲劳寿命等于平衡悬架大支架的疲劳寿命，使得本申请的疲劳试验条件与整车运行状况相吻合，相比于传统试验装置只能进行垂直力的试验，本申请的疲劳试验装置试验更加全面，更加符合车辆实际受力情形，经济价值高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的平衡悬架大支架结构示意图；

图2为本申请实施例提供的疲劳试验装置的示意图；

图3为图2的左视图；

图4为图3的左视图；

附图标记：1、工装车架；2、第一加载板；3、第二加载板；4、第一作动缸；5、安装脚；6、球铰；7、第二作动缸；10、第三作动缸；13、U型螺栓；14、大支架组件；101、平衡轴；102、轴承毂；103、板簧座；104、支架；1041、水平固定位；1042、竖直固定位。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图2所示，本申请公开了一种平衡悬架大支架的疲劳试验装置的实施例，通过本申请的疲劳试验装置对大支架组件14进行三个自由度的同时加载，模拟整车工况，从而验证平衡悬架大支架的疲劳寿命。

其中，如图1所示，平衡悬架大支架包含左右对称布置的大支架组件14以及设置在两个大支架组件14中间的平衡轴101。每个大支架组件14包含轴承毂102、板簧座103和支架104，每个支架104具有水平固定位1041和两个竖直固定位1042，水平固定位1041位于两个竖直固定位1042中间。

疲劳试验装置包含工装车架1、第一加载板2和第二加载板3，工装车架1用于固定大支架组件14的支架104。第一加载板2平行于支架104，即第一加载板2沿支架104的长度方向设置，第一加载板2与大支架组件14的轴承毂102固定，且第一加载板2与轴承毂102的轴线异面垂直，第一加载板2的两端均设置荷载加载装置，且荷载加载装置的加载方向平行于轴承毂102的轴线。第二加载板3固定于第一加载板2，第二加载板3同样设置荷载加载装置，并且设置于第二加载板3的荷载加载装置的加载方向垂直设置于第一加载板2的两个荷载加载装置的加载方向。

本申请的疲劳试验装置，通过工装车架1固定大支架组件14的支架104，通过第一加载板2和第二加载板3对大支架组件14的两个相互垂直方向施加荷载，能够模拟大支架组件14受到垂直力、侧向力、扭矩力以及既受侧向力也受扭矩力的情形。

在一个实施例中，第二加载板3垂直固定于第一加载板2，且设置于第一加载板2的两个荷载加载装置的加载方向垂直于第二加载板3和第一加载板2形成的平面。进一步地，设置于第二加载板3的荷载加载装置的加载方向位于第二加载板3和第一加载板2形成的平面。

在一个实施例中，第二加载板3垂直固定于第一加载板2的正中央。

在一个实施例中，第一加载板2呈条状，轴承毂102固定于第一加载板2的正中央；通过设置于第一加载板2两端的荷载加载装置和设置于第二加载板3的荷载加载装置，对第一加载板2施加不同方向和大小的荷载，进而传递至大支架组件14，实现大支架组件14受到垂直力、侧向力、扭矩力以及既受侧向力也受扭矩力的试验情形。

进一步地，第一加载板2位于轴承毂102的下方，并通过U型螺栓13与大支架组件14的板簧座103进行固定。具体地，利用两个U型螺栓13将第一加载板2与板簧座103进行固定，每个U型螺栓13均将第一加载板2夹持在自身的U型螺栓13的U形腔内。

在一个实施例中，第二加载板3包含一个横边和两个竖边，第二加载板3固定于第一加载板2的顶面，并与第一加载板2形成矩形通口；轴承毂102伸入矩形通口内，并从矩形通口的一侧伸出。

如图2所示，具体地，第一加载板2两端的荷载加载装置分别为第二作动缸7和第三作动缸10，第二作动缸7和第三作动缸10垂直于第一加载板2且平行于轴承毂102的轴线；第二加载板3的荷载加载装置为第一作动缸4，第一作动缸4垂直于第二作动缸7和第三作动缸10。第一作动缸4、第一加载板2和第二加载板3位于同一个平面，且第二作动缸7和第三作动缸10垂直于该平面。

优选地，第一作动缸4、第二作动缸7和第三作动缸10均通过两个安装脚5进行固定。

优选地，第一作动缸4、第二作动缸7和第三作动缸10的端部均设置球铰6，第一作动缸4和第二作动缸7通过球铰6连接于第一加载板2；第三作动缸10通过球铰6连接于第二加载板3。本申请通过设置球铰6，使得第一作动缸4、第二作动缸7和第三作动缸10施加力更加平稳，避免由于第一加载板2和第二加载板3发生变形使得施加力的过程中力的方向发生变化。

当第一作动缸4施加力，可模拟板簧座103垂直承载，通过第一加载板2传递至大支架组件14，与整车受力状态一致；当第二作动缸7和第三作动缸10运动相位相同时，可模拟大支架组件14受到侧向力作用；当第二作动缸7和第三作动缸10运动相位相反时，可模拟大支架组件14受到扭转力矩作用；当第二作动缸7和第三作动缸10运动相位在0～180°(方向相同且大小不同的力)之间时，大支架组件14既受到扭转力矩作用也同时受到侧向力作用。

如图3和图4所示，工装车架1具有匹配大支架组件14的水平固定位1041的安装位、以及匹配大支架组件14的竖直固定位1042的安装位。具体地，工装车架1的顶面设置安装位，用于匹配水平固定位1041；工装车架1的侧端面设置安装位，用于匹配竖直固定位1042。

优选地，工装车架1固定在地面，且工装车架1成横躺的H形。

本申请还公开了一种上述平衡悬架大支架的疲劳试验装置的试验方法，包含以下步骤：

将平衡悬架大支架的大支架组件14安装于工装车架1；

安装第一加载板2、第二加载板3以及所有荷载加载装置；

用设置于第二加载板3的荷载加载装置施加荷载，模拟大支架104受到竖向力作用，进行疲劳试验；用第一加载板2两端的荷载加载装置施加方向相同大小同样的荷载，模拟大支架104受到侧向力作用，进行疲劳试验；用第一加载板2两端的荷载加载装置施加方向不同的荷载，模拟大支架104受到扭转力矩作用，进行疲劳试验；用第一加载板2两端的荷载加载装置施加方向相同且大小不同的荷载，模拟大支架104既受扭转力矩作用也受侧向力的作用，进行疲劳试验。

优选地，在对平衡悬架大支架进行疲劳试验时，通过整车行驶过程中，对大支架组件14进行应变采集，然后进行工况分解，得到实车状态下大支架组件14的垂直载荷、扭转、侧向力方向受力大小及受力相位差，以此作为疲劳试验装置的荷载加载装置的输入依据，得到荷载加载装置(第一作动缸4、第二作动缸7和第三作动缸10)的相对运动相位及加载力大小，最终进行疲劳试验，从而保证疲劳试验装置的试验条件与整车状况相吻合。

值得说明的是，本申请在对大支架组件14进行疲劳试验之后，由于平衡悬架大支架由左右对称设置的大支架组件14和平衡轴101组成，在整车运行状况下，主要发生疲劳损坏的为大支架组件14，即大支架组件14的疲劳寿命等于平衡悬架大支架的疲劳寿命，若大支架组件14在各种荷载情况下疲劳寿命验证合格，则平衡悬架大支架验证合格。

本申请的疲劳试验装置，包含工装车架1、第一加载板2和第二加载板3，大支架组件14的支架104固定于工装车架1，大支架组件14的轴承毂102固定于第一加载板2，第一加载板2的两端均设置荷载加载方向平行于轴承毂102的轴线的荷载加载装置，第二加载板3同样设置荷载加载装置，且加载方向垂直设置于第一加载板2的荷载加载装置，通过设置于第一加载板2的荷载加载装置和设置于第一加载板2的两端荷载加载装置，可以模拟大支架组件14在垂直力、侧向力、扭矩力或既受侧向力也受扭矩力的情形下的疲劳试验，使得疲劳试验条件与车辆行驶状况相吻合，相比于传统试验装置只能进行垂直力的疲劳试验，本申请的疲劳试验装置试验更加全面，更加符合车辆实际受力情形，试验可靠性高，经济价值高。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种平衡悬架大支架的疲劳试验装置，其特征在于，包含：

用于固定大支架组件(14)的支架(104)的工装车架(1)；

第一加载板(2)，其平行于所述支架(104)，并与大支架组件(14)的轴承毂(102)固定；所述第一加载板(2)与所述轴承毂(102)的轴线异面垂直，所述第一加载板(2)的两端均设置荷载加载方向平行于所述轴承毂(102)的轴线的荷载加载装置；

第二加载板(3)，其固定于所述第一加载板(2)，所述第二加载板(3)设置荷载加载装置，且设置于所述第二加载板(3)的荷载加载装置的加载方向垂直设置于所述第一加载板(2)的两个荷载加载装置的加载方向。

2.如权利要求1所述的平衡悬架大支架的疲劳试验装置，其特征在于：所述第二加载板(3)垂直固定于所述第一加载板(2)，且设置于所述第一加载板(2)的两个荷载加载装置的加载方向垂直于所述第二加载板(3)和第一加载板(2)形成的平面。

3.如权利要求1所述的平衡悬架大支架的疲劳试验装置，其特征在于：所述第一加载板(2)呈条状，所述轴承毂(102)固定于所述第一加载板(2)的正中央。

4.如权利要求3所述的平衡悬架大支架的疲劳试验装置，其特征在于：所述第一加载板(2)位于所述轴承毂(102)的下方，并通过U型螺栓(13)与所述大支架组件(14)的板簧座(103)进行固定。

5.如权利要求4所述的平衡悬架大支架的疲劳试验装置，其特征在于：所述第二加载板(3)包含一个横边和两个竖边，所述第二加载板(3)固定于所述第一加载板(2)的顶面，并与所述第一加载板(2)形成矩形通口；所述轴承毂(102)伸入所述矩形通口内。

6.如权利要求1所述的平衡悬架大支架的疲劳试验装置，其特征在于：所述第一加载板(2)两端的荷载加载装置分别为第二作动缸(7)和第三作动缸(10)，所述第二作动缸(7)和第三作动缸(10)垂直于所述第一加载板(2)且平行于所述轴承毂(102)的轴线；

所述第二加载板(3)的荷载加载装置为第一作动缸(4)，所述第一作动缸(4)垂直于第二作动缸(7)和第三作动缸(10)。

7.如权利要求6所述的平衡悬架大支架的疲劳试验装置，其特征在于：所述第一作动缸(4)、第二作动缸(7)和第三作动缸(10)均通过两个安装脚(5)进行固定。

8.如权利要求7所述的平衡悬架大支架的疲劳试验装置，其特征在于：所述第一作动缸(4)和第二作动缸(7)通过球铰(6)连接于所述第一加载板(2)；所述第三作动缸(10)通过球铰(6)连接于所述第二加载板(3)。

9.如权利要求1所述的平衡悬架大支架的疲劳试验装置，其特征在于：所述工装车架(1)具有匹配所述大支架组件(14)的水平固定位(1041)的安装位、以及匹配所述大支架组件(14)的竖直固定位(1042)的安装位。

10.一种基于权利要求1-9任意一项所述平衡悬架大支架的疲劳试验装置的试验方法，其特征在于，包含以下步骤：

将平衡悬架大支架的大支架组件(14)安装于工装车架(1)；

安装第一加载板(2)、第二加载板(3)以及所有荷载加载装置；

用设置于所述第二加载板(3)的荷载加载装置施加荷载，模拟大支架(104)受到竖向力作用进行疲劳试验；用所述第一加载板(2)两端的荷载加载装置施加方向相同大小同样的荷载，模拟大支架(104)受到侧向力作用进行疲劳试验；用所述第一加载板(2)两端的荷载加载装置施加方向不同的荷载，模拟大支架(104)受到扭转力矩作用；用所述第一加载板(2)两端的荷载加载装置施加方向相同且大小不同的力，模拟大支架(104)既受扭转力矩作用也受侧向力的作用进行疲劳试验。

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