一种重型车车架道路模拟试验装置的制作方法

本发明属于汽车工业工程技术领域，特别涉及一种车架道路模拟试验装置，主要用于模拟车架在整车路试时的受力，通过在试验台上进行车架道路模拟试验，以评价或验证车架耐久性，应用于整车开发零部件验证。

背景技术：

在整车开发零部件验证阶段，车架作为重型车轻量化的重要零部件，其耐久性需得到及时、有效的验证。传统的试验场道路试验周期长、费用高、驾驶员和环境的变化也会带来试验的差异性，且零部件开发阶段往往没有整车，其适用性很有限，因此一般选择台架试验。

台架试验分为等幅波试验、八级谱试验和道路模拟试验。等幅波和八级谱试验在试验参数合理、准确的情况下，可以达到验证车架疲劳强度的目的。然而，合理、准确的试验参数往往不易得到，所以室内台架道路模拟试验成为目前耐久性验证的一种趋势。道路模拟试验可高效稳定真实的在室内再现整车或零部件在道路上所承受的载荷，但对试验室硬件设备、试验台架设计和试验人员技术储备的要求较高。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种新型车架道路模拟试验装置，用于模拟车架在整车路试时的受力，评价、验证车架耐久性，为整车开发中零部件设计提供依据。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种重型车车架道路模拟试验装置，包括用于固定车架总成前端的前端固定机构、用于固定车架总成后端的龙门架、与车架总成六个车轮一一对应进行垂向载荷加载的伺服加载机构；

所述前端固定机构包括水平固定梁，所述水平固定梁的下方设置有四个呈矩形布置的竖直连杆和一个接地连杆，其中三个竖直连杆的上端铰接在水平固定梁的底部，一个竖直连杆的上端与水平固定梁的底部固定连接，四个竖直连杆的下端铰接在车架总成的纵梁上，所述接地连杆居中设置在车架总成的左右纵梁之间，接地连杆的上端铰接在水平固定梁的底部，接地连杆的下端与地板铰接；

所述龙门架包括左右间隔设置的两根立柱、一根横梁和连接座，所述立柱的下端用于与地板固定，所述连接座位于横梁上，用于连接车架总成后端的牵引座；

所述伺服加载机构包括伺服缸和加载座，伺服缸的下端与地板铰接,伺服缸的上端与加载座的下端铰接，加载座的上端固定在车架总成上。

作为上述方案的优选，由两根前后间隔设置的横向梁和一根纵向梁组成，整体呈“h”形结构，四个所述竖直连杆分别与横向梁的端头一一对应设置，所述接地连杆的上端铰接在纵向梁的底部中间位置处。优化水平固定梁的结构，方便布置，并节约制造成本。

本发明的有益效果：

(1)该装置可按真实载荷谱加载，并同时实现车架的扭转疲劳及弯曲疲劳，极大地提高了疲劳试验精度，并有效地缩短了试验周期；

(2)该装置试验对象为带悬架系统的车架总成，使试验载荷可按实车路径传递给车架，最大限度地还原了车架的受力状态；

(3)该装置在确保台架为稳定状态的前提下，最大限度地释放了车架的自由度，可使车架在受力状态下自由变形。

附图说明

图1为本发明的使用状态图。

图2为前端固定机构的结构示意图。

图3为龙门架的结构示意图。

图4为图1的a部放大图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种重型车车架道路模拟试验装置，由一个前端固定机构1、一个龙门架2和六个伺服加载机构3组成。前端固定机构1用于固定车架总成4的前端，龙门架2用于固定车架总成4的后端，六个伺服加载机构3与车架总成4的六个车轮一一对应，伺服加载机构3进行垂向载荷的加载。

结合图1—图2所示，前端固定机构1由一个水平固定梁11、四个竖直连杆12和一个接地连杆13组成。四个竖直连杆12呈矩形布置，竖直连杆12和接地连杆13设置在水平固定梁11的下方。其中，三个竖直连杆12的上端铰接在水平固定梁11的底部，一个竖直连杆12的上端与水平固定梁11的底部固定连接，四个竖直连杆12的下端铰接在车架总成4的纵梁上，接地连杆13居中设置在车架总成4的左右纵梁之间，接地连杆13的上端铰接在水平固定梁11的底部，接地连杆13的下端用于与地板铰接。地板通常为铁地板。该结构保留了足够的自由度以达到允许车架在受力状态下的扭转变形及弯曲变形的目的，且使装置处于稳定状态。四个竖直连杆12的下端各设置有一个安装座用于铰接固定在车架总成4的纵梁外侧。

水平固定梁11由两根前后间隔设置的横向梁和一根纵向梁组成，整体呈“h”形结构，四个竖直连杆12分别与横向梁的端头一一对应设置，接地连杆13的上端铰接在纵向梁的底部中间位置处。

结合图1、图3所示，龙门架2由左右间隔设置的两根立柱21、一根横梁22和连接座23组成。立柱21的下端用于与地板固定，连接座23位于横梁22上，连接座23用于连接车架总成4后端的牵引座。该固定方式和实车安装状态保持一致，释放了车架后端绕整车坐标系y轴转动的自由度，其余自由度全部约束，并与前端固定机构一起组成一个稳定的试验台架，且允许车架在受力状态下的自由变形。该装置最大可承受50t的垂向载荷，以满足重型车架的载荷需求。其横梁可按需求调节垂向高度，位于横梁上的连接座可沿横梁调节横向位置，可灵活的实现安装位置的调节。

结合图1、图4所示，伺服加载机构3由一个伺服缸31和一个加载座32组成。伺服缸31的下端与地板铰接,伺服缸31的上端与加载座32的下端铰接，加载座32的上端固定在车架总成4上。加载座32的安装位置位于车桥两端钢板弹簧座下方，将每只伺服缸31视为一个二力杆，这种铰接方式可对伺服缸31起到保护作用。

车架总成4包括车架、悬架系统和轮毂，车架所受载荷传递路径与实车一致。车架总成4安装在前端固定机构1和龙门架2上，前端固定机构1和龙门架2固定在铁地板上，伺服缸31通过加载座32与车架总成4相连，edaq数据采集器采集轴头相对于车架总车的位移作为迭代目标并反馈至计算机控制系统，计算机控制系统控制伺服缸31在车架总成4的六个车轮处进行加载。edaq数据采集器通过引线与布置于车架和轴头之间的位移传感器相连。计算机控制系统为mts计算机控制系统，edaq数据采集器反馈的位移信号接入mts控制器，其mtsrpc和mpt软件实现伺服缸按所采集载荷谱信号对车架进行加载。

前端固定机构和龙门架模拟实车安装对车架进行约束，六个伺服缸通过加载座与六个车轮连接，在车轮处对车架施加垂向随机载荷。该装置可按真实载荷谱同时实现车架在行驶过程中最主要的扭转变形和弯曲变形，从而进行车架道路模拟试验，试验精度比单工况等幅加载更高。通过edaq数据采集器采集板簧的应变信号进行损伤等效分析，控制试验频次，大大缩短了试验周期，提高了试验效率，有利于零件的前期开发验证。

该试验装置通过前端固定机构和龙门架将带悬架系统的车架总成固定在试验装置上，六支液压伺服缸通过加载座与车桥相连，按实际载荷谱对车桥施加垂向载荷。载荷按实车路径通过车桥及悬架系统传递给车架，使车架同时产生弯曲变形和扭转变形，从而实现在台架上进行车架道路模拟疲劳试验。edaq数据采集器同时采集板簧的应变信号进行损伤等效分析。

试验方法说明：在台架上进行车架道路模拟耐久试验前，需对整车按规范进行载荷谱采集。采集信号分别为行驶过程中车桥与车架的相对位移以及钢板弹簧的应变。车桥与车架的相对位移信号作为台架道路模拟耐久试验的迭代目标，钢板弹簧的应变信号用于进行样品的损伤等效分析。如果样车处于开发阶段，可使用同类型样车的载荷谱进行车架道路模拟耐久试验，以缩短开发周期。

该装置按载荷谱进行车架道路模拟耐久试验，迭代完成后，播放不同路面的驱动谱时，可考核车架相应的耐久性。试验规范中要求的所有路面载荷谱循环播放。相比传统等幅波单独考核车架弯曲疲劳及扭转疲劳的试验方法，该试验装置体现的试验方法极大地提高了疲劳试验精度，并有效地缩短了试验周期。