CN114739554B - 一种四驱车传动系扭转强度测试实验方法和评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种四驱车传动系扭转强度测试实验方法和评价方法。用于整车厂在研发阶段、车辆投放市场前,模拟真实用户使用对四驱车辆传动系扭转强度进行测试和评价。测试时选择Wr×r/i最大的车辆,其中:Wr表示车辆总质量,r表示车轮半径,i表示后桥速比,车辆须满载。构建好测试系统后,按照设定好的行驶工况行驶并对得到的相应数据及汽车状况进行评价,从而得到对四驱车传动系扭转强度的评价。本发明可以真实的模拟用户的使用工况,在车辆研发阶段开展本试验可以有效的识别问题、充分的暴露问题,并对试验中识别的不合格项进行整改、优化。达到在研发阶段即能准确的验证和评价四驱车传动系扭转强度目的,提升产品质量、减少用户抱怨。
Description
技术领域
本发明涉及车辆质检领域,提供一种四驱车传动系扭转强度测试实验方法和评价方法。
背景技术
四轮驱动(4WD,Four Wheel Drive)是指汽车前后轮都有动力,可按行驶路面状态不同而将发动机输出扭矩按不同比例分布在前后所有的车轮上,以提高汽车的行驶能力。
四驱系统的主要作用有:
(1)提高通过性
四驱越野车能够将发动机动力分配给四个车轮,并通过差速器抵消不同车轮间的转速差,即使在路况不好的情况下也不容易出现车轮打滑的现象,从而提高汽车的通过能力。
(2)提高脱困能力
面对一些崎岖泥泞的路面时,四驱系统可以为四个轮带来更平均的动力输出,在泥泞路面、流沙路面等工况,普通车辆容易陷入轮胎打滑而无法动弹,而四驱车辆可以通过四驱系统合理分配动力,从而使汽车更容易脱困。
(3)提高操作能力
四驱系统让动力输出更加线性,提高了行驶的稳定性,让驾驶者更好的控制车辆,灵活行驶。
(4)提高加速能力
四驱系统让车辆更有爆发力,性能更加优越。
越野车有低速四驱系统和高速四驱系统,且可以在高速四驱和低速四驱之间根据需要来切换。越野车大部分时间使用高速四驱,仅仅在特殊情况,比如脱困、陡坡攀爬(前提是轮胎有足够的抓地力)、在沙土松软的路面上行驶等情形才会使用低速四驱。
越野车的低速四驱模式通常有泥泞地/车辙地模式和沙地模式。
泥泞地/车辙地模式用于泥泞的深沟或非常湿的泥浆路面。泥地、车辙路况有自己的特点,泥地的质地更软,这种路况下,车轮同样容易失去牵引力而出现打滑,并且在较深的车辙里行驶对于车轮方向的控制会比较困难,因为车辙会掩盖车轮方向上的偏差,往往车辆虽然在向前开,但车轮并不是直行方向的,这样就容易使车辆在驶出车辙路面时发生突然转向等危险情况。
沙地模式适用于松软干燥的沙地、海滩或沙漠等路面。在这种路况下,最容易出现的就是车轮打滑和陷沙等情况。柔软的沙地里过慢的车速会增大车辆陷沙的可能,所以发动机管理系统会针对一定油门踏板行程做出最大油门反应,提供大功率输出,自动减少牵引力控制系统对发动机的干预,并在必要时关闭动态稳定系统。
越野车在挂低速四驱时前后轴是接近刚性连接的,而转向时左右轮是有差速的,且用户在使用时肯定会有转弯的工况,尤其是一些大的转弯工况对传动系扭转的设计强度考核基本是极限。需要保证车辆的强度满足用户的需求,且可靠性良好。在国内各个整车厂新产品研发过程中,对于越野车挂低速四驱大转弯时发生的循环扭矩的扭转强度开发验证现阶段还没有专项验证试验方法。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供一种四驱车传动系扭转强度测试实验方法和评价方法。用于整车厂在研发阶段、车辆投放市场前、模拟真实用户使用对四驱车辆传动系扭转强度进行测试和评价。
本发明提供的四驱车传动系扭转强度测试实验方法,由实验条件准备、测试系统构建和行驶工况测试组成;所述实验条件准备包括车辆选择Wr×r/i最大的车辆,其中:Wr表示车辆总质量,r表示车轮半径,i表示后桥速比,车辆载荷为满载,路面选择干燥的铺装路,气温条件5℃以上;所述测试系统构建由扭矩测试准备、螺栓力矩校核和CAN信息采集组成;所述行驶工况测试为按照目标次数分别以设定的行驶工况1和行驶工况2行驶,并采集测试系统的数据,行驶工况是指为测试四驱车传动系扭转强度而模拟的行驶状态。
进一步,所述测试系统构建中的扭矩测试准备由三个步骤组成:
S1.在驱动轴和传动轴的适当位置安装应变片传感器,并组成全桥结构;
S2.将扭矩遥测系统和应变片传感器连接后进行信号调试;
S3.在试验台上加载固定的扭矩,标定扭矩和应变之间的关系,将应变信号转化成扭矩,从而可以得出扭矩值。
进一步,所述测试系统构建中的螺栓力矩校核是指按照设计力矩对传动系中的连接螺栓进行力矩校核。
进一步,所述CAN信息采集包括采集发动机扭矩、发动机转速、档位、油门开度、轮速和车速信号。
进一步,所述行驶工况1的具体试验步骤为:
S1.启动数据采集测试系统;
S2.将驾驶模式调整到泥泞地/车辙地模式、沙地模式;
S3.将车辆放置到起始位置,将方向盘向右旋转到底;
S4.开启差速锁;
S5.驾驶车辆以一档较小油门开度低速向右前进180度;
S6.制动停车;
S7.断开差速锁;
S8.开启差速锁,以一档较小油门开度低速将车辆缓慢后退90度;
S9.制动停车;
S10.断开差速锁,返回到起始位置;
S11.将方向盘向左旋转到底;
S12.开启差速锁;
S13.以一档较小油门开度低速将车辆缓慢向左前进180度;
S14.制动停车;
S15.断开差速锁;
S16.开启差速锁,以一档较小油门开度低速将车辆缓慢后退90度;
S17.断开差速锁,返回到起始位置;
S18.制动停车;
S19.结束数据采集测试系统;
进一步,所述行驶工况2的具体试验步骤为:
S1.启动数据采集测试系统;
S2.将驾驶模式调整到泥泞地/车辙地模式、沙地模式;
S3.将方向盘向右旋转到底;
S4.以一档较小油门开度低速前进,使车辆180度折返;
S5.换倒档使车辆后退到原来的位置;
S6.制动停车;
S7.将方向盘向左旋转到底;
S8.以一档较小油门开度低速前进,使车辆180度折返;
S9.换倒档使车辆后退到原来的位置;
S10.制动停车;
S11.结束数据采集测试系统;
进一步,所述目标次数为以前进、后退作为1个循环,反复进行右转弯、左转弯,合计进行2N次;行驶工况1与行驶工况2对应的目标次数相同。
本发明还提供一种四驱车传动系扭转强度测试实验方法的评价方法,用于测试结束后对四驱车传动系扭转强度进行评价,包括:
(1)对连接螺栓残余力矩进行测试,残余力矩衰减不能超过初始力矩的N%;
(2)不得出现断、裂故障;
(3)不得出现对功能有很大损害的变形、脱落;
(4)检查测试过程中的扭矩值,不得出现超过标定扭矩值现象;
(5)对部件进行探伤检测,探测内部是否出现损坏。
进一步,标定扭矩值的计算步骤如下:
①按发动机扭矩计算半轴扭矩:M半=Meh*i1*i2*i0/n,其中,Meh代表发动机扭矩;i1代表变速箱传动比;i2代表变矩器传动比;i0代表主减速比;n代表驱动桥半轴数;
②变矩器采用降扭的策略,其扭矩和转向摆角的标定斜率为k,故最终的M半=k*Meh*i1*i2*i0/n,所得M半即为标定扭矩值。
本发明可以真实的模拟典型用户的使用工况,在车辆研发阶段开展本试验即可以有效的识别问题、充分的暴露问题,研发人员从而可以对试验中识别的不合格项进行整改、优化,达到在研发阶段即能准确的验证和评价车辆传动系扭转强度目的,提升产品质量、减少用户抱怨。
附图说明
图1为行驶工况1的行驶方式示意图;
图2为行驶工况2的行驶方式示意图。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的及内容,下面结合附图,对本发明一种四驱车传动系扭转强度测试实验方法和评价方法做进一步详细描述。
(1)主要考核对象
本发明主要考核越野车挂低速四驱大转弯时发生的循环扭矩的扭转强度。
(2)实验条件准备
通常情况下,一套四驱传动系统会配置多个车型,其中车辆总质量、车轮半径、差速器速比是影响强度的三个重要参数。实验时选择Wr×r/i最大的车辆,这样就能够达到一个包络性较强的考核效果。其中:Wr表示车辆总质量,r表示车轮半径,i表示后桥速比。试验条件中的车辆载荷条件为满载,路面条件为干燥的铺装路,天气条件为气温5℃以上,天气晴好。
(3)测试系统构建
S1.扭矩测试准备:采集驱动轴和传动轴扭矩,具体步骤为在驱动轴和传动轴的适当位置安装应变片传感器,并组成全桥结构;将扭矩遥测系统和应变片传感器连接后进行信号调试;在试验台上加载固定的扭矩,标定扭矩和应变之间的关系,将应变信号转化成扭矩,从而得到扭矩值。
S2.螺栓力矩校核:按照设计力矩对传动系中的连接螺栓进行力矩校核。
S3.CAN(控制器局域网络,Controller Area Network)信息采集:采集CAN信息当中的发动机扭矩、发动机转速、档位、油门开度、轮速、车速信号。
(4)行驶工况测试:
行驶工况是指为测试四驱车传动系扭转强度而模拟的行驶状态,本测试方法设计有两种行驶工况,对应相同的目标次数,目标次数是指以对应的行驶工况行驶的次数。
行驶工况1:启动数据采集测试系统;将驾驶模式调整到泥泞地/车辙地模式、沙地模式;将车辆放置到起始位置,将方向盘向右旋转到底;开启差速锁;驾驶车辆以一档较小油门开度低速向右前进180度;制动停车;断开差速锁;开启差速锁,以一档较小油门开度低速将车辆缓慢后退90度;制动停车;断开差速锁,返回到起始位置;将方向盘向左旋转到底;开启差速锁;以一档较小油门开度低速将车辆缓慢向左前进180度;制动停车;断开差速锁;开启差速锁,以一档较小油门开度低速将车辆缓慢后退90度;断开差速锁,返回到起始位置;制动停车;结束数据采集测试系统;行驶工况1的示意图如图1所示。
行驶工况2:启动数据采集测试系统;将驾驶模式调整到泥泞地/车辙地模式、沙地模式;将方向盘向右旋转到底;以一档较小油门开度低速前进,使车辆180度折返;换倒档使车辆后退到原来的位置;制动停车;将方向盘向左旋转到底;以一档较小油门开度低速前进,使车辆180度折返;换倒档使车辆后退到原来的位置;制动停车;结束数据采集测试系统;行驶工况2的示意图如图2所示.
行驶工况对应的目标次数为:以前进、后退作为1个循环,反复进行右转弯、左转弯,合计进行2N次。
(5)试验结果评价:
行驶工况测试结束后需要对结果进行评价,以此对四驱车传动系扭转强度进行评估,评价内容包括:
I.对连接螺栓残余力矩进行测试,残余力矩衰减不能超过初始力矩的N%;
II.不得出现断、裂故障;
III.不得出现有对功能有很大损害的变形、脱落;
IV.检查测试过程中的扭矩值,不得出现超过标定扭矩值现象,标定扭矩值的具体计算步骤如下:
①按发动机扭矩计算半轴扭矩:M半=Meh*i1*i2*i0/n,其中,Meh代表发动机扭矩;i1代表变速箱传动比;i2代表变矩器传动比;i0代表主减速比;n代表驱动桥半轴数。
②在车速较低,车轮转角较大的情况下,变矩器通常采用降扭的策略。其扭矩和转向摆角的标定斜率为k,故最终的M半=k*Meh*i1*i2*i0/n。
V.对部件进行探伤检测,探测内部是否出现损坏。
Claims (7)
1.一种四驱车传动系扭转强度测试实验方法,其特征在于:所述测试实验方法由实验条件准备、测试系统构建和行驶工况测试组成;所述实验条件准备包括车辆选择Wr×r/i最大的车辆,其中:Wr表示车辆总质量,r表示车轮半径,i表示后桥速比,车辆载荷为满载,路面选择干燥的铺装路,气温条件5℃以上;所述测试系统构建由扭矩测试准备、螺栓力矩校核和CAN信息采集组成;所述行驶工况测试为按照目标次数分别以设定的行驶工况1和行驶工况2行驶,并采集测试系统的数据,行驶工况是指为测试四驱车传动系扭转强度而模拟的行驶状态;
所述行驶工况1:启动数据采集测试系统;将驾驶模式调整到泥泞地/车辙地模式、沙地模式;将车辆放置到起始位置,将方向盘向右旋转到底;开启差速锁;驾驶车辆以一档较小油门开度低速向右前进180度;制动停车;断开差速锁;开启差速锁,以一档较小油门开度低速将车辆缓慢后退90度;制动停车;断开差速锁,返回到起始位置;将方向盘向左旋转到底;开启差速锁;以一档较小油门开度低速将车辆缓慢向左前进180度;制动停车;断开差速锁;开启差速锁,以一档较小油门开度低速将车辆缓慢后退90度;断开差速锁,返回到起始位置;制动停车;结束数据采集测试系统;
所述行驶工况2:启动数据采集测试系统;将驾驶模式调整到泥泞地/车辙地模式、沙地模式;将方向盘向右旋转到底;以一档较小油门开度低速前进,使车辆180度折返;换倒档使车辆后退到原来的位置;制动停车;将方向盘向左旋转到底;以一档较小油门开度低速前进,使车辆180度折返;换倒档使车辆后退到原来的位置;制动停车;结束数据采集测试系统。
2.根据权利要求1所述的四驱车传动系扭转强度测试实验方法,其特征在于:所述测试系统构建中的扭矩测试准备由以下三个步骤组成:
S1.在驱动轴和传动轴的适当位置安装应变片传感器,并组成全桥结构;
S2.将扭矩遥测系统和应变片传感器连接后进行信号调试;
S3.在试验台上加载固定的扭矩,标定扭矩和应变之间的关系,将应变信号转化成扭矩,从而可以得出扭矩值。
3.根据权利要求1所述的四驱车传动系扭转强度测试实验方法,其特征在于:所述测试系统构建中的螺栓力矩校核是指按照设计力矩对传动系中的连接螺栓进行力矩校核。
4.根据权利要求1所述的四驱车传动系扭转强度测试实验方法,其特征在于:所述CAN信息采集包括采集发动机扭矩、发动机转速、档位、油门开度、轮速和车速信号。
5.根据权利要求1所述的四驱车传动系扭转强度测试实验方法,其特征在于:所述目标次数为以前进、后退作为1个循环,反复进行右转弯、左转弯,合计进行2N次;行驶工况1与行驶工况2对应的目标次数相同。
6.一种基于权利要求1所述的四驱车传动系扭转强度测试实验方法的评价方法,其特征在于:所述评价方法用于测试结束后对四驱车传动系扭转强度进行评价,包括:
(1)对连接螺栓残余力矩进行测试,残余力矩衰减不能超过初始力矩的N%;
(2)不得出现断、裂故障;
(3)不得出现对功能有很大损害的变形、脱落;
(4)检查测试过程中的扭矩值,不得出现超过标定扭矩值现象;
(5)对部件进行探伤检测,探测内部是否出现损坏。
7.根据权利要求6所述的四驱车传动系扭转强度评价方法,其特征在于:所述标定扭矩值的计算步骤如下:
①按发动机扭矩计算半轴扭矩:M半=Meh*i1*i2*i0/n,其中,Meh代表发动机扭矩;i1代表变速箱传动比;i2代表变矩器传动比;i0代表主减速比;n代表驱动桥半轴数;
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