一种液阻悬置流道测试工装的制作方法

本发明涉及发动机支撑部件的测试所用到结构,具体涉及一种液阻悬置流道测试工装。

技术背景

目前汽车动力总成系统与车身大多通过悬置相连接，悬置主要起到以下作用：

1.支撑动力总成；

2.通过缓冲振动衰减能量减少由车身传递给动力总成的低频振动(消极隔振)；

3.通过缓冲振动衰减能量减少由动力总成传递给车身的高频振动(积极隔振)；

4.限制动力总成各种工况下的位移，避免出现连接部件之间出现易位、干涉、脱离等问题；

一般悬置系统采用三点式布置或四点式布置的方式，三点式布置为在动力总成分别布置左悬置、右悬置、后悬置，四点式布置常常在三点式布置的基础上增设一个前悬置或后悬置。过去汽车基本采用纯胶悬置进行减振隔振，纯胶悬置在低频段(0-50hz)有较大刚度可以非常有效地衰减振动，由于橡胶高频硬化的特性，在高频段(50-200hz)纯胶悬置刚度增大，然而动力系统高频段要实现有效隔振，必须保证悬置件刚度较低，故纯胶悬置无法很好地满足使用要求。为改变悬置系统在高频段范围内难以有效隔振的情况，目前汽车逐渐开始部分采用液阻悬置，其中两块流道板中间形成两种液体通路，通过内部放置的解耦膜在低频与高频工况中不同的运动形式进行液体通路切换，从而实现在不同工况下悬置上下液室间流体变换流通路径改变液阻和液感从而实现在低频范围内如纯胶悬置一般良好的大刚度大阻尼的减振效果，以及在高频段内降低刚度和阻尼获得不错的隔振效果。

下面将根据图1和图2与技术原理对一种液阻悬置流道测试工装进行详细阐述。

为了对液阻悬置进行具体有效的研究，一般常采用液阻悬置的集总参数模型对其加以描述。

其中mr为橡胶主簧的质量，br为橡胶主簧的阻尼，kr为橡胶主簧的刚度，ar为等效活塞面积，f为对液阻悬置时橡胶主簧上的反力，ii和ri分别为流道的液感和液阻，qi为流道内液体体积流量(m³/s)，p1和p2分别为上、下液室内的液压，c1和c2分别为上、下液室的体积柔度，它们又分别对应是上、下液室的体积刚度k1、k2的倒数，液室体积刚度表示液室体积变化引起的压力变化，

ξr为橡胶的阻尼比，一般天然橡胶阻尼比天然胶d＝0.025～0.075。

根据所建立的液阻悬置集总参数模型可以列写出下列时域内的方程：

根据流道进、出口两侧的液压差得到：

在上、下液室中液体流量与液压的关系为：

假定零初始条件，可对上述表达式进行拉普拉斯变换，得到

(mrs²+brs+kr)x1(s)+arp1(s)＝f(s)(6)

(iis+ri)qi(s)＝δp(s)(7)

arsx1(s)-qi(s)＝c1sp1(s)(8)

qi(s)＝c2sp2(s)(9)

并可以做出相应函数方块图。

根据函数方块图可化简得到在拉普拉斯域内

进一步可以得到悬置支反力ft与加载位移在拉普拉斯域内之比

令s＝jω,得到在频域内

阻尼角为

通过参数识别获取系统各个参量代入可获得液阻悬置在不同频段内动刚度k与阻尼角

技术实现要素：

虽然目前有很多文献涉及到液阻悬置各个组成部分对其的整体性能影响较为完整的理论研究，但这些理论当下只能从定性角度为液阻悬置设计指明方向，无法提供定量指导。如果能够实现液阻悬置主簧、上液室、流道、下液室模块化，通过集总参数模型进行悬置性能预测，一方面可以实现快速有效预测，另一方面也便于相同结构再次应用在其他的液阻悬置结构中，具备可移植性，降低设计难度，提高设计效率。

一种液阻悬置流道测试工装,由进液口密封杆、活塞、上部液压缸缸体、中间缸体、皮碗和底座组成；

所述活塞装配于上部液压缸缸体内，活塞杆由上部液压缸缸体体顶部小孔伸出；进液口密封杆用于装置灌液后密封液腔，与活塞杆通过管螺纹配合，其头部与测试所用的作动器配合达到传递载荷的效果；

所述上部液压缸缸体外圈设有管螺纹，与中间缸体上部内壁面管螺纹配合密封液腔；

中间缸体底部外一圈凹槽与橡胶皮碗配合，橡胶皮碗通过硫化固定于其上；中间缸体下部外圈有螺纹，与底座上部内壁面螺纹配合；

所述底座设有两个螺栓孔位，通过螺栓将整套工装固定于测试试验台上。

进一步地，所述液压缸由上部液压缸缸体和中间缸体组成，所述上部液压缸缸体位于中间缸体上方，所述液压缸内部为液室，所述液室由上至下由上液室、流道和下液室组成；

液压缸包括进液口密封杆、活塞与液压缸体，传递由测试装置作动器产生的载荷；

所述上液室、下液室分别独立，两者之间由流道连通进行液体交换。

进一步地，活塞杆顶端设有通孔，用于测试开始前向液腔灌入阻尼液以及测试完成后将液腔内的阻尼液抽吸出液腔。

进一步地，其流道部分装配有用于固定测试所用的上流道固定板和下流道固定板；上流道固定板和下流道固定板上的四个通孔与中间缸体内部平台上四个螺纹孔相对应，用于将上流道固定板和下流道固定板装配于中间缸体内部平台之上。

进一步地，所述上流道固定板和下流道固定板装配后其中放置流道板的间隙略小于流道板自身厚度，旨在通过过盈配合限制流道板自由度，防止测试过程中流道板易位。

进一步地，所述中间缸体上设有两个传感器安装孔位用于装配液压传感器；根据液压传感器上设有螺纹的结构特性，两个孔位内均设有与传感器相配合的螺纹；安装孔内螺纹深度确保传感器探头不完全伸入液腔内，防止发生机械干涉；传感器安装孔位置设置在流道的进、出口处，两传感器分别采集流道入口与出口的液压数据并传输至系统。

本发明的目的在于，提供一种可以单独测试液阻悬置流道动态特性的装置，获得不同流道配合阻尼液获得的流体液阻和液感参数，便于集总参数模型对液阻悬置动态特性进行预测。可根据：

对式两边取傅里叶变换将上述时域表达式转换到频域中，得到

jωiiqi(jω)+riqi(jω)＝δp(jω)(16)

进而可得到

要得到不同频率下流道内阻尼液的液阻和液感，实际分析当中单独取用流道部分，在流道入口处对阻尼液加载液压，其表达式为

pi(t)＝∑ansin2nπt(pa)(19)

上式表示的载荷中包含若干个频率的时域正弦函数。相应在取得分析结果中的阻尼液通过任一横截面的体积流量qi也重点考察其在频域内这些频率下的变化情况。

与现有技术相比，本发明的优势在于：在液阻悬置先期开发过程中，开发人员可以将流道部分作为独立模块进行选取，通过本发明测试流道识别出其液感和液阻参数，将液感和液阻参数代入液阻悬置集总参数模型可有效预测液阻悬置性能，为实现液阻悬置模块化设计提供可能。

附图说明

图1为液阻悬置集总参数模型；

图2为函数方块图；

图3为本液阻悬置流道测试工装装配图；

图4为本液阻悬置流道测试工装内部液腔示意图；

图5为活塞结构示意图；

图6为中间缸体结构示意图；

图7为流道固定板结构示意图；

图8为橡胶皮碗结构示意图；

附图标记：1-进液口密封杆；2-活塞；3-液压缸缸体；4-中间缸体；5-上流道固定板；6-下流道固定板；7-皮碗；8-底座；9-液压缸；10-上液室；11-流道；12-下液室。

具体实施方式

下面将根据附图与具体实施方式对一种液阻悬置流道测试工装进行详细阐述。

一种液阻悬置流道测试工装可用于液阻悬置流道的液感和液阻参数测量。安装过程中，上部活塞与测试所用起振装置相连接，随作动头运动，下部底座通过螺栓连接于地面或测试台架机体平台之上，中部上、下液室内各设置一个液压传感器用于实时监测其内阻尼液压力变化，通过计算机将所得数据进行相应处理可以得到频域下流道液感和液阻参数。

一种液阻悬置流道测试工装,由进液口密封杆1、活塞2、上部液压缸缸体3、中间缸体4、皮碗7和底座8组成；所述活塞2装配于上部液压缸缸体3内，活塞杆由上部液压缸缸体3体顶部小孔伸出；进液口密封杆1用于装置灌液后密封液腔，与活塞杆通过管螺纹配合，其头部与测试所用的作动器配合达到传递载荷的效果；所述上部液压缸缸体3外圈设有管螺纹，与中间缸体4上部内壁面管螺纹配合密封液腔；中间缸体4底部外一圈凹槽与橡胶皮碗7配合，橡胶皮碗7通过硫化固定于其上；中间缸体4下部外圈有螺纹，与底座8上部内壁面螺纹配合；所述底座设有两个螺栓孔位，通过螺栓将整套工装固定于测试试验台上。所述液压缸9由上部液压缸缸体3和中间缸体4组成，所述上部液压缸缸体3位于中间缸体4上方，所述液压缸9内部为液室，所述液室由上至下由上液室10、流道11和下液室12组成；液压缸包括进液口密封杆1、活塞2与液压缸体，传递由测试装置作动器产生的载荷；所述上液室10、下液室12分别独立，两者之间由流道连通进行液体交换。活塞杆顶端设有通孔，用于测试开始前向液腔灌入阻尼液以及测试完成后将液腔内的阻尼液抽吸出液腔。其流道部分装配有用于固定测试所用的上流道固定板5和下流道固定板6；上流道固定板5和下流道固定板6上的四个通孔与中间缸体4内部平台上四个螺纹孔相对应，用于将上流道固定板5和下流道固定板6装配于中间缸体4内部平台之上。所述上流道固定板5和下流道固定板6装配后其中放置流道板的间隙略小于流道板自身厚度，旨在通过过盈配合限制流道板自由度，防止测试过程中流道板易位。所述中间缸体4上设有两个传感器安装孔位用于装配液压传感器；根据液压传感器上设有螺纹的结构特性，两个孔位内均设有与传感器相配合的螺纹；安装孔内螺纹深度确保传感器探头不完全伸入液腔内，防止发生机械干涉；传感器安装孔位置设置在流道的进、出口处，两传感器分别采集流道入口与出口的液压数据并传输至系统。

本实施例中活塞杆中设有通孔，直接通向上液室，用于阻尼液注入与放液。工装装配完成后可通过注液设备直接从进液口向液室内注入阻尼液并通过监测液室内液体压力判断液体是否已经充满上、下液室。测试完成后使用抽吸装置通过进液口先将上液室内阻尼液吸出，同时通过监测上液室内压力变化(判断标准为上液室内压力是否与大气压相等)判断是否可以拆卸上部缸体进一步吸出下液室和流道内阻尼液。

注液完成后使用进液口密封杆将进液口密封。密封杆上设有管螺纹，与活塞杆通孔中管螺纹相配合可以将液室密封。密封杆头部与起振装置相连并受到来自它的振动载荷。

上部液压缸缸体外壁面设有管螺纹，与中间缸体内壁面的管螺纹相配合，两者内壁面可以形成上液室壁面。液压缸缸体上设有通孔，确保活塞杆在其中穿过上下运动。

液室内设有两个流道固定板用于固定液阻悬置的流道板。两固定板水平平面内横截面均为圆环，圆环内圆直径略小于流道板外圆直径，且大于其上流道出口与入口外侧边界所在圆的直径，这样可保证两固定板有效固定流道板的同时不会阻碍流道内液体进出。两固定板配合后其内部会形成圆柱形空间用于放置流道板，且两者间空隙略小于流道板厚度，通过过盈配合可有效限制流道板六个自由度，特别为避免测试过程中流道板可能出现绕z轴旋转的情况，保持流道入口与出口位置不变。两固定板上各设有四个螺栓通孔可与中间缸体内部平台上四个螺栓孔配合，通过螺栓连接固定在中间缸体上。

中间缸体与上部液压缸缸体通过管螺纹配合形成上液室，皮碗硫化于其下部形成下液室。上部内壁面设有管螺纹，与液压缸缸体配合，下部外壁面设有管螺纹，与底座配合。

皮碗采用橡胶材料，与中部缸体底部进行硫化固定在缸体上，用于适应下液室液体体积变化。

测试前将工装各部分进行组装并放入待测流道板进行固定，中部缸体上下安装孔内各装配一个液压传感器。确保液腔密封完全后由进液口注入阻尼液并监测液腔内压力。注液完毕在进液口处旋入进液口密封杆将其封闭。底座通过螺栓连接固定于试验台上，上部进液口密封杆头部与作动器相连。测试过程中进液口密封杆由作动器产生的载荷直接作用于活塞上，活塞挤压液腔内液体迫使其在上、下液室内进行来回流动，进液口与出液口处的液压传感器记录两处位置液压变化数据并传输至系统进一步计算。由于液压缸内活塞面积恒定，液体流量则可以通过活塞上下运动位移与活塞的面积的乘积获得，其位移值会通过位移传感器记录在作动器的系统中。根据采集到的流量与进、出液口液体压差，可通过计算得到频域下流道的液感和液阻值。

上述实施为本发明最佳实施方式，但本发明的具体实施方式不受上述实施示例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下做出的改变、修饰、替换、组合、简化等措施，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。