CN113218680A - 乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法，所述测试方法是多次向减振器叉施加拉伸载荷，实时采集减振器叉的两条叉臂上特定位置的应变数据，与施加的载荷数据，通过线性拟合并取平均值的方式处理后，获得载荷与应变标定系数，最终在道路试验中，通过将采集到的减震器叉的应变乘以载荷与应变标定系数获得减震器叉的工作载荷。本发明能够实现快速、准确且低成本的测试获得乘用车悬架系统减振器叉工作载荷，为乘用车的前悬架系统开发提供可靠基础数据。
Description
技术领域
本发明属于乘用车悬架系统零件工作载荷测试技术领域，具体涉及乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法。
背景技术
悬架系统是汽车上的重要组成部分,对汽车的行驶平顺性和操纵稳定性有很大的影响。
双叉臂式独立悬架以其横向刚度大、抗侧倾性能优异以及抓地性能好的优点广泛应用于汽车悬架设计中。
双叉臂式独立悬架由上下两根不等长V字形或A字形控制臂以及支柱式液压减震器构成，通常上控制臂短于下控制臂。上控制臂的一端连接着支柱减震器，另一端连接着车身；下控制臂的一端连接着车轮，而另一端则连接着车身。上下控制臂还由一根连接杆相连，这根连杆同时也还与车轮相连接。在整个悬架构造中，通过对多个支点的连接提高了上下控制臂以及整个悬架的整体性。
在上述双叉臂式独立悬架中，与减振器相连的上控制臂又称为：减振器叉，其连接在支柱减振器与车身之间，其工作载荷对于汽车悬架设计起到决定性作用。
目前国内汽车市场竞争加剧，用户越来越多地追求要求性能好且可靠性高的汽车产品，所以减振器叉的工作载荷也成为各汽车涉设计厂家重点关注的对象。
但受限于减振器叉的特殊结构，其并非形状规则的受力结构件，因此很难快速、精确地测定其工作载荷，现有技术方案中，缺少对乘用车悬架系统减振器叉工作载荷进行测定的技术方案，故难以为汽车悬架设计提供精确的载荷输入。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明公开了一种乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法，能够实现快速、准确且低成本的测试获得乘用车悬架系统减振器叉工作载荷，为乘用车的前悬架系统开发提供可靠基础数据。
结合说明书附图，本发明的技术方案如下：
乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法，所述测试方法是多次向减振器叉施加拉伸载荷，实时采集减振器叉的两条叉臂上特定位置的应变数据，与施加的载荷数据，通过线性拟合并取平均值的方式处理后，获得载荷与应变标定系数，最终在道路试验中，通过将采集到的减震器叉的应变乘以载荷与应变标定系数获得减震器叉的工作载荷。
进一步地，所述测试方法具体步骤如下：
步骤S1：在减震器叉的两条叉臂上分别安装应变采集单元；
步骤S2：向减震器叉施加拉伸载荷；
步骤S3：实时采集施加在减震器叉上的载荷及两条叉臂产生的应变数据；
步骤S4：重复步骤S2-S3，通过线性拟合，获得载荷与应变之间的线性关系数据；
步骤S5：对获得的线性关系数据取平均值获得载荷与应变标定系数；
步骤S6：进行道路试验，将采集到的减震器叉的应变乘以载荷与应变标定系数获得减震器叉的工作载荷。
更进一步地，所述步骤S1中，所述应变采集单元为电阻应变片。
更进一步地，所述步骤S1中，分别在减震器叉的两条叉臂底部前后侧面的平整位置区域内粘贴两个电阻应变片，一个电阻应变片的安装方向与减震器叉底部安装孔轴线呈0°，另一个电阻应变片的安装方向与减震器叉底部安装孔轴线呈90°；
位于同一条叉臂的前侧面两个电阻应变片组成的惠斯通半桥桥路与后侧面两个电阻应变片组成的惠斯通半桥桥路组成测拉消弯全桥桥路；
两组测拉消弯全桥桥路接入应变数据采集设备中实现应变数据采集。
更进一步地，所述步骤S2中，通过加载设备对减震器叉施加拉伸载荷；
更进一步地，所述步骤S3中，通过载荷传感器实时采集施加在减震器叉上的载荷数据。
更进一步地，所述步骤S3中，当施加在减震器叉上的载荷达到预设值后卸载。
更进一步地，所述步骤S4中，重复步骤S2-S3三次，依次对减振器叉进行三次标定加载，并通过线性拟合的方式分别获得三组载荷与应变之间的线性关系数据：
第1次标定加载：y1＝k11x1+a1；
第2次标定加载：y2＝k12x2+a2；
第3次标定加载：y3＝k13x3+a3。
更进一步地，所述步骤S5中，通过取平局值获得载荷与应变标定系数；即：
k1＝(k11+k12+k13)/3；
上述k1为减震器叉的一条叉臂的载荷与应变标定系数；
同理获得减震器叉的一条叉臂的载荷与应变标定系数k2。
更进一步地，所述步骤S6中，在进行道路试验时，将采集到的减震器叉的应变数据乘以分别与减震器叉对应位置处的应变k1或k2相乘，即可获得减震器叉的工作载荷。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明所述乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法，通过分别进行减振器叉载荷与应变标定试验获得应变与载荷的标定系数，并最终通过测试应变信号获得减振器叉工作载荷数据，测试过程简单易操作。
2、本发明所述乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法，通过设计贴片位置和惠斯通电桥采用特定的桥臂接法，使得测试结果准确，为乘用车的前悬架系统开发提供可靠基础数据。
3、本发明所述乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法，通过加载设备进行加载并通过载荷传感器采集数据，使得测试过程成本较低，易于在工程实际中推广应用。
附图说明
图1为本发明所述乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法流程框图；
图2为本发明所述乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法中，电阻应变片安装位置示意图；
图3为本发明所述乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法中，减振器叉的一条叉臂上的电阻应变片所组成的惠斯通测拉消弯全桥桥路示意图；
图4为本发明所述乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法中，减振器叉的另一条叉臂上的电阻应变片所组成的惠斯通测拉消弯全桥桥路示意图；
图5a-图5c为本发明具体实时方式中，对减振器叉进行三次标定加载过程中，测试减振器叉的一条叉臂的载荷及应变关系线图，其中：
图5a为对减振器叉进行第一次标定加载过程中，测试减振器叉的一条叉臂的载荷及应变关系线图；
图5b为对减振器叉进行第二次标定加载过程中，测试减振器叉的一条叉臂的载荷及应变关系线图；
图5c为对减振器叉进行第三次标定加载过程中，测试减振器叉的一条叉臂的载荷及应变关系线图；
具体实施方式
为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
本发明公开了乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法，如图1所示，所述测试方法具体步骤如下：
步骤S1：在减震器叉的两条叉臂上分别安装应变采集单元；
本步骤S1中，所述应变采集单元为电阻应变片；
本步骤S1中，分别在减震器叉的两条叉臂底部前后侧面的平整位置区域内粘贴两个电阻应变片，一个电阻应变片ε1的安装方向与减震器叉底部安装孔轴线呈0°，另一个电阻应变片ε2的安装方向与减震器叉底部安装孔轴线呈90°，且两个电阻应变片组成惠斯通半桥桥路；
其中，如图2所示，在减震器叉的一条叉臂底部前侧面A位置粘贴第一电阻应变片εA1和第二电阻应变片εA2；在减震器叉的一条叉臂底部后侧面B位置粘贴第三电阻应变片εB1和第四电阻应变片εB2；减震器叉的另一条叉臂底部前侧面C位置粘贴第五电阻应变片εC1和第六电阻应变片εC2；减震器叉的另一条叉臂底部后侧面D位置粘贴第七电阻应变片εD1和第八电阻应变片εD2；
如图3所示，A测点的第一电阻应变片εA1和第二电阻应变片εA2组成惠斯通半桥桥路与B测点的第三电阻应变片εB1和第四电阻应变片εB2组成惠斯通半桥桥路组成测拉消弯全桥桥路；
如图4所示，C测点的第五电阻应变片εC1和第六电阻应变片εC2组成惠斯通半桥桥路与D测点的第七电阻应变片εD1和第八电阻应变片εD2组成惠斯通半桥桥路组成测拉消弯全桥桥路；
分别将上述两组测拉消弯全桥桥路接入应变数据采集设备中；
步骤S2：向减震器叉施加拉伸载荷；
本步骤S2中，通过加载设备对减震器叉施加拉伸载荷；
步骤S3：实时采集施加在减震器叉上的载荷及两条叉臂产生的应变数据；
本步骤S3中，通过载荷传感器实时采集施加在减震器叉上的载荷数据，并通过安装在减震器叉的两条叉臂上的应变采集单元及应变数据采集设备实时采集减震器叉的两条叉臂上的应变数据，当施加在减震器叉上的载荷达到预设的4000N后卸载。
步骤S4：重复步骤S2-S3，通过线性拟合，获得载荷与应变之间的线性关系数据；
本步骤S4中，重复上述步骤S2-S3三次，以减震器叉的一条叉臂的A测点和B测点为例，如图5a、5b和5c所示，依次对减振器叉进行三次标定加载，并通过线性拟合的方式分别获得三组载荷与应变之间的线性关系数据：
第1次标定加载：y1＝k11x1+a1；即：y1＝20.704x1-226.74；
第2次标定加载：y2＝k12x2+a2；即：y2＝20.852x2-257.97；
第3次标定加载：y3＝k13x3+a3；即：y3＝21.08x3-235.51；
步骤S5：对获得的线性关系数据取平均值获得载荷与应变标定系数；
本步骤S5中，通过取平局值获得载荷与应变标定系数；即：
k1＝(k11+k12+k13)/3；即：
k1＝(20.704+20.852+21.08)/3＝20.88με/N
上述k1为减震器叉的一条叉臂的载荷与应变标定系数；
同理获得减震器叉的一条叉臂的载荷与应变标定系数k2＝19.83με/N
步骤S6：进行道路试验，将采集到的减震器叉的应变乘以载荷与应变标定系数获得减震器叉的工作载荷。
本步骤S6中，在进行道路试验时，只需将采集到的减震器叉的应变乘以载荷与应变标定系数k1、k2分别与减震器叉对应位置处的应变相乘，即可获得减震器叉的工作载荷。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法，其特征在于：
所述测试方法是多次向减振器叉施加拉伸载荷，实时采集减振器叉的两条叉臂上特定位置的应变数据，与施加的载荷数据，通过线性拟合并取平均值的方式处理后，获得载荷与应变标定系数，最终在道路试验中，通过将采集到的减震器叉的应变乘以载荷与应变标定系数获得减震器叉的工作载荷。
2.如权利要求1所述乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法，其特征在于：
所述测试方法具体步骤如下：
步骤S1：在减震器叉的两条叉臂上分别安装应变采集单元；
步骤S2：向减震器叉施加拉伸载荷；
步骤S3：实时采集施加在减震器叉上的载荷及两条叉臂产生的应变数据；
步骤S4：重复步骤S2-S3，通过线性拟合，获得载荷与应变之间的线性关系数据；
步骤S5：对获得的线性关系数据取平均值获得载荷与应变标定系数；
步骤S6：进行道路试验，将采集到的减震器叉的应变乘以载荷与应变标定系数获得减震器叉的工作载荷。
3.如权利要求2所述乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法，其特征在于：
所述步骤S1中，所述应变采集单元为电阻应变片。
4.如权利要求3所述乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法，其特征在于：
所述步骤S1中，分别在减震器叉的两条叉臂底部前后侧面的平整位置区域内粘贴两个电阻应变片，一个电阻应变片的安装方向与减震器叉底部安装孔轴线呈0°，另一个电阻应变片的安装方向与减震器叉底部安装孔轴线呈90°；
位于同一条叉臂的前侧面两个电阻应变片组成的惠斯通半桥桥路与后侧面两个电阻应变片组成的惠斯通半桥桥路组成测拉消弯全桥桥路；
两组测拉消弯全桥桥路接入应变数据采集设备中实现应变数据采集。
5.如权利要求2所述乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法，其特征在于：
所述步骤S2中，通过加载设备对减震器叉施加拉伸载荷。
6.如权利要求2所述乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法，其特征在于：
所述步骤S3中，通过载荷传感器实时采集施加在减震器叉上的载荷数据。
7.如权利要求2所述乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法，其特征在于：
所述步骤S3中，当施加在减震器叉上的载荷达到预设值后卸载。
8.如权利要求2所述乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法，其特征在于：
所述步骤S4中，重复步骤S2-S3三次，依次对减振器叉进行三次标定加载，并通过线性拟合的方式分别获得三组载荷与应变之间的线性关系数据：
第1次标定加载：y1＝k11x1+a1；
第2次标定加载：y2＝k12x2+a2；
第3次标定加载：y3＝k13x3+a3。
9.如权利要求8所述乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法，其特征在于：
所述步骤S5中，通过取平局值获得载荷与应变标定系数；即：
k1＝(k11+k12+k13)/3；
上述k1为减震器叉的一条叉臂的载荷与应变标定系数；
同理获得减震器叉的一条叉臂的载荷与应变标定系数k2。
10.如权利要求9所述乘用车悬架系统减振器叉工作载荷测试方法，其特征在于：
所述步骤S6中，在进行道路试验时，将采集到的减震器叉的应变数据乘以分别与减震器叉对应位置处的应变k1或k2相乘，即可获得减震器叉的工作载荷。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210806 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |