一种汽车钢板弹簧试验系统的制作方法

本实用新型涉及一种汽车钢板弹簧试验系统，属于汽车零部件领域。

背景技术：

汽车钢板弹簧不仅能对路面不平度引起的冲击起到缓冲、减振作用，还兼导向和传递车轮与车架或车身之间的各种力和力矩的作用，因此它是汽车的一种关键部件，其性能直接影响到车辆的安全性、舒适性、操纵稳定性等多项性能。因此，汽车钢板弹簧试验一直是必做的关键试验项目之一。

目前的汽车钢板弹簧试验基本是按标准进行等幅的耐久等试验。这种试验方法存在安装方式、试验载荷、失效模式等与实车的相关性差的缺点，因此难以获得真实的汽车钢板弹簧疲劳寿命，并且试验设备调整困难，通用性差，难以用一台设备满足各种汽车钢板弹簧试验的需求。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种汽车钢板弹簧试验系统，可以解决传统试验方法安装方式、试验载荷、失效模式等与实车的相关性差的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种汽车钢板弹簧试验系统，其特征在于，包括：用于连接钢板弹簧两端的固定装置；用于对钢板弹簧中部施加作用力的作动器；以及，监测钢板弹簧位移变化的位移传感器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的汽车钢板弹簧试验系统，区别于普通钢板弹簧试验台架的钢板弹簧中间固定、两端自由滑动的传统方式，采用两端固定、中部施加作用力的方式，可以更好的模拟钢板弹簧在实车中的安装固定方式，而且改变了测试种类，传统方式采集的是钢板弹簧的应变力，生成的应变信号，而本实用新型利用中部施加作用力的方式，使钢板弹簧的中部产生位移，然后用位移传感器生成的位移信号来作为采集和迭代信号，比常用的应变信号采集更方便，精度更高。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述固定装置包括两个对应设置的板簧座，分别用于与所述钢板弹簧的两端连接。

进一步，其中一个所述板簧座具有连接所述钢板弹簧的板簧吊耳。

采用上述进一步方案的有益效果是钢板弹簧弯曲成弧形，利用板簧座连接其两端，其中一个板簧座是与钢板弹簧的一端固定连接，另一个板簧座通过板簧吊耳与钢板弹簧的一端铰接，通过上述连接方式来更好的模拟在钢板弹簧实车中的连接方式。

进一步，所述板簧吊耳为长条形，其一端用于与所述钢板弹簧铰接，另一端与所述板簧座铰接。

采用上述进一步方案的有益效果是当作动器施加作用力时，模拟实车载荷增大，钢板弹簧被压伸长，钢板弹簧的一端由于固定连接板簧座而位置不变，另一端以板簧吊耳的长度为半径绕对应的板簧座转动，从而完全模拟实车上钢板弹簧的受力及变形状态。

进一步，所述固定装置还包括底座，两个所述板簧座固定设置在所述底座上。

进一步，所述作动器下端具有可伸缩的作动臂，所述作动臂下端具有用于连接所述钢板弹簧中部的夹具。

采用上述进一步方案的有益效果是作动器通过作动臂对钢板弹簧中部施加作用力，由于作动臂下端通过夹具与钢板弹簧中部固定连接，在作动器控制作动臂伸长时，即可实行对钢板弹簧的施力，模拟钢板弹簧在实车上的受力，更好的进行钢板弹簧的性能测试。

进一步，所述作动器上端具有用于固定其位置的作动器底座。

进一步，所述作动臂下端通过球角轴承与所述夹具连接，所述作动器上端通过球角轴承与所述作动器底座连接。

采用上述进一步方案的有益效果是作动器的两端(作动器底座和作动臂)均装有球角轴承，在作动器加载时可以释放钢板弹簧水平方向自由度，使钢板弹簧的受力和形变更接近与在实车上的实际使用状态，保证检测的准确性，并可以提高精度。

进一步，还包括龙门架，所述龙门架包括两个竖直设置的竖梁以及水平设置在两个所述竖梁之间的横梁，所述作动器上端通过作动器底座固定连接在所述横梁下表面中部。

进一步，所述横梁的两端与两个所述竖梁的中上部同一高度处可拆卸连接，用以上下调节所述横梁的高度。

采用上述进一步方案的有益效果是通过横梁与竖梁的可拆卸连接，使龙门架的横梁高度可上下调节，控制作动器与钢板弹簧之间的距离，配合作动器的伸长施力，更好的模拟钢板弹簧在实车中的受力方式。

附图说明

图1为本实用新型汽车钢板弹簧试验系统的立体结构示意图；

图2为图1正视图；

图3为图1侧视图；

图4为图1俯视图；

图5为本实用新型汽车钢板弹簧试验系统的识别和迭代的流程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、作动器底座，2、作动器，3、作动臂，4、钢板弹簧，5、龙门架，51、竖梁，52、横梁，6、板簧吊耳，7、底座，8、板簧座，9、平台，10、夹具，11、球角轴承。

具体实施方式

以下对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1-4所示，本实用新型涉及一种汽车钢板弹簧试验系统，包括：用于连接钢板弹簧4两端的固定装置；用于对钢板弹簧4中部施加作用力的作动器2；以及，监测钢板弹簧4位移变化的位移传感器。

本实用新型的汽车钢板弹簧试验系统，区别于普通钢板弹簧试验台架的钢板弹簧4中间固定、两端自由滑动的传统方式，采用两端固定、中部施加作用力的方式，可以更好的模拟钢板弹簧4在实车中的安装固定方式，而且改变了测试种类，传统方式采集的是钢板弹簧4的应变力，生成的应变信号，而本实用新型利用中部施加作用力的方式，使钢板弹簧4的中部产生位移，然后用位移传感器生成的位移信号来作为采集和迭代信号，比常用的应变信号采集更方便，精度更高，可以解决传统试验方法安装方式、试验载荷、失效模式等与实车的相关性差的问题。

在钢板弹簧4中心位置上连接位移传感器，用于测量钢板弹簧4受力弯曲时的位移量，并将检测结果通过数据连线传递给主控机中进行分析处理。现有技术通常采用的是应变传感器，本实用新型将应变传感器替换为位移传感器，与其配套的数据连线以及主控机等相关数据传输和处理设备均采用本领域常规的仪器。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述固定装置包括两个对应设置的板簧座8，分别用于与所述钢板弹簧4的两端连接。

更加具体的，可以将钢板弹簧4的两端直接分别固定到两个板簧座8上，这样也可以进行钢板弹簧4的性能测试，但是，两端均固定不动的连接方式和钢板弹簧4在实车中连接方式不同，对应的受力形变也会有区别，对试验结果会有影响，导致误差的产生，影响试验数据的准确性。

所以，比较好的连接方式是，一个所述板簧座8与钢板弹簧4的一端通过某个部件铰接，有一些可以发生转动并位移的预设结构，更好的模拟钢板弹簧4在实车中的连接方式，另一个板簧座8与钢板弹簧4的另一端固定连接。

具体的，其中一个所述板簧座8具有连接所述钢板弹簧4的板簧吊耳6。钢板弹簧4向上弯曲成弧形，所述板簧吊耳6为长条形，其一端用于与所述钢板弹簧4的一端铰接，另一端与所述板簧座8铰接。当作动器2施加作用力时，模拟实车载荷增大，钢板弹簧4被压伸长，钢板弹簧4的另一端由于固定连接板簧座8而位置不变，其一端以板簧吊耳6的长度为半径绕对应的板簧座8转动，从而完全模拟实车上钢板弹簧4的受力及变形状态。

板簧座8的具体结构可以包括下部的平板、固定于平板上的两个竖板及两个竖板之间固定轴。其中一个板簧座8的固定轴上套接有板簧吊耳6的一端，板簧吊耳6与该板簧座8之间是可沿钢板弹簧4被压缩位移方向转动的铰接，而钢板弹簧4的一端与板簧吊耳6的另一端也是类似设置轴并套接的铰接方式，另一端则直接固定连接至对应板簧座8的固定轴上，这样在钢板弹簧4被下压时，钢板弹簧4的一端会向远离另一端的方向通过板簧吊耳6绕对应的板簧座8转动，完全模拟实车上钢板弹簧4的受力及变形状态。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述固定装置还包括底座7，两个所述板簧座8固定设置在所述底座7上。底座7具体可以放置在平台9上的H钢，H钢横向放置，即截面呈工字形，上表面的两侧分别设置一排螺孔，板簧座8下端两侧设置对应的条形孔，通过螺栓进行固定连接。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述作动器2下端具有可伸缩的作动臂3，所述作动臂3下端具有用于连接所述钢板弹簧4中部的夹具10。作动器2整体基本上是竖直设置，通过作动臂3对钢板弹簧4中部施加作用力，由于作动臂3下端通过夹具10与钢板弹簧4中部固定连接，在作动器2控制作动臂3伸长时，即可实行对钢板弹簧4的施力，模拟钢板弹簧4在实车上的受力，更好的进行钢板弹簧4的性能测试。作动臂3与夹具10之间可以安装力传感器，除了对钢板弹簧4位移量进行检测外，还可以对作动器2施加的作用力进行二次检测，相关的测试数据也汇入主控机进行分析处理。

夹具10的具体结构可以包括上下两块夹板，分别位于钢板弹簧4中部的上方和下方，并通过螺栓将两块夹板固定连接，并夹紧中间的钢板弹簧4。具体的，夹板可以是长方形或正方形，其四个角处设置螺栓。

对应的，所述作动器2上端具有用于固定其位置的作动器底座1。作动器底座1可以是一个平板，与上方的固定结构通过螺栓固定连接，从而固定作动器2的位置。

更进一步的，所述作动臂3下端通过球角轴承11与所述夹具10连接，所述作动器2上端通过球角轴承11与所述作动器底座1连接。作动器2的两端(作动器底座1和作动臂3)均装有球角轴承11，在作动器2加载时可以释放钢板弹簧4水平方向自由度，使钢板弹簧4的受力和形变更接近与在实车上的实际使用状态，保证检测的准确性，并可以提高精度。

球角轴承11的具体结构可以是由一个轴和一个套筒组成，套筒分别固定设置在作动臂3下端和作动器2上端，轴架设在夹具10和作动器底座1上。更具体的，夹具10上表面两侧分别固定设置下竖立板，下竖立板上端之间固定有轴，作动臂3下端的套筒可转动的套在该轴上；作动器底座1下表面两侧分别设置上竖立板，上竖立板下端之间固定有轴，作动器2上端的套筒可转动的套在该轴上。在作动器2施力使钢板弹簧4的一端通过板簧吊耳6偏移时，球角轴承11的轴和套筒可以发生相对转动，作动器2及作动臂3可以发生偏移，不在是严格的竖直状态，从而释放钢板弹簧4水平方向自由度，可以使钢板弹簧4顺利进行位移。

除此以外，作动器2还需要将位置固定住，即需要有结构来固定住作动器底座1，具体的，本实用新型汽车钢板弹簧试验系统还包括龙门架5，所述龙门架5包括两个竖直设置的竖梁51以及水平设置在两个所述竖梁51之间的横梁52，所述作动器2上端通过作动器底座1竖直固定连接在所述横梁52下表面中部。

更为优选的是，如果横梁52的位置固定不能调节，那可能会出现作动器2的施力范围与测试要求出现偏差没办法再进行调节的问题，所以，本实用新型将横梁52设计成可上下调节高度的方式，具体是，所述横梁52的两端与两个所述竖梁51的中上部同一高度处可拆卸连接，用以上下调节所述横梁52的高度。通过横梁52与竖梁51的可拆卸连接，使龙门架5的横梁52高度可上下调节，控制作动器2与钢板弹簧4之间的距离，配合作动器2的伸长施力，更好的模拟钢板弹簧4在实车中的受力方式。

具体的，可以在竖梁51的中上部设置上下排列的螺孔，在横梁52的两端分别设置螺孔，然后通过螺栓将横梁52的两端固定到竖梁51上的对应高度处，保证横梁52水平的同时，还可以对横梁52的高度进行上下调节。而且竖梁51的底部可以与底座7一样，一起固定到平台9上，平台9可以是铁制的平台，竖梁51和底座7通过设置螺孔和螺栓固定到平台9上。

针对汽车的零部件及零部件台架疲劳寿命试验，要获得被试件可靠的疲劳寿命值和准确的实效模式，有两个方面非常重要。一是要模拟被试件在实车的安装方式，二是要模拟实车的受力方式。本实用新型的汽车钢板弹簧试验系统从这两个方面着手进行改进。

钢板弹簧4的固定方式：钢板弹簧4的两端采用模拟实车的固定方式，一端采用板簧座8固定，另一端通过板簧吊耳6与板簧座8连接。区别于普通钢板弹簧4试验台架的，钢板弹簧4中间固定两端自由滑动的传统方法。

钢板弹簧4的加载方式：作动器2两端装有球角轴承11，加载时可以释放钢板弹簧4水平方向自由度；而对应的加载信号也采用位移信号作为采集和迭代信号，比常用的应变信号采集更方便，精度更高。

本实用新型汽车钢板弹簧试验系统对钢板弹簧4进行试验的过程如下：

道路模拟试验：在车辆钢板弹簧4中心位置上连接位移传感器，在试验场整车满载状态下采集钢板弹簧4的位移响应信号。对位移响应信号应进行编辑处理，得到位移的目标信号。在钢板弹簧试验系统上对位移目标信号进行迭代，得到能够复现位移目标信号的驱动信号，以此驱动信号循环驱动试验系统进行汽车钢板弹簧道路模拟试验(如图5所示)。

1)道路谱采集：在钢板弹簧4中心位置安装位移传感器，中心位置位移行程较大，能确保采集到较高精度的位移响应信号。车辆在试验场按行驶规范规定的路面和车速行驶，同时采集钢板弹簧4的位移响应信号，采集完成后，把采集的位移响应信号导入主控机中进行分析处理；

2)获取目标信号：对采集到的位移响应信号进行重新采样、低通滤波等处理，剔除过渡路面，截取幅值较大的路面(如石块路、比利时路等)响应信号，作为迭代的目标信号；

3)试验系统搭建：采集完成后，把钢板弹簧4从车上拆下来，保持装夹方式、位移传感器、数据连线等与试验场采集时的一致，安装到试验系统中，作动器2把钢板弹簧4压到与试验场采集信号时同样的静载位置。作动器2两端(作动器底座1和作动臂3)装有球角轴承11，加载时可以释放钢板弹簧4水平方向自由度；

4)试验系统识别：如图5所示，通过设置起止频率、时间长度、振幅，等参数，生成白噪声信号，并以此信号驱动试验系统的作动器2，同时采集钢板弹簧4的识别位移响应信号，该信号和白噪声信号计算得到系统的频响函数和逆频响函数；

5)目标信号迭代：由逆频响函数和目标信号，通过卷积运算得到初次驱动信号，以初次驱动信号驱动作动器2，得到台架位移响应信号，计算目标信号和台架位移响应信号之间的误差，如果误差在可接受的范围内则结束迭代过程，如果误差不能接受，则用误差修正上次驱动信号得到新驱动信号，再以新驱动信号驱动作动器2，得到台架位移响应信号及其与目标信号的误差……通过迭代逐渐修正驱动信号，直到台架位移响应信号和目标信号之间误差到可以接受为止，此时的驱动信号即是最终驱动信号。

由此可以进行对钢板弹簧4的国标行标等常规试验：还可以完成标准要求的各种钢板弹簧4的刚度、疲劳耐久等试验项目。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。