本发明涉及汽车部件试验技术领域，尤其是一种稳定杆总成强度试验装置及试验方法。
背景技术
汽车的稳定杆总成一般由杆身、卡箍和橡胶支撑组成，对汽车的操控稳定性和安全性起着重要作用，尤其在转向过程中，稳定杆总成对汽车提供侧倾刚度，帮助稳定转向中的车身，防止汽车横向倾翻和改善平顺性，为驾驶员提供良好的过弯信心，是汽车悬架中的重要零件。稳定杆总成的橡胶支撑离发动机较近，长期处于高温环境工作，对橡胶寿命有着苛刻的要求。橡胶支撑的过早失效会导致异响、转向稳定性和侧倾刚度下降，进而会产生安全隐患。
现有装置试验的验证对象主要是稳定杆总成的杆身和卡箍，而缺乏对橡胶支撑的装置验证，不能有效的在试验中验证发动机热负荷对橡胶支撑的影响，缺少温度控制，也缺少稳定杆总成在整车中的运行轨迹模拟，更多的是对稳定杆总成简单的直接加载，使稳定杆总成的受力状态与实际不符，不能全面考核零件强度，试验数据的准确性差，效果不佳。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种稳定杆总成强度试验装置及试验方法，解决了现有技术中存在的稳定杆总成强度试验时缺少温度控制及更精确的道路模拟信号，不能有效模拟稳定杆总成实际工况的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种稳定杆总成强度试验装置及试验方法，所述稳定杆总成强度试验装置，包括稳定杆总成试件、稳定杆固定件、试验组件和加热单元，所述稳定杆总成试件包括杆身、卡箍和橡胶支撑，所述稳定杆固定件采用实车上的副车架固定所述杆身，所述试验组件包括固定组件和载荷加载组件，所述加热单元对所述橡胶支撑加载热负荷，模拟发动机热负荷的影响；
所述固定组件与所述稳定杆固定件连接；
所述载荷加载组件包括油缸单元、导轨单元、运动单元、耦合杆，所述导轨单元设置于所述固定组件上，所述油缸单元包括固定端和加载端，所述油缸单元的加载端通过所述导轨单元与所述运动单元的一端连接，所述耦合杆的两端分别与所述运动单元的另一端及所述稳定杆总成试件的端部连接，所述油缸单元驱动所述运动单元沿接近或背离所述稳定杆固定件的方向运动，从而驱动所述耦合杆运动，以对所述稳定杆总成试件施加载荷。
可选的，所述加热单元为一加热罩，所述加热单元包覆所述稳定杆总成试件上的橡胶支撑。
可选的，所述加热单元设置于所述稳定杆固定件上。
可选的，所述加热单元内设置有温度传感器。
可选的，所述固定组件包括第一立柱和第二立柱，所述稳定杆固定件通过支架单元与所述第一立柱连接。
可选的，所述载荷加载组件还包括第三立柱，所述油缸单元的固定端设置于所述第三立柱上。
可选的，所述稳定杆总成试件的所述杆身为u型，所述卡箍分别套设于所述杆身的两端，所述橡胶支撑设置于所述杆身与所述卡箍之间。
本发明还提供了一种通过所述稳定杆总成强度试验装置进行的所述稳定杆总成强度试验方法，包括如下步骤：
提供所述的稳定杆总成强度试验装置；
从一实际车辆中采集所述稳定杆总成试件两端的位移信号；
将所述位移信号转换为驱动信号；
根据所述驱动信号驱动所述油缸单元运动，所述油缸单元驱动所述耦合杆运动，以对所述稳定杆总成试件施加载荷。
可选的，所述位移信号经过滤波、压缩、平顺、拉伸处理后，再通过迭代得到所述驱动信号。
可选的，采集所述位移信号之后，所述稳定杆总成强度试验方法还包括：
采集所述稳定杆总成试件上所述橡胶支撑位置处的温度信号；
根据所述温度信号定义加热单元内的温度。
本发明的试验装置及试验方法通过实际车辆采集的位移信号作为驱动信号驱动，客观反映稳定杆总成在整车道路行驶工作和受载状态，能够更全面地考核稳定杆总成是否能够满足客户要求，这样得到的试验结果更加客观，能够更准确地识别风险，降低稳定杆总成在整车的失效概率。
进一步地，通过在试验装置中加装加热单元模拟稳定杆总成试件工作状态下的温度情况，考虑了稳定杆总成试件工作时的环境温度影响；通过使用稳定杆固定件固定稳定杆总成试件，模拟稳定杆总成试件在整车的实际固定方式及安装刚度；采用导轨单元限定油缸单元的运动方向，保证了加载方向的的准确性；通过耦合杆连接油缸单元和稳定杆总成试件，并还原耦合杆在整车中的空间角度，有利于还原稳定杆总成试件在整车的运动轨迹。
附图说明
图1为本发明实施例中稳定杆总成的结构示意图；
图2为本发明实施例中稳定杆总成强度试验装置的结构示意图；
图3为本发明实施例中加热单元的结构示意图；
图4为本发明实施例中加热单元安装示意图。
其中：10-稳定杆总成试件；11-杆身；12-卡箍；13-橡胶支撑；21-第一立柱；22-第二立柱；23-支架单元；31-第三立柱；32-油缸单元；33-导轨单元；34-运动单元；35-耦合杆；40-稳定杆固定件；50-加热单元；501-接出孔。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
稳定杆总成试件10是汽车悬架中的一种辅助弹性元件，其作用是防止车身在转弯时发生过大的横向侧倾，防止汽车横向倾翻和改善平顺性，使车身保持平衡。稳定杆总成试件10是用弹簧钢制成的扭杆弹簧，横置在汽车的前端和后端。杆身11的中部用橡胶支撑13与副车架相连，两端分别固定在左右悬架上。当车身只作垂直运动时，两侧悬架变形相同，稳定杆总成试件10两端同方向运动，橡胶支撑13提供扭转刚度，这种情况下提供的扭转刚度相对较小。当汽车转弯时，车身侧倾，两侧悬架跳动不一致，外侧悬架会压向稳定杆总成试件10，稳定杆总成试件10发生扭曲，杆身11扭转的反弹力会阻止车轮抬起，成为继续侧倾的阻力，稳定杆总成试件10的杆身11和橡胶支撑13共同作用，可以提供较大的扭转刚度(具体扭转刚度值与杆身11的刚度、两端相对运动相位等因素有关)，从而使车身尽量保持平衡，起到横向稳定的作用。
具体的，如图1所示，所述稳定杆总成试件10包括杆身11、两个卡箍12和橡胶支撑13，所述杆身11为u型，两个所述卡箍12分别套设于所述杆身11的两端，每个所述橡胶支撑13设置于所述杆身11与所述卡箍12之间。
请参阅图2，其为本发明实施例中稳定杆总成强度试验装置的结构示意图，稳定杆总成强度试验装置，包括稳定杆总成试件10、稳定杆固定件40、试验组件和加热单元50，所述稳定杆总成试件10包括杆身11、卡箍12和橡胶支撑13，所述稳定杆固定件40采用实车上的副车架固定所述杆身11，所述试验组件包括固定组件和载荷加载组件，所述加热单元50对所述橡胶支撑13加载热负荷；
所述固定组件与所述稳定杆固定件40连接；所述载荷加载组件包括油缸单元32、导轨单元33、运动单元34、耦合杆35，所述导轨单元33设置于所述固定组件上，所述油缸单元32包括固定端和加载端，所述油缸单元32的加载端通过所述导轨单元33与所述运动单元34的一端连接，所述耦合杆35的两端分别与所述运动单元34的另一端及所述稳定杆总成试件10的端部连接，所述油缸单元32驱动所述运动单元34沿接近或背离所述稳定杆固定件40的方向运动，从而驱动所述耦合杆35运动，以对所述稳定杆总成试件10施加载荷。
所述固定组件包括第一立柱21和第二立柱22，所述稳定杆固定件40通过支架单元23与所述第一立柱21连接。所述载荷加载组件还包括第三立柱31，所述油缸单元32的固定端设置于所述第三立柱31上。
具体地，所述固定组件包括第一立柱21和第二立柱22，所述第一立柱21与第二立柱22并列排列，所述第一立柱21及第二立柱22与所述第三立柱31分别设置于所述油缸单元32的两端，每组所述第一立柱21位于所述油缸单元32的内侧，所述第二立柱22位于所述油缸单元32的外侧，所述稳定杆固定件40固定稳定杆总成试件10的中部，所述稳定杆固定件40的两端通过所述支架单元23连接于所述第一立柱21上。
进一步地，稳定杆固定件40采用实际车辆上的原装副车架，使汽车稳定杆总成试件10的安装状态与固定方式与其在整车中的实际情况相符，以确保试验装置中零件刚度与整车一致。克服了现有的试验装置结构简单，仅固定稳定杆总成试件10的卡箍12，没有考虑周边零件如副车架、车身等对稳定杆总成试件10刚度的影响，导致测试结果不符合实际情况等问题。副车架可以看成是前后车桥的骨架，是前后车桥的组成部分，主要目的是减小路面震动的传入，以及提高悬挂系统的连接刚度。悬挂系统可以先组装在副车架上，构成一个车桥总成，再一同安装到车身上。副车架与车身的连接点就如同发动机悬置一样，通常一个车桥总成需要由四个悬置点与车身连接，这样既能保证其连接刚度，又能有很好的震动隔绝效果。在本试验装置中，稳定杆固定件40的两端通过支架单元23与每个第一立柱21连接，支架单元23连接稳定杆固定件40的四个连接点位置，稳定杆总成试件10的固定部分能够贴近实际车辆的状态，在模拟实际车辆刚度的状态下，能够更好的验证零件寿命。
所述导轨单元33设置于所述第二立柱22上。所述油缸单元32包括固定端和加载端，固定端固定于所述第三立柱31上，所述油缸单元32的加载端通过所述导轨单元33与所述运动单元34的一端连接，所述耦合杆35的两端分别与所述运动单元34的另一端及所述稳定杆总成试件10的端部铰接。导轨单元33上设置有直线轴承，所述油缸单元32的加载端穿过直线轴承后与运动单元34连接，这样，油缸单元32的加载端受到导轨单元33的约束，可以保证油缸单元32加载方向的准确性，即作纯粹的直线运动，保证运动方向的直线度和平行度，进而保证试验结果的准确性，与未使用导轨单元33、直接由油缸单元32加载的方式相比，其加载稳定性和方向性都有所提高。
在实际情况中，汽车的稳定杆总成通过耦合杆35与悬架下摆臂相连接，本试验装置油缸单元32的加载端与运动单元34的一端连接，耦合杆35的两端分别与运动单元34的另一端及稳定杆总成试件10的端部铰接，并且将耦合杆35按其在整车中的空间姿态与角度的实际情况布置，与仅在油缸单元32处直接连接稳定杆总成试件10加载的方式相比，更能有效地模拟稳定杆总成试件10在整车的受载方向与运动轨迹。
进一步地，如图3和图4所示，所述稳定杆总成强度试验装置还包括加热单元50，所述加热单元50对所述稳定杆总成试件10上的橡胶支撑13加载热负荷，以模拟发动机热负荷对橡胶支撑的影响。所述加热单元50包覆所述稳定杆总成试件10上的橡胶支撑13，也可以包覆整个稳定杆总成试件10的杆身11，由于稳定杆总成的杆身11在实际使用中受温度影响较小，因此主要考虑橡胶支撑处的温度影响。所述加热单元50内设有温度传感器，用于监控温度变化。本实施例中，所述加热单元50为加热罩，安装于稳定杆固定件40上的一端或两端，分别罩住所述稳定杆总成试件10两侧的橡胶支撑13，并进行加热。加热罩上设置有接出孔501，以使所述稳定杆总成试件10的一端能够通过所述接出孔501伸出所述加热罩。
现有的稳定杆总成强度试验加载方式均是对稳定杆总成试件10直接采用直线油缸单元或者扭转油缸单元简单加载，并且仅使用正弦波信号加载，缺少道路中的频率、载荷幅值和均值的变化信息，而且大多是在室温下进行试验，未考虑稳定杆总成试件10工作状态下的温度影响。本发明中的稳定杆总成强度试验方法，综合考虑了温度控制和道路模拟信号，具体包括：
提供所述的稳定杆总成强度试验装置；
从一实际车辆中采集所述稳定杆总成试件10两端的位移信号；
将所述位移信号转换为驱动信号；
根据所述驱动信号驱动所述油缸单元32运动，所述油缸单元32驱动所述耦合杆35运动，以对所述稳定杆总成试件10施加载荷。
具体地，稳定杆总成强度试验方法中考虑了车辆行驶时稳定杆总成的路谱信息，即道路模拟信号，道路模拟信号可以是位移信号，也可以是加载力信号，在本实施例中，从一实际车辆的道路试验中通过位移传感器分别采集所述稳定杆总成试件10左右两侧的位移信号，对所述位移信号进行滤波、压缩、平顺、拉伸处理后，在装置试验中使用两组油缸单元32，通过远程参数控制系统(rpc)软件分别对所述位移信号迭代，获得驱动信号以驱动两组油缸单元32动作，从而对稳定杆总成试件10加载。这样，根据道路模拟位移信号对所述稳定杆总成试件10测试，再现了汽车稳定杆总成试件10道路行驶时的真实状况，从而可模拟汽车稳定杆总成试件10真实工作状态下的受力情况，有利于提高试验数据的准确性，为汽车稳定杆总成试件10的设计提供可靠的数据。
采集所述位移信号之后，所述稳定杆总成强度试验方法还包括：采集所述稳定杆总成试件10上所述橡胶支撑13位置处的温度信号；根据所述温度信号定义加热单元50内的温度。
具体地，在实际车辆上搭载温度传感器，采集连续试验工况下稳定杆总成试件10上橡胶支撑13处的温度信号，作为所述加热单元50中设置的温度控制信号，根据所述温度控制信号，将所述加热单元50中获得的温度信号传递回热风机形成闭环控制。这种根据实际车辆工况采集的温度，确定稳定杆总成试件10在加热单元50中的温度，能够确保被测的稳定杆总成试件10在试验过程中始终处于指定温度要求下。本实施例中，加热单元50可以采用2个加热罩，实施时也可以采用将2个加热罩合并为1个加热罩，但这样的加热罩增大了原有加热罩尺寸，使加热罩内温度场的均匀性下降，易导致温度难以控制和调整，造成实际温度与目标温度产生较大偏差。
所述油缸单元32非同步动作，从而驱动所述耦合杆35运动，以对所述稳定杆总成试件10加载，模拟汽车行驶中所述稳定杆总成试件10两侧的载荷变化。两个油缸单元32非同步动作，可真实的模拟汽车行驶中两侧的相位变化，综合覆盖了频率、载荷幅值、载荷均值等因素，能够模拟道路载荷。所述试验装置通过油缸单元32的一端通过导轨单元33与运动单元34连接，耦合杆35分别连接运动单元34的另一端及稳定杆总成试件10，耦合杆35与稳定杆总成试件10在连接时按照整车空间位置和角度安装，从而确保载荷通过耦合杆35传递到稳定杆总成试件10，这种组合加载能够有效地模拟实际车辆稳定杆总成试件10两端的运动轨迹，确保加载的准确性。这里，若使用一个油缸单元32加载，不如两个油缸单元32加载更自由和灵活，不能模拟出两个油缸单元32间相位的相对变化对稳定杆总成试件10载荷的变化影响。
综上，本发明将温度控制及道路模拟位移信号应用于稳定杆总成的强度试验验证中，并在试验装置中综合考虑副车架、耦合杆等周边试件的影响，优化加载稳定性，从而使装置试验极大的接近零件在整车的工作状态，又能压缩试验时间，兼具快速验证的功能，加快认可流程，提供了一种高效准确的稳定杆总成强度试验装置及试验方法。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。