CN114354411A - 一种测试汽车后横拉杆的焊缝疲劳能力的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测试汽车后横拉杆的焊缝疲劳能力的装置及方法，包括作动器，包括支架和固定芯轴，所述支架固定布置，所述固定芯轴能够同时穿过后横拉杆的衬管和所述支架，并将后拉横杆固定在所述支架上，还包括鱼眼连接杆，所述鱼眼连接杆的端部与鱼眼球铰总成的鱼眼孔连接，所述鱼眼连接杆能够穿过后横拉杆的U型支架并固定，所述鱼眼球铰总成的轴向接口与作动器的活塞杆连接，所述鱼眼球铰总成的轴线与所述鱼眼连接杆的轴线相交。本发明实现了只采用一个作动器，既可以加载弯矩载荷，也可加载扭转载荷，模拟了后横拉杆焊缝损伤最大的两个方向加载，缩短验证周期，提高验证效率，节省成本。
Description
技术领域
本发明涉及汽车配件技术领域，具体涉及验证汽车后横拉杆的焊缝的疲劳能力的技术。
背景技术
汽车的后桥横拉杆，位于汽车后桥部分，是连接汽车两个后轮的重要连接器，也是保度障汽车安全行驶的重要部件。汽车后桥纵向拉杆问用于稳定后桥。
汽车的后横拉杆结构如图1所示，包括依次连接的衬管1、连接杆2和U型支架3，后横拉杆的焊缝位于A位置，即连接杆2与U型支架3的连接处。目前汽车行业内，对汽车后横拉杆类零件的焊缝疲劳验证是基于作动器在后拉横杆上施加拉、压载荷的方式进行的，即后拉横杆的一端固定，另一端与作动器连接，作动器可施加固定频率的激振力。这样的方法只考虑了轴向载荷，而作为连接汽车两个后轮的重要连接器，作用在后横拉杆的焊缝损伤最大的两个方向加载为扭转载荷和弯矩载荷，现有设备无法施加扭转载荷和弯矩载荷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测试汽车后横拉杆的焊缝疲劳能力的装置，以解决现有技术中无法测试横拉杆的焊缝的疲劳能力的问题；目的之二提出了基于该装置的测试方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种测试汽车后横拉杆的焊缝疲劳能力的装置，包括作动器，包括支架和固定芯轴，所述支架固定布置，所述固定芯轴能够同时穿过后横拉杆的衬管和所述支架，并将后拉横杆固定在所述支架上，还包括鱼眼连接杆，所述鱼眼连接杆的端部与鱼眼球铰总成的鱼眼孔连接，所述鱼眼连接杆能够穿过后横拉杆的U型支架并固定，所述鱼眼球铰总成的轴向接口与作动器的活塞杆连接，所述鱼眼球铰总成的轴线与所述鱼眼连接杆的轴线相交。
采用上述技术手段，由于设置了支架和固定芯轴，因此可以将连接杆端部的衬管固定在支架上，由于鱼眼连接杆的端部与鱼眼球铰总成的鱼眼孔连接，鱼眼连接杆能够穿过后横拉杆的U型支架并固定，鱼眼球铰总成的轴向接口与作动器的活塞杆连接，鱼眼球铰总成的轴线与鱼眼连接杆的轴线相交，当启动作动器时，作动器的活塞杆以一定的频率下作轴向的往复运动，当活塞杆的直线运动传递到鱼眼球铰时，鱼眼球铰会驱动鱼眼连接杆弯曲以及扭转，进而鱼眼连接杆将弯曲传递到后横拉杆时，相当于在后横拉杆施加了轴向扭矩，鱼眼连接杆将轴向扭矩传递到后横拉杆时，相当于在后横拉杆施加了弯矩，进而完成同时在后横拉杆上施加弯矩载荷和轴向扭矩载荷的作用。
进一步，还包括支持座，所述支持座上设置有V型支撑块，使得后拉横杆的连接杆能够卡接在所述V型支撑块的两个斜向分支之间。
采用上述技术手段，由于设置了V型支撑块，相当于在连接杆上增加了支点，提高了测试实验时，后横拉杆的稳定性。
进一步，所述支持座上还设有第一腰型孔，所述第一腰型孔的延伸方向与后横拉杆的连接杆的轴向方向平行，所述V型支撑块的封闭端连接有螺杆，所述螺杆能够穿过所述第一腰型孔，并通过与第一螺母配合的方式，将所述V型支撑块固定在所述支持座上。
采用上述技术手段，可调整V型支撑块支撑在在后横拉杆的连接杆的位置，进一步提高了测试实验时，后横拉杆的稳定性。
进一步，所述鱼眼球铰总成的轴线垂直于所述鱼眼连接杆的轴线。
进一步，所述作动器的输出的激振力F＝2Fx/L1,其中，F表示所述作动器输出的激振力，Fx表示采用有限元分析的后横拉杆的焊缝损伤达到1倍寿命时，后横拉杆所达到的弯矩，L1表示焊缝与所述鱼眼连接杆轴线的垂直距离。
进一步，获取所述鱼眼球铰总成的球心与鱼眼连接杆轴线的垂直距离的方式L2为：L2＝FZ*L1/Fx，其中FZ为采用有限元分析的后横拉杆的焊缝损伤达到1倍寿命时，后横拉杆所达到的轴向扭矩。
进一步，所述支架构造为U型，所述支架的两个相对的侧面均设有连接孔，所述固定芯轴穿过两个所述连接孔，所述固定芯轴位于所述支架外部的部分带有外螺纹，所述固定芯轴通过与第二螺母配合的方式将所述固定芯轴固定在所述支架上。
进一步，所述支架和支持座均通过螺栓紧固件固定在底座上。
进一步，所述底座上设有两个平行且间隔布置的滑槽，所述支持座的两侧均设有连接板，所述滑槽与连接板一一对应，所述连接板上设有第二腰型孔，所述第二腰型孔的延伸方向与所述滑槽的延伸方向垂直。
采用上述技术手段，能够调整支持座在底座上的位置。
一种基于测试汽车后横拉杆的焊缝疲劳能力的装置的测试汽车后横拉杆的焊缝疲劳能力的方法，
①调整L1，L1表示焊缝与鱼眼连接杆轴线的垂直距离；
②获取作动器输出的激振力F，其中F＝2Fx/L1,其中，F表示所述作动器输出的激振力，Fx表示采用有限元分析的后横拉杆的焊缝损伤达到1倍寿命时，后横拉杆所达到的弯矩；
③调整鱼眼球铰的球心与鱼眼连接杆轴线的垂直距离L2，其中L2＝FZ*L1/Fx，FZ为采用有限元分析的后横拉杆的焊缝损伤达到1倍寿命时，后横拉杆所达到的轴向扭矩；
④启动作动器，直到焊缝疲劳开裂为止，此时记录台架试验次数，根据该次数可评估该焊缝疲劳耐久能力。
本发明的有益效果：
本发明能够将作动器的活塞杆的轴向运动通过鱼眼连接杆转化为同时施加在后横拉杆上的轴向扭矩载荷和弯矩载荷，实现了只采用一个作动器，既可以加载弯矩载荷，也可加载扭转载荷，模拟了后横拉杆焊缝损伤最大的两个方向加载，缩短验证周期，提高验证效率，节省成本。
附图说明
图1为后横拉杆的结构示意图；
图2为本发明结构示意图；
图3为L1、L2示意图；
图4为支持座安装方式示意图；
图5为后横拉杆固定方式示意图；
图6为鱼眼连接杆和鱼眼球姣总成安装方式示意图。
其中，1-衬管；2-连接杆；3-U型支架；4-底座；5-固定芯轴；6-支持座；7-V型支撑块；8-U型支架芯轴；9-鱼眼连接杆；10-轴向接口；11-鱼眼球铰；12-螺杆；13-第一螺母；14-第一腰型孔；15-连接板；16-螺栓紧固件；17-滑槽；18-第二腰型孔；19-支架；20-第二螺母。
具体实施方式
以下将参照附图和优选实施例来说明本发明技术方案的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本实施例提出了一种测试汽车后横拉杆的焊缝疲劳能力的装置，如图1、图2以及图4-图6所示，包括底座4，底座4上安装有支持座6和支架19，两者均通过螺栓紧固件16与底座4连接，支架19构造为开口朝上的U型。
后拉横杆的衬管1的中部带有孔，通过固定芯轴5插入衬管1中，同时固定芯轴5穿过衬管1的两个连接孔，两个连接孔设置在支架19两个相对的侧面上，本实施例中，固定芯轴5的两端均伸出支架19，且固定芯轴5的这两个部分均带有外螺纹，固定芯轴5通过第二螺母20相配合的方式，将后拉横杆固定在支架19上。
支架19作为后拉横杆的约束位置。
U型支架3上设有鱼眼连接杆9，鱼眼连接杆9穿过U型支架3，并固定在U型支架3上，鱼眼连接杆9与鱼眼球铰11连接，鱼眼球铰11和轴向接口10为鱼眼球铰总成的一部分，轴向接口10与鱼眼球铰11的鱼眼孔连接，并通过螺母固定，本实施例中，轴向接口10的轴线与鱼眼连接杆9的轴线相交而不重合。轴向接口10与作动器(图中未示出)的活塞杆连接，作动器可施加一定频率的激振力。
为了避免在测试时，鱼眼连接杆9转动导致测试结果不准确，在U型支架3的开口内部设置U型支架芯轴8，U型支架芯轴8的两个端面分别压迫或者抵接在U型支架3，鱼眼连接杆9与U型支架芯轴8插入式连接。
支持座6上设有V型支撑块7，当衬管1固定在支架19上时，连接杆2能够搭接在V型支撑块7上，具体的，连接杆2的部分卡接在V型支撑块7的两个斜向分支之间，相当于为后拉横杆提供的另一个支点，进而提高了测试时后拉横杆的稳定性。
在支持座6上设有第一腰型孔14，第一腰型孔14的中间部分的延伸方向与连接杆2平行，V型支撑块7的闭合端连接有螺杆12，螺杆12穿过第一腰型孔14，并通过与螺杆12适配的第一螺母13配合的方式将V型支撑块7固定在支持座6上。
由于第一腰型孔14的中间部分的延伸方向与连接杆2平行，因此可以通过滑动V型支撑块7的方式调整V型支撑块7在第一腰型孔14的位置，进而调整V型支撑块7支撑在连接杆2上的位置，有利于进一步提高后拉横杆的稳定性。
底座4上设有三个滑槽17，支持座6底部的两侧均设有连接板15，连接板15上设有第二腰型孔18。本实施例中，支持座6的两侧均设有两个连接板15，即支持座6的一侧带有两个第二腰型孔18，另一侧也带有两个第二腰型孔18，由于第二腰型孔18的延伸方向与滑槽17的延伸方向相垂直，因此可通过调整第二腰型孔18与对应的滑槽17相连通的位置的方式，调整支持座6在底座4上的位置，然后将螺栓紧固件16的螺杆贯穿第二腰型孔18，并插入对应的滑槽17中，然后拧紧螺栓紧固件16的螺母，完成支持座6的固定。
本实施例中，三个滑槽17中，位于中间的滑槽17可与支架19底部的过孔相配合，同样通过螺栓紧固件16将支架19固定在底座4上。
两边的滑槽17分别与位于支持座6两侧的第二腰型孔18相配合。
本实施例还提出了基于上述装置的测试方法，测试焊缝疲劳能力的方式为：
①调整L1，如图3所示，L1表示焊缝与鱼眼连接杆9轴线的垂直距离，其中，L1可通过测量间测出；
②获取作动器输出的激振力F，其中F＝2Fx/L1,其中，F表示所述作动器输出的激振力，Fx表示采用有限元分析的后横拉杆的焊缝损伤达到1倍寿命时，后横拉杆所达到的弯矩；
③调整鱼眼球铰11的球心与鱼眼连接杆9轴线的垂直距离L2，其中L2＝FZ*L1/Fx，FZ为采用有限元分析的后横拉杆的焊缝损伤达到1倍寿命时，后横拉杆所达到的轴向扭矩。
④启动作动器，作动器的输出频率f＝5HZ，直到焊缝疲劳开裂为止，此时记录台架试验次数，根据该次数可评估该焊缝疲劳耐久能力。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种测试汽车后横拉杆的焊缝疲劳能力的装置，包括作动器，其特征在于：包括支架(19)和固定芯轴(5)，所述支架(19)固定布置，所述固定芯轴(5)能够同时穿过后横拉杆的衬管和所述支架(19)，并将后拉横杆固定在所述支架(19)上，还包括鱼眼连接杆(9)，所述鱼眼连接杆(9)的端部与鱼眼球铰总成的鱼眼孔连接，所述鱼眼连接杆(9)能够穿过后横拉杆的U型支架并固定，所述鱼眼球铰总成的轴向接口与作动器的活塞杆连接，所述鱼眼球铰总成的轴线与所述鱼眼连接杆(9)的轴线相交。
2.根据权利要求1所述的测试汽车后横拉杆的焊缝疲劳能力的装置，其特征在于：还包括支持座(6)，所述支持座(6)上设置有V型支撑块(7)，使得后拉横杆的连接杆能够卡接在所述V型支撑块(7)的两个斜向分支之间。
3.根据权利要求2所述的测试汽车后横拉杆的焊缝疲劳能力的装置，其特征在于：所述支持座(6)上还设有第一腰型孔(14)，所述第一腰型孔(14)的延伸方向与后横拉杆的连接杆的轴向方向平行，所述V型支撑块(7)的封闭端连接有螺杆(12)，所述螺杆(12)能够穿过所述第一腰型孔(14)，并通过与第一螺母(13)配合的方式，将所述V型支撑块(7)固定在所述支持座(6)上。
4.根据权利要求1所述的测试汽车后横拉杆的焊缝疲劳能力的装置，其特征在于：所述鱼眼球铰总成的轴线垂直于所述鱼眼连接杆(9)的轴线。
5.根据权利要求4所述的测试汽车后横拉杆的焊缝疲劳能力的装置，其特征在于：所述作动器的输出的激振力F＝2Fx/L1，其中，F表示所述作动器输出的激振力，
Fx表示采用有限元分析的后横拉杆的焊缝损伤达到1倍寿命时，后横拉杆所达到的弯矩，L1表示焊缝与所述鱼眼连接杆(9)轴线的垂直距离。
6.根据权利要求5所述的测试汽车后横拉杆的焊缝疲劳能力的装置，其特征在于：获取所述鱼眼球铰总成的球心与鱼眼连接杆(9)轴线的垂直距离的方式L2为：
L2＝FZ*L1/Fx，其中FZ为采用有限元分析的后横拉杆的焊缝损伤达到1倍寿命时，后横拉杆所达到的轴向扭矩。
7.根据权利要求1所述的测试汽车后横拉杆的焊缝疲劳能力的装置，其特征在于：所述支架(19)构造为U型，所述支架(19)的两个相对的侧面均设有连接孔，所述固定芯轴(5)穿过两个所述连接孔，所述固定芯轴(5)位于所述支架(19)外部的部分带有外螺纹，所述固定芯轴(5)通过与第二螺母(20)配合的方式将所述固定芯轴(5)固定在所述支架(19)上。
8.根据权利要求7所述的测试汽车后横拉杆的焊缝疲劳能力的装置，其特征在于：所述支架(19)和支持座(6)均通过螺栓紧固件(16)固定在底座(4)上。
9.根据权利要求8所述的测试汽车后横拉杆的焊缝疲劳能力的装置，其特征在于：所述底座(4)上设有两个平行且间隔布置的滑槽(17)，所述支持座(6)的两侧均设有连接板(15)，所述滑槽(17)与连接板(15)一一对应，所述连接板(15)上设有第二腰型孔(18)，所述第二腰型孔(18)的延伸方向与所述滑槽(17)的延伸方向垂直。
10.一种基于权利要求1-9任一所述的测试汽车后横拉杆的焊缝疲劳能力的装置的测试汽车后横拉杆的焊缝疲劳能力的方法，其特征在于：
①调整L1，L1表示焊缝与鱼眼连接杆轴线的垂直距离；
②获取作动器输出的激振力F，其中F＝2Fx/L1，其中，F表示所述作动器输出的激振力，Fx表示采用有限元分析的后横拉杆的焊缝损伤达到1倍寿命时，后横拉杆所达到的弯矩；
③调整鱼眼球铰的球心与鱼眼连接杆轴线的垂直距离L2，其中L2＝FZ*L1/Fx,FZ为采用有限元分析的后横拉杆的焊缝损伤达到1倍寿命时，后横拉杆所达到的轴向扭矩；
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