一种控制臂总成前后衬套的疲劳试验装置及试验方法
【专利摘要】本发明提供一种以提供随机谱试验的控制臂总成前后衬套的疲劳试验装置和应用该装置的试验方法，可以得到与实际使用结果接近的控制臂总成前后衬套的失效模式和失效里程。该疲劳试验装置包括摆动台架，摆动台架上设有用于固定待试验控制臂总成的销轴固定端的第一工装和用于固定待试验控制臂总成的前后衬套固定端的第二工装，第二工装的前后衬套固定销的中心连线与所述摆动台架的摆动轴平行，摆动台架的旁侧还设有用于提供所述试验控制臂总成的X向和Y向载荷的第三工装，第三工装与所述待试验控制臂总成的球头销固定端连接。本发明可以在试验中模拟控制臂总成的实际使用受力状态，得到与实际使用结果接近的控制臂总成前后衬套的失效模式和失效里程。
【专利说明】
一种控制臂总成前后衬套的疲劳试验装置及试验方法
技术领域
[0001]本发明涉及汽车悬挂系统技术领域，具体涉及一种控制臂总成前后衬套的疲劳试验装置及试验方法。
【背景技术】
[0002]随着汽车工业的发展，汽车在人们生活中扮演越来越重要的角色，人们对汽车的各项性能尤其NVH性能和可靠性要求也越来越高。
[0003]橡胶衬套在汽车底盘系统中广泛的应用，它是由橡胶和金属组成的制品，具有可以衰减，吸收高频振动和噪声，以及体积小、重量轻等优点。在受力复杂的地方存在广泛的应用，如车架、扭梁、连杆、控制臂等地方。控制臂作为车架总成的重要组成部分，一旦控制臂衬套发生失效，将严重影响汽车的NVH性能和舒适性，甚至影响汽车的安全性。因此各大主机厂对橡胶衬套零部件的疲劳寿命验证十分重视。
[0004]汽车试验分为实际道路试验，试车场试验和室内台架试验。室内台架试验由于周期短、成本低、复现性好而成为现今阶段应用最广泛的试验方法。室内台架试验又可以分为等幅谱试验和多级谱试验。在橡胶类的试验中现阶段大多采用的是等幅谱试验，由于橡胶类产品随着载荷幅值的增加动倍率提高，随之出现动态软化现象，而频率的增加橡胶衬套产生的热量也会增加，因此橡胶类产品并不能像金属零部件一样，采用S-N曲线法将路谱转化成等幅谱进行试验。等幅谱试验的试验结果与实际使用结果无论是失效模式还是失效里程都存在较大的差异。
【发明内容】
[0005]本发明的首要目的是提出一种可以提供随机谱试验的控制臂总成前后衬套的疲劳试验装置，可以得到与实际使用结果接近的控制臂总成前后衬套的失效模式和失效里程。
[0006]根据本发明提供的控制臂总成前后衬套的疲劳试验装置，包括摆动台架，所述摆动台架上设有用于固定待试验控制臂总成的销轴固定端的第一工装和用于固定待试验控制臂总成的前后衬套固定端的第二工装，所述第二工装的前后衬套固定销的中心连线与所述摆动台架的摆动轴平行，所述摆动台架的旁侧还设有用于提供所述试验控制臂总成的X向和Y向载荷的第三工装，所述第三工装与所述待试验控制臂总成的球头销固定端连接。
[0007]本发明的控制臂总成前后衬套的疲劳试验装置，试验开始时将控制臂总成分别通过第一工装、第二工装和第三工装夹紧，从而在试验台架上模拟控制臂总成的实车安装状态;试验中通过第三工装提供控制臂总成的X向和Y向载荷，由摆动台架通过摆动提供控制臂总成的Z向扭转载荷，从而在试验中模拟控制臂总成的实际使用受力状态，得到与实际使用结果接近的控制臂总成前后衬套的失效模式和失效里程。
[0008]进一步的，所述第三工装包括L形连接臂，所述L形连接臂包括相互垂直的X向载荷臂和Y向载荷臂，所述X向载荷臂和Y向载荷臂的一端共连，所述X向载荷臂的另一端通过连接杆与第一液压伺服机构连接，所述Y向载荷臂的的另一端通过连接杆与第二液压伺服机构连接，所述X向载荷臂和Y向载荷臂的共连端与所述待试验控制臂总成的球头销固定端连。通过L形连接臂，可以更加接近的在试验台架上模拟控制臂总成在球头销处的X、Y向载荷，使试验结果与实际使用环境更为接近。
[0009]进一步的，所述X向载荷臂和Y向载荷臂均通过铰轴与导向连接杆固定，所述导向连接杆的另一端与固定座通过铰轴连接。L形连接臂通过导向机构稳定，相比X向载荷臂和Y向载荷臂直接与液压伺服机构铰接，具有更高的稳定性，可以承受高频率以及更耐久的试验要求。
[0010]进一步的，所述摆动台架的两端与轴承座连接，所述摆动台架的底部通过活节螺栓与位移传递机构连接，所述位移传递机构与第三液压伺服机构连接。通过摆动台架底部的铰接将扭转载荷转换成伺服机构的位移载荷，结构简单，可靠性高。
[0011]本发明还提供应用上述控制臂总成前后衬套的疲劳试验装置的控制臂总成前后衬套的疲劳试验方法。
[0012]根据本发明提供的控制臂总成前后衬套的疲劳试验方法，应用上述控制臂总成前后衬套的疲劳试验装置，关键在于包括以下步骤:
Α、将待试验控制臂总成固定在所述试验装置上；
B、根据综合路况路谱中控制臂的球头销处的Χ、Υ向载荷以及由减震器弹簧应变转换得到的控制臂前后衬套中心连线的Z向载荷，运用CRPC软件处理信号源，得到Χ、Υ向力值目标信号和Z向位移目标信号；
C、对B步骤的Χ、Υ向力值目标信号和Z向位移目标信号进行迭代运算，得到分别得到第一液压伺服机构、第二液压伺服机构和第三液压伺服机构的驱动信号。
[0013]本发明的控制臂总成前后衬套的疲劳试验方法，采用综合路况路谱中控制臂的球头销处的Χ、Υ向载荷以及由减震器弹簧应变转换得到的控制臂前后衬套中心连线的Z向载荷，运用CRPC软件处理Χ、Υ向载荷和Z向载荷信号源，通过迭代计算获得第一液压伺服机构、第二液压伺服机构和第三液压伺服机构的驱动信号，从而通过驱动信号驱动第一液压伺服机构、第二液压伺服机构和第三液压伺服机构对控制臂总成进行耐久测试，得到与实际使用结果接近的控制臂总成前后衬套的失效模式和失效里程。
[0014]优选的，所述迭代运算的迭代因子为0.4。
[0015]具体的说，所述迭代运算的系统频响逆函数可以通过以下三步法获得:第一步:所述第一液压伺服机构和第二液压伺服机构的控制系统或所述第三液压伺服机构的控制系统产生一个宽频带的白噪声；第二步:用生成的白噪声作为驱动信号，产生响应信号，计算所述控制系统的频响函数;第三步:利用逆向工具求频响函数的逆矩阵。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的控制臂总成前后衬套的疲劳试验装置的结构示意图。
[0017]图2为本发明的摆动台架和位移传递机构的连接结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的【具体实施方式】如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
[0019]实施例1:
如图1、2，本发明的控制臂总成前后衬套的疲劳试验装置，包括摆动台架1，所述摆动台架I上设有用于固定待试验控制臂总成2的销轴固定端的第一工装3和用于固定待试验控制臂总成2的前后衬套固定端的第二工装4，所述第二工装4的前后衬套固定销的中心连线与所述摆动台架I的摆动轴平行，所述摆动台架I的旁侧还设有用于提供所述试验控制臂总成2的X向和Y向载荷的第三工装5，所述第三工装5与所述待试验控制臂总成2的球头销固定端连接。
[0020]本发明的控制臂总成前后衬套的疲劳试验装置，试验开始时将控制臂总成2分别通过第一工装3、第二工装4和第三工装5夹紧，从而在试验台架上模拟控制臂总成2的实车安装状态;试验中通过第三工装5提供控制臂总成2的X向和Y向载荷，由摆动台架I通过摆动提供控制臂总成2的Z向扭转载荷，从而在试验中模拟控制臂总成2的实际使用受力状态，得到与实际使用结果接近的控制臂总成2前后衬套的失效模式和失效里程。
[0021]进一步的，所述第三工装5包括L形连接臂5，所述L形连接臂包括相互垂直的X向载荷臂51和Y向载荷臂52，所述X向载荷臂51和Y向载荷臂52的一端共连，所述X向载荷臂51的另一端通过连接杆511与第一液压伺服机构(图中未示出)连接，所述Y向载荷臂52的的另一端通过连接杆521与第二液压伺服机构(图中未示出)连接，所述X向载荷臂51和Y向载荷臂52的共连端与所述待试验控制臂总成2的球头销固定端连。通过L形连接臂5，可以更加接近的在试验台架上模拟控制臂总成2在球头销处的X、Y向载荷，使试验结果与实际使用环境更为接近。
[0022]进一步的，所述X向载荷臂51通过铰轴与导向连接杆512固定，导向连接杆512的另一端与固定座513通过铰轴连接;Y向载荷臂52通过铰轴与导向连接杆522固定，所述导向连接杆522的另一端与固定座523通过铰轴连接。L形连接臂5通过导向机构稳定，相比X向载荷臂51和Y向载荷臂52直接与液压伺服机构铰接，具有更高的稳定性，可以承受高频率以及更耐久的试验要求。
[0023]进一步的，所述摆动台架I的两端与轴承座11连接，所述摆动台架I的底部通过活节螺栓12与位移传递机构13连接，所述位移传递机构13与第三液压伺服机构(图中未示出)连接。通过摆动台架I底部的铰接将扭转载荷转换成伺服机构的位移载荷，结构简单，可靠性高。
[0024]本发明提供的控制臂总成前后衬套的疲劳试验方法，应用上述控制臂总成前后衬套的疲劳试验装置，包括以下步骤:
Α、将待试验控制臂总成固定在所述试验装置上；
B、根据综合路况路谱中控制臂的球头销处的Χ、Υ向载荷以及由减震器弹簧应变转换得到的控制臂前后衬套中心连线的Z向载荷，运用CRPC软件处理信号源，得到Χ、Υ向力值目标信号和Z向位移目标信号；
C、对B步骤的Χ、Υ向力值目标信号和Z向位移目标信号进行迭代运算，得到分别得到第一液压伺服机构、第二液压伺服机构和第三液压伺服机构的驱动信号。
[0025]其中，优选的，所述迭代运算的迭代因子为0.4。一般来说，综合路况路谱为三万公里综合路况路谱。具体的说，所述迭代运算的系统频响逆函数可以通过以下三步法获得:第一步:所述第一液压伺服机构和第二液压伺服机构的控制系统或所述第三液压伺服机构的控制系统产生一个宽频带的白噪声；第二步:用生成的白噪声作为驱动信号，产生响应信号，计算所述控制系统的频响函数;第三步:利用逆向工具求频响函数的逆矩阵。
[0026]其中，迭代计算的具体步骤为:根据目标信号、系统频响逆函数及迭代因子，得到初始驱动信号(第零次驱动信号)，频响逆函数用于指示液压伺服作动器的驱动信号与响应信号的函数关系;采用初始驱动信号控制液压伺服系统加载力或位移，获得初始响应信号，计算目标信号与初始响应信号的差值，得到初始差值，若初始差值在预定范围内，则采用初始驱动信号作为驱动信号，若初始差值不在预定范围内，则根据初始差值、系统频响逆函数及迭代因子，计算第一次驱动信号;采用第一次驱动信号控制液压伺服系统加载载荷，获得第一次响应信号，计算目标信号与第一次响应信号的差值，得到第一次差值，若第一次差值在预定范围内，则采用第一次驱动信号作为驱动信号，若第一次差值不在预定范围内，则根据第一次差值、系统频响逆函数及迭代因子，计算第二次驱动信号；重复上述过程，直到最终响应信号与目标信号的差值在预定范围内，并采用最终驱动信号作为驱动信号。
[0027]本发明的控制臂总成前后衬套的疲劳试验方法，采用综合路况路谱中控制臂的球头销处的X、Y向载荷以及由减震器弹簧应变转换得到的控制臂前后衬套中心连线的Z向载荷，运用CRPC软件处理Χ、Υ向载荷和Z向载荷信号源，通过迭代计算获得第一液压伺服机构、第二液压伺服机构和第三液压伺服机构的驱动信号，从而通过驱动信号驱动第一液压伺服机构、第二液压伺服机构和第三液压伺服机构对控制臂总成进行耐久测试，得到与实际使用结果接近的控制臂总成前后衬套的失效模式和失效里程。
【主权项】
1.一种控制臂总成前后衬套的疲劳试验装置，其特征在于包括摆动台架，所述摆动台架上设有用于固定待试验控制臂总成的销轴固定端的第一工装和用于固定待试验控制臂总成的前后衬套固定端的第二工装，所述第二工装的前后衬套固定销的中心连线与所述摆动台架的摆动轴平行，所述摆动台架的旁侧还设有用于提供所述试验控制臂总成的X向和Y向载荷的第三工装，所述第三工装与所述待试验控制臂总成的球头销固定端连接。2.根据权利要求1所述的控制臂总成前后衬套的疲劳试验装置，其特征在于所述第三工装包括L形连接臂，所述L形连接臂包括相互垂直的X向载荷臂和Y向载荷臂，所述X向载荷臂和Y向载荷臂的一端共连，所述X向载荷臂的另一端通过连接杆与第一液压伺服机构连接，所述Y向载荷臂的的另一端通过连接杆与第二液压伺服机构连接，所述X向载荷臂和Y向载荷臂的共连端与所述待试验控制臂总成的球头销固定端连。3.根据权利要求2所述的控制臂总成前后衬套的疲劳试验装置，其特征在于所述X向载荷臂和Y向载荷臂均通过铰轴与导向连接杆固定，所述导向连接杆的另一端与固定座通过铰轴连接。4.根据权利要求3所述的控制臂总成前后衬套的疲劳试验装置，其特征在于所述摆动台架的两端与轴承座连接，所述摆动台架的底部通过活节螺栓与位移传递机构连接，所述位移传递机构与第三液压伺服机构连接。5.—种控制臂总成前后衬套的疲劳试验方法，应用权利要求4所述控制臂总成前后衬套的疲劳试验装置，其特征在于包括以下步骤: A、将待试验控制臂总成固定在所述试验装置上； B、根据综合路况路谱中控制臂的球头销处的X、Y向载荷以及由减震器弹簧应变转换得到的控制臂前后衬套中心连线的Z向载荷，运用CRPC软件处理信号源，得到Χ、Υ向力值目标信号和Z向位移目标信号； C、对B步骤的Χ、Υ向力值目标信号和Z向位移目标信号进行迭代运算，得到分别得到第一液压伺服机构、第二液压伺服机构和第三液压伺服机构的驱动信号。6.根据权利要求5所述的控制臂总成前后衬套的疲劳试验方法，其特征在于所述迭代运算的迭代因子为0.4。7.根据权利要求5所述的控制臂总成前后衬套的疲劳试验方法，其特征在于所述迭代运算的系统频响逆函数可以通过以下三步法获得:第一步:所述第一液压伺服机构和第二液压伺服机构的控制系统或所述第三液压伺服机构的控制系统产生一个宽频带的白噪声；第二步:用生成的白噪声作为驱动信号，产生响应信号，计算所述控制系统的频响函数;第三步:利用逆向工具求频响函数的逆矩阵。
【文档编号】G01M13/00GK106033026SQ201610462689
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】张政, 张李侠, 巩德峰, 农飞飞, 李方豹
【申请人】奇瑞汽车股份有限公司