车架台架疲劳试验方法研究
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摩托车疲劳耐久台架试验与寿命预测研究摘要:疲劳付久性是直接影响摩托车行驶安全的重要性能,摩托车生产企业非常有必要针对每款新车开展疲劳而寸久性试验以某款摩托车为例,进行路谱采集和疲劳耐久试验,采集车架上某关键邵位的应变监刚信号,探索采用一曲线和线性累积损伤理论对车架寿命进行预测一通过试验表明台架叶久试验相比道路耐久试验更高效、更安全,为摩托车的疲劳付久试验和车架的优化设计提供了参考依据。
关键词:现状;特点及功能;设计总结引言:随着人类环境保护意识的增强及国家倡导的节能减排措施的实施,摩托车发动机的经济性及排放性已成为各摩托车厂家互相竞争的重要技术指标。
电子控制燃油喷射技术以其良好的经济性和排放性成为改造传统化油器式发动机以满足越来越严格的排放法规的首选技术方案。
一、国内外双前轮车辆的现状调研随着改革开放的深入进行,特别是我国加入世界贸易组织以来,我国的汽车、摩托车工业都有了长足的发展。
经过近半个多世纪的发展,我国已成为世界摩托车生产大国。
据公安部交通管理局统计,截至2008年底,我国机动车保有量接近1.7亿辆。
其中,汽车大约6467万辆,摩托车约8953万辆。
由于汽车、摩托车工业的飞速发展,我国石油等能源的消耗量剧增。
2000年我国进口原油8000万吨,2010年将进口1.5亿吨,国家能源安全面临严峻挑战。
进入21世纪以来,人类社会并不安宁,能源安全问题成为发展经济时首先考虑的重要问题,因此石油资源已经成为我国经济建设的战略资源。
与此同时,机动车保有量的增加特别是排放较差的摩托车的增加对我国日益恶化的大气环境造成了极大的压力。
正因为此,国内许多大中城市开始禁止或限制摩托车上牌、上路。
同时,世界各国和地区针对摩托车排放的标准不断提高,也影响到国产摩托车的出口。
如果摩托车排放及经济性差的问题得不到很好的解决,这将影响到我国摩托车产品的国际竞争力和摩托车工业的良性发展。
因此研究开发油耗低、排放好的摩托车发动机,既符合我国经济建设的长远战略利益,同时还可以降低摩托车对环境的污染以及激活、扩大摩托车的市场。
摘要车身是汽车的主要承载部分,是乘员的活动空间和货物的存放空间,对于承载式车身而言是悬架部件、底盘部件和车身附件的安装基础,也是承受各种交变载荷的关键部分,因此车身的结构性能十分重要。
目前车身强度的评价基本上都是建立在台架试验和道路试验相结合的基础上的。
其中台架试验方法及评价体系没有统一的规范,都是汽车企业经过多年的积累自行制定的,属于企业的内部规范和核心机密。
所以形成符合企业自身实际情况的车身强度台架疲劳试验方法和评价体系对企业开发新的车型是非常必要的。
本文研究的目的就是通过比较某微型汽车车身台架试验应力分布趋势和疲劳寿命分析总结出关于车身强度台架试验方法的一些规律和结论,从而指导汽车车身台架试验方法和评价体系的建立。
本文研究的整个技术路线是:通过多体动力学软件ADAMS将施加在悬架上的载荷等效到车身上;将其作为有限元分析的边界条件计算出车身的应力分布和疲劳寿命;根据计算结果进行实际应变测量;比较台架试验和计算分析得到的车身应力分布趋势和疲劳寿命,得出关于车身强度台架试验方法的一些规律和结论。
通过本文的研究,总结出了车身强度台架试验方法中关于中车身夹持的位置、载荷施加的方式、载荷施加的大小和载荷施加的频率等核心问题一些规律和结论,对车身强度台架试验方法和评价体系的建立有一定指导意义。
关键词:车身,有限元,试验方法,应力,疲劳寿命ABSTRACTBody is the most important component to support the vehicle,and it is the base of the suspension,chassis and accessories.Meanwhile,it is the key component of enduring the alternating load.So the intension of body is very important.At present, the estimate methods of body intension are bench test and road test.However,there have no unitive criterion,and the test methods were established by automobile manufactures with abundant experience and longtime accumulation.Therefore, establishing the own test methods of body intension is necessary to development of new vehicle for automobile manufactures.The purpose of this paper is to draw some conclusion about two body bench test methods by comparing the simulation results of bench tests and directs the establishment of the test method.In the paper,first,the author calculate the load of suspension to the body by multi-body-dynamic software ADAMS;then calculate the stress contours and fatigue of body;calculate the stress contours and fatigue of body; finally compare the simulation results between two bench tests and draw conclusion of test method.From the research,a few important regulation and conclusion about constrain location,load distribution,value and frequency of body intension bench methods.It is benefit to establish body intension test and evaluating system.Keywords:Finite Element Method,Body,Test Method,Stress,Fatigue1绪论1绪论随着中国改革开放的不断深入开展,汽车行业已经成为我国的支柱行业之一,新近公布的汽车产业政策提出:我国汽车行业的近期目标是在2010年前使我国成为世界主要汽车制造国,汽车产品满足国内市场大部分需求并批量进入国际市场。
试验时间要求:试验工程师:1 小时:72试验员:2 小时:134车辆/台架使用小时:5601、应用标准该标准的目的在于定义试验步骤,使用的设备以及使用块疲劳程序完全悬挂(前或后)批准的目标(继续)变更日期说明—95.12 第一版—新一拟定符合技术备忘录—97.12 第二版—更新了内容并增加了H1—99.12 第三版—在“应用标准”下增加了注释,修改了表A和表B中的值—01.04 第四版—修订了试验的时间要求P2 应用标准(继续)注:该规定的试验有降低有效性(~80%)相当于“高速之字形路线车辆上”或“之字形路线台架模拟”注重悬挂的释放与其他试验相比,试验时间更短(—10天替代60天)它采用的是:注重具体零件/设计用试验说明对比的初始项目开发阶段。
2.参考7-G0030 试验内容的有效性(PGE)0.00101 带有规定力矩螺纹紧固器的上紧(PME)0.00101 悬挂总成标准(PME)7-F5250 车辆悬挂的衬套和衬垫(PME)7-F6050 麦弗逊悬挂减振器—反应检查和台架试验(PME)7-F6150 悬挂的一般减振器(非结构减振器)(PME)7-F6250 阻尼块(PME)7-F6550 螺旋弹簧(PME)7-F5550 钢板弹簧(PME)7-F5150 球连接的特性(PME)7-F6200 上端减振器安装/连接衬垫3.试验设备●三轴疲劳试验台,MTS型完全用控制电器●T-RACMTS型控制信号管理的编程器●专用的486计算机●车辆底盘模型,模拟悬挂连接或者(如果是严格目的)车身的部分●6频道记录仪注:可以用相同的设备替代,但其特性必须等于或超过所替设备的性能P4 5 试验零件的重要性/有效性评价试验有效性的零件的权及特性零件类型有效性%(A) 权影响试验有效性零件主要特性最小制制造等级有效0.09 横架,底盘子材料、尺寸 C有效0.09材料、尺寸 C有效0.05 完全支柱材料、尺寸 C有效0.05 减振器材料、性能 C有效0.09 阻尼块材料、性能 C有效0.09 衬套材料、性能 C有效0.09 稳定杆材料、性能 C有效0.05 球连接材料、性能 C有效0.05 衬垫材料、性能 C有效0.09 支柱,转向横拉杆材料、性能 C有效0.09 减振器连接衬垫材料、性能 C有效0.08 螺旋弹簧、钢板弹簧材料、性能 C有效0.09 螺纹紧固器材料 C试验零件的有效位(%)=∑(A×B)=注:对于每一个零件,标准7-G0030中指明了评价三个不同等级的有效性%P5 6 基本操作6.1 得到设计技术文件(轴上重量、最大轨迹、悬挂移动、图纸或螺纹连接的标准上紧力矩)最新的总成图,并在试验内容名称中输入这些数据。
NO.491简校坚吴孝曦李涤尘肖文建减速器总成是电动汽车动力总成的重要部件。
在研究减速器总成结构和疲劳试验方法的基础上,基于原有的机械式变速器试验台架。
选配了驱动电机模拟电源,开发了CAN通信接口和相关测控软件,搭建了驱动电机+减速器动力总成的疲劳试验台架,成功进行了某型电动汽车减速器总成的疲劳试验。
试验结果表明:技改后的台架运行稳定可靠,能够满足电动汽车减速器总成的疲劳试验要求。
0 引言目前国内外电动汽车动力总成一般采用驱动电机与减速器总成直接连接的方式。
其优点是结构紧凑、布置灵活、传动效率较高、振动小、噪声低。
减速器总成将减速器与差速器集成一个整体,通过两个半轴来驱动车轮。
减速器总成作为电动汽车动力总成的重要部件。
关系到电动汽车的动力性、可靠性和经济性,因此汽车主机厂和零部件企业都很重视减速器总成的疲劳试验。
文中在对减速器总成结构和疲劳试验方法研究的基础上,基于原有的机械式变速器试验台架,选配了动力电池模拟电源。
开发了CAN通信接口和相关测控软件,搭建了驱动电机+减速器动力总成的疲劳试验台架。
成功进行了某型电动汽车减速器总成的疲劳试验。
1 .电动汽车减速器总成的结构从结构上看,减速器总成就是不带选换挡机构的机械式变速器。
传统的机械式变速器(匹配内燃机)其输入转速一般不大于8000r/min,而电动汽车减速器(匹配电机)其最大输入转速国产的达到12000r/min,国外产品为14000~16000r/rain_2]。
由于电动汽车驱动电机的高效工作区间相对宽泛,因此减速器总成通常为固定速比一级或二级的减速器。
减速器传动比i的选择。
可根据汽车最高行驶车速和驱动电机最高转速计算最大传动比i,根据汽车最大爬坡度和驱动电机最大扭矩计算最小传动比i,,满足i,≤i≤i,一般i=7~Il J。
电动汽车要求减速器具有较大的传动比。
综合平衡最高车速、加速时间、最大爬坡度、续驶里程、经济性等方面。
如果采用传统乘用车上的单级减速器,会因为从动齿轮齿数过多导致直径尺寸过大。
汽车底盘车架的疲劳寿命预测方法研究随着汽车行业的发展,人们对汽车的安全性和可靠性要求越来越高。
汽车底盘车架作为汽车的支撑结构,承受着车身的重量和各种道路荷载。
由于长期的使用和恶劣的环境影响,底盘车架很容易出现疲劳断裂的问题,可能会导致严重的交通事故。
因此,研究底盘车架的疲劳寿命预测方法是非常重要的。
底盘车架的疲劳寿命是指在特定载荷条件下的使用寿命,可以通过实验和数值模拟来研究。
实验方法是通过在试验台架上对车架进行长期的循环加载,以模拟实际道路载荷。
然而,实验方法费时费力,并且需要大量的资源来完成。
因此,研究人员开始尝试使用数值模拟方法来预测车架的疲劳寿命。
数值模拟方法是利用计算机软件对车架进行虚拟加载和疲劳分析。
首先,需要建立一个逼真的车架有限元模型,包括车架的几何形状和材料特性。
然后,将实际道路载荷转化为计算机可接受的载荷,并对车架施加这些载荷。
接下来,通过疲劳分析软件来计算车架的寿命,并评估是否存在疲劳断裂的风险。
建立准确可靠的有限元模型是进行数值模拟预测的关键。
模型的几何形状和材料特性需要精确地描述车架的实际情况。
同时,模型的网格密度也需要合理选择,不仅要保证计算结果的准确性,还要提高计算效率。
在数据采集方面,可以利用三维扫描仪来获取车架的准确几何信息,然后利用材料测试仪来测试材料的力学特性。
通过这些数据,可以建立一个逼真的有限元模型,并用于后续的疲劳预测。
在进行虚拟加载和疲劳分析时,选择合适的载荷也是非常重要的。
实际道路上的载荷是多个因素共同作用的结果,包括路况、驾驶习惯、车辆负载等。
因此,需要对这些因素进行系统的分析和统计,得到一个能够完整表征实际道路载荷的模型。
同时,还需要考虑到车架在不同部位的受力差异,以及材料的强度和疲劳特性对疲劳寿命的影响。
在进行疲劳寿命预测时,可以使用传统的疲劳分析方法,如应力寿命法和局部应力法。
这些方法通过计算车架上各个部位的应力情况,然后结合材料的疲劳特性曲线,得到车架的疲劳寿命。
轿车悬架台架多轴疲劳试验载荷开发轿车悬架台架多轴疲劳试验载荷开发随着车辆越来越普及,对汽车的性能和质量的要求更加严格,因此汽车零部件的研发、测试和验证工作变得非常重要。
汽车悬架作为车身结构中一个极其重要而核心的组成部分,其安全性及稳定性是非常重要的。
因此,对悬架进行疲劳试验至关重要。
本文将结合实际项目介绍如何开发轿车悬架台架多轴疲劳试验载荷。
首先,我们需要了解悬架的结构和功能。
悬架的主要作用是吸收车辆行驶时产生的震动,提升车辆的舒适性和行驶稳定性。
悬架由弹簧、减震器、防护装置、支持结构等组成。
因为悬架在车辆行驶过程中会承受不同方向的载荷,因此我们需要开发多轴疲劳试验载荷。
其次,对于悬架的疲劳试验,我们需要选用适当的试验台架设备。
通常情况下,悬架的疲劳试验是通过进口的电液伺服多轴台架进行试验。
在试验过程中,我们需要测量和记录悬架各个部件的变形和开裂情况,同时还需要进行悬架的寿命分析。
最后,我们需要根据不同的实际工况和使用环境来设计不同的试验载荷。
例如,城市道路和高速公路的路面情况是不一样的,在进行悬架疲劳试验时,需要考虑这些不同环境下车辆的实际工况。
在实际项目中,我们根据国家、行业标准和车厂要求,对不同的悬架进行了多轴疲劳试验,并对试验结果进行了统计和分析,最终实现了对悬架试验验收的目标,为客户提供了稳定、安全、舒适的悬架产品。
总之,轿车悬架台架多轴疲劳试验载荷的开发是一个非常复杂的过程。
在实际项目中,我们需要根据实际情况,选用适当的试验设备,并根据不同的环境需求,设计不同的试验载荷。
通过这样的试验能够为客户提供更为稳健的悬架产品,提高汽车行驶的安全性和舒适性,同时保证车辆的良好品质和可靠性。
除了选用适当的试验设备和设计不同的试验载荷外,还需要考虑悬架的结构和材料。
随着汽车技术的不断发展和更新换代,悬架材料也在不断升级。
为了更好地进行悬架多轴疲劳试验,必须深入了解不同材料的物理性能以及它们在不同环境中的表现。
自行车架垂直力疲劳试验自行车架的垂直力疲劳试验是为了评估自行车架在长期使用过程中所承受的垂直载荷能力和疲劳寿命。
这种试验通常涉及将垂直载荷施加到自行车架上,以模拟骑行过程中的垂直冲击和负载。
以下是从多个角度全面回答这个问题:1. 试验目的和意义,垂直力疲劳试验旨在评估自行车架在长期使用中的耐久性能,以确保其在各种路况和骑行条件下的安全可靠性。
通过这项试验,制造商可以了解自行车架的疲劳极限,从而改进设计和材料选择,提高产品质量。
2. 试验过程,在试验中,通常会使用专门设计的设备或测试台来施加垂直载荷到自行车架上,可以通过液压系统或其他机械装置来实现。
载荷的大小和频率会根据标准规范或制造商的要求进行设定,常见的载荷包括静载荷和动载荷。
试验过程中会记录自行车架的变形情况、应力分布以及试验时间等数据。
3. 试验标准和规范,垂直力疲劳试验通常会遵循国际标准或行业规范,例如ISO 4210-6:2014《自行车-安全要求和试验方法-第6部分,框架和前叉的疲劳试验》。
这些标准规定了试验的载荷类型、大小、试验持续时间、试验样品的数量等具体要求,以确保试验结果的可比性和可靠性。
4. 数据分析和结果评估,试验完成后,会对试验数据进行分析和评估。
通过分析自行车架的应力应变情况、变形程度以及疲劳寿命等参数,可以得出自行车架在垂直载荷下的性能表现和耐久性评估结果。
5. 质量控制和改进,试验结果可以为制造商提供重要的参考信息,帮助他们进行产品质量控制和改进。
通过了解自行车架的疲劳极限和性能表现,制造商可以优化材料选择、结构设计和生产工艺,提高自行车架的质量和可靠性。
总之,自行车架的垂直力疲劳试验是一项重要的评估手段,可以帮助制造商确保其产品在长期使用中具有良好的耐久性能和安全性能。
通过严格遵循试验标准和规范,以及对试验结果的深入分析和评估,可以不断改进自行车架的设计和质量,满足消费者对高品质自行车产品的需求。
第一作者:汤科,男,1983年生,高级工程师,现从事汽车测试技术研究工作。
图1 某款轻型卡⻋的边梁式⻋架纵梁为槽型不等⾼断⾯梁,由于纵梁中部受到完全⼒矩最⼤,故中部断⾯⾼度最⼤,由此向两端断⾯⾼度则逐渐减小。
这样分布使得应⼒分布较为均匀,同时减小了⻋图2 ⻋架有限元模型3.2 ⻋架仿真分析基于上述有限元模型,对轻卡⻋架进⾏了静⼒学仿真分析,仿真结果显⽰⻋架第五横梁与纵梁交接处等效应⼒图3 ⻋架有限元分析结果⻋架试验台设计及试验⽅法研究为了模拟汽⻋⾏驶过程中⻋架扭转状态,设计⻋架扭转疲劳耐久静态试台,对⻋架进⾏疲劳试验。
试验台组成⻋架扭转疲劳耐久试验台的组成包括:伺服电缸、桥铰接⽀座、⻋架、货厢、配重块、后桥固定座、应变⽚以及控制伺服电缸的运动控制器。
⻋架测试试验台如图4、图4 ⻋架扭转疲劳耐久试验台机械结构三维图.伺服电缸 .前桥铰接⽀座 .应变⽚ .⻋架 .货厢.后桥固定座 .配重块图5 ⻋架扭转疲劳耐久试验台实物图汽⻋⻋架前桥安装点固定⽅式采取铰接⽅式,后桥安装点固定⽅式与横梁刚性连接。
⻋架上装载货箱,载荷负4.5 t。
伺服电机通过铰接⽅式与夹具连接,使前轴与⻋架平⾯形成不同的⻆度α。
运动控制器控制伺服电缸,带动⻋架运⾏,同时根据. All Rights Reserved.代替台架试验,为汽⻋⻋架的设计与优化提供理论依据参考⽂献王正超,赵东伟,尹怀仙.基于近似模型的城市客⻋⻋架轻量化设计研究[J].机械制造与⾃动化,2020,49(05):169-171+187.李韶华,张兵,冯桂珍.重型载货汽⻋柔性⻋架的轻量化研究[J].机械设计图6 ⻋架扭转⽰意图图7 ⻋架加载⽰意图图8 应变花粘贴位置《专⽤汽⻋》 测试结果分析及总结在⻋架进⾏扭转疲劳试验测试过程中,进⾏8试后出现第五横梁开裂。
在相同条件下,台架测试的应⼒值。
摩托车车架台架实验载荷的确定及疲劳寿命探讨摘要:摩托车车架作为整车的骨架部件,其结构直接影响摩托车的整体强度和寿命,设计规格确定前必须经过长时间的道路试验验证。
总之,通过本文的研究,较好的表明了摩托车车架在实际使用过程中的真实工作情况,为企业储备了摩托车车架有限元模型和相关试验数据。
找出了车架某些薄弱环节,研究了疲劳寿命预估的问题,为企业解决市场问题提供了一些思路和方法。
同时也为进一步研究车架轻量化设计的工程应用奠定了基础,为改进结构设计提供了依据。
另外,本文对有限元分析技术在摩托车疲劳寿命领域的实际应用进行了有益的尝试。
关键词:摩托车;有限元法;分析引言:我国自从年成功仿制了型三轮摩托车,揭开摩托车生产的历史以来,摩托车工业发展是快速和迅猛的。
尤其是近年来,伴随着我国经济的持续高速增长,以重庆、广东和江浙三大板块为代表的摩托车工业得到了迅速的发展,己经成为我国国民经济的重要组成部分。
目前我国的摩托车产量已经超过日本,成为世界第一摩托车生产大国。
然而,我们应该清醒的看到我国虽然已经是摩托车生产大国,但却不是摩托车生产强国,在摩托车设计与制造的关键技术方面与发达国家相比还存在着较大的差距。
一、有限元法概述有限元分析,是工程技术领域进行科学计算的极为重要的方法之一,它是一种很有效的数值计算方法,能对工程实际中的几何形状不规则、受力和约束复杂的各种工程结构进行变形分析,应力分析和动态分析,这是传统的经验设计方法无法做到的。
“有限元法”这个名称,在年第一次出现在的一篇平面弹性问题的论文中。
随着有限元分析软件程序的诞生以及计算机技术的飞速发展,如今,有限元法已经被广泛的应用于固体力学、流体力学、热学、电磁学、声学等各个领域。
有限元分析方法能求解由杆、梁、板、壳、块体等各类单元构成的各类弹性、塑性或弹塑性问题,包括线性和非线性、静力和动力问题能求解各类场分布问题,例如流体场、温度场、电磁场等的稳态和瞬态问题还能求解水流管路、电路、润滑、噪声以及固体、流体、温度相互作用的问题。
126AUTO TIMEMANUFACTURING AND PROCESS | 制造与工艺基于FEMFAT 的某牵引车车架台架疲劳分析刘尧 梁海波 刘成虎 张善玉 叶吉丽东风商用车技术中心 湖北省武汉市 430056摘 要: 本文针对某牵引车车架在台架试验中出现的纵梁局部孔位处开裂的问题进行分析,结合台架试验以及仿真分析结果,提出优化方案。
首先根据有限元理论以及台架试验的边界条件建立了车架台架的有限元模型,并且对台架试验运行过程进行静强度分析,经过电测对标确认了模型的精度。
然后根据疲劳分析理论、材料的疲劳试验结果,在FEMFAT 软件中建立相应的材料参数以及载荷谱,进行疲劳仿真分析,对台架试验出现的开裂情况进行了复现。
针对开裂故障提出工艺优化办法,在后续台架试验中进行验证。
关键词:牵引车 车架 台架试验 疲劳分析1 引言车架作为牵引车的重要承载总成,其可靠性成为体现整车质量的重要方面。
近年来越来越多的研究已经不满足于对车架的静强度分析和优化设计,开始转向对车架具体工况下的疲劳分析。
本文针对车架的台架试验建立有限元模型,根据材料的疲劳参数以及特定的时间载荷序列,利用FEMFAT 软件进行疲劳仿真分析,最终得到了与台架试验中较为吻合的失效部位。
2 建立车架台架有限元模型某牵引车整车驱动形式为6X4,车架总长度6901mm,前部宽度1080mm,后部宽度850mm,总质量约为865kg,车架板材类零件的材料为DL 系列的热轧钢板,车架前端大铸件采用球铁材料。
前处理采用hypermesh 软件,2D 网格单元尺寸为10mm,3D 网格采用四面体,由于该模型后续用于疲劳分析,所有纵梁孔位采用双washer 的形式划分网格。
车架总成中板材类型的零件的网格采用PSHELL 单元,铸件零件的网格采用PSOLID 单元,建立车架的有限元模型。
3 车架台架试验静强度分析与电测对标对已经建立的车架台架试验的有限元模型进行静强度计算,采用Optistrcut 进行求解分析。
试验时间要求:试验工程师:1 小时:72试验员:2 小时:134车辆/台架使用小时:5601、应用标准该标准的目的在于定义试验步骤,使用的设备以及使用块疲劳程序完全悬挂(前或后)批准的目标(继续)变更日期说明—95.12 第一版—新一拟定符合技术备忘录—97.12 第二版—更新了内容并增加了H1—99.12 第三版—在“应用标准”下增加了注释,修改了表A和表B中的值—01.04 第四版—修订了试验的时间要求P2 应用标准(继续)注:该规定的试验有降低有效性(~80%)相当于“高速之字形路线车辆上”或“之字形路线台架模拟”注重悬挂的释放与其他试验相比,试验时间更短(—10天替代60天)它采用的是:注重具体零件/设计用试验说明对比的初始项目开发阶段。
2.参考7-G0030 试验内容的有效性(PGE)0.00101 带有规定力矩螺纹紧固器的上紧(PME)0.00101 悬挂总成标准(PME)7-F5250 车辆悬挂的衬套和衬垫(PME)7-F6050 麦弗逊悬挂减振器—反应检查和台架试验(PME)7-F6150 悬挂的一般减振器(非结构减振器)(PME)7-F6250 阻尼块(PME)7-F6550 螺旋弹簧(PME)7-F5550 钢板弹簧(PME)7-F5150 球连接的特性(PME)7-F6200 上端减振器安装/连接衬垫3.试验设备●三轴疲劳试验台,MTS型完全用控制电器●T-RACMTS型控制信号管理的编程器●专用的486计算机●车辆底盘模型,模拟悬挂连接或者(如果是严格目的)车身的部分●6频道记录仪注:可以用相同的设备替代,但其特性必须等于或超过所替设备的性能P4 5 试验零件的重要性/有效性评价试验有效性的零件的权及特性零件类型有效性%(A) 权影响试验有效性零件主要特性最小制制造等级有效0.09 横架,底盘子材料、尺寸 C有效0.09材料、尺寸 C有效0.05 完全支柱材料、尺寸 C有效0.05 减振器材料、性能 C有效0.09 阻尼块材料、性能 C有效0.09 衬套材料、性能 C有效0.09 稳定杆材料、性能 C有效0.05 球连接材料、性能 C有效0.05 衬垫材料、性能 C有效0.09 支柱,转向横拉杆材料、性能 C有效0.09 减振器连接衬垫材料、性能 C有效0.08 螺旋弹簧、钢板弹簧材料、性能 C有效0.09 螺纹紧固器材料 C试验零件的有效位(%)=∑(A×B)=注:对于每一个零件,标准7-G0030中指明了评价三个不同等级的有效性%P5 6 基本操作6.1 得到设计技术文件(轴上重量、最大轨迹、悬挂移动、图纸或螺纹连接的标准上紧力矩)最新的总成图,并在试验内容名称中输入这些数据。
车架台架疲劳试验方法研究
作者:徐文雅申娟胡宏
来源:《时代汽车》2016年第08期
摘要:常规的车架台架疲劳试验方法主要是单独考核车架的弯曲疲劳及扭转疲劳,随着汽车行业对台架道路模拟的重视,对车架疲劳试验提出了新的要求。
本文介绍了几种主要的车架台架疲劳试验方法,并对比了几种试验
方法的优劣性。
关键词:车架;疲劳试验;道路模拟试验
1 引言
车架作为汽车各总成的安装基体,需承受各总成及货物的质量。
在汽车行驶过程中,车架还承受了十分复杂的动载荷。
为了应对节能减排的要求,车架这一主要零部件被选为重要的轻量化对象。
在这种情况下,对车架的精细化设计和精准的耐久可靠性考核显得至关重要。
常规的车架台架疲劳试验方法主要是单独考核车架的弯曲疲劳及扭转疲劳,随着汽车行业对台架道路模拟的重视,对车架疲劳试验提出了新的要求。
本文介绍了几种主要的车架台架疲劳试验方法,并对比了几种试验方法的优劣性。
2 常规的车架弯扭疲劳试验
对车架进行受力分析,安装在车架上的各总成质量及车厢里的货物质量使车架主要承受弯曲载荷产生弯曲变形。
而在汽车行驶过程中,路面的不平度使车架主要承受扭转载荷产生扭转变形。
常规的车架台架疲劳试验方法即是分别模拟车架的弯曲工况及扭转工况。
2.1 弯曲疲劳试验
设计某车型车架弯曲疲劳试验方案如图 1所示。
车架前端用工装模拟钢板弹簧,在板簧中心使用滚动轴承使车架前轴释放沿整车坐标系 X向的平动自由度及绕 Y轴的转动自由度。
车架后轴通过连接座固定在支撑台上,释放其绕 Y轴的转动自由度。
由于挂车的质
44 AUTO TIME
量通过牵引座施加在牵引车车架上,所以牵引车车架的弯曲载荷集中施加在牵引座上。
其他重型车车架承受的弯曲载荷可简化为货箱质心处的集中载荷(在条件具备的情况下载荷也可以均匀分布施加)如图 1所示。
弯曲载荷加载方式为 Z向等幅正弦波,载荷幅值由满载质量和强化系数决定,频率通常为1Hz,频次通常为 30万次至 50万次。
2.2 扭转疲劳试验
设计某车型车架扭转疲劳试验方案如图 2所示,用工装模拟钢板弹簧及车桥。
车架前端通过模拟板簧、模拟前桥及前端固定支架固定在地板上。
模拟前桥中心通过关节轴承与固定支架相连,释放车架前轴在前桥中心处绕 X轴的转动自由度。
车架后端通过模拟板簧、模拟后桥及后端固定支座固定在地板上。
模拟板簧通过骑马螺栓与车架上的平衡轴座相连,模拟后桥通过三只二力杆分别与后端固定支座相连,如图 2所示。
伺服缸通过关节轴承与位于前桥一侧的连接座相连,对车架按等幅正弦波施加扭矩。
使车架前轴相对后轴依次产生一至五度的扭角,每个角度进行 10万次疲劳。
3 车架垂向道路模拟疲劳试验
经过车架受力分析可知车架最主要的疲劳工况为弯曲疲劳和扭转疲劳,而这两种工况均由垂向载荷产生。
由此设计车架垂向道路模拟疲劳试验方案如图 3所示,按实车载荷谱进行车架垂向道路模拟疲劳试验,可同时考核车架的弯曲疲劳及扭转疲劳。
样品选用带牵引座、悬架系统及车桥的车架总成,以保证车架所受载荷的传递路径与整车一致。
车架前端固定装置允许车架在受力状态下自由变形,牵引座固定在龙门架上与实车安装状态保持一致,释放了车架后轴绕 Y轴转动的自由度,和前端固定装置一起组成一个稳定的试验台架。
六支液压伺服缸通过连接工装与轴头相连,eDAQ数据采集器采集轴头相对于车架的位移做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对轴头进行加载。
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,从而实现在台架上按载荷谱进行车架垂向道路模拟疲劳试验。
用于道路模拟疲劳试验的载荷谱按相应规范采集所得。
下图截取了某一段轴头相对于车架的位移载荷谱,以例举对不同疲劳工况的模拟。
图 4所示载荷段主要体现车架的弯曲疲劳,图5所示载荷段主要体现车架的扭转疲劳,各种载荷随机切换,以进行车架垂向道路模拟疲劳试验。
4 车架多轴道路模拟疲劳试验
车辆在直线匀速行驶过程中,主要承受垂向载荷;在转向过程中,主要承受侧向载荷;在制动及驱动过程中,主要承受纵向载荷。
这些载荷都会通过车轮及悬架系统传递给车架,对车架造成疲劳损伤。
由此设计了某车型车架多轴道路模拟疲劳试验方案如图 6所示,在台架上全面模拟车架的受力形式,考核其耐久性。
样品选用带牵引座、悬架系统及车桥的车架总成,以保证车架所受载荷的传递路径与整车一致。
车架的固定方式也与垂向道路模拟试验方案相同,允许车架在受力状态下的自由变形。
设计轴头复合加载工装,与加载单元连接,使垂向力、纵向力、侧向力可以同时施加在轴头上,进而传递给车架。
加载单元由反力架、伺服缸、三角臂和二力杆组成,巧妙的节约了台架的布置空间。
5 三种试验方法的优劣性
5.1 常规的车架弯扭疲劳试验
常规的车架弯扭疲劳试验原理清晰、方法简单易实现,试验成本较低,大量试验结果证明了其有效性,是过去十年车架疲劳试验的首选方案。
其缺点在于,加载方式简化,载荷有效性相对于道路模拟试验较低,不能满足部分客户的精确模拟要求。
5.2 车架垂向道路模拟疲劳试验
道路模拟加载方式极大的提高了试验精度,采用一定的设备资源高效的同时完成了车架最主要的弯曲疲劳及扭转疲劳。
样品保留了悬架系统,使载荷传递路径和实车保持一致,并且可以同时考核车架及悬架系统的耐久性。
其缺点在于试验成本比常规的车架弯扭疲劳试验更高,对车架的耐久性考核也不够全面。
5.3 车架多轴道路模拟疲劳试验
车架多轴道路模拟疲劳试验方案是目前比较完善的车架疲劳试验方案,可在台架上全面模拟车架的受力形式,考核其耐久性。
其试验有效性及准确性优于以上两个车架疲劳试验方案。
其缺点在于试验难度较大,占用的设备资源较多,试验成本过高。
6 结论
作者所在公司经过长期大量的车架疲劳试验方法研究和总结,设计了以上三种车架疲劳试验方案。
本文详细介绍了其相应的台架方案及试验方法,并对比了其优劣性。
对国内车架的台架验证具有一定的指导意义。
参考文献:
[1]申娟,欧家福,刘德辉 .重型车车架弯曲、扭转试验方案研究 [J].重型汽车 .2011(6): 11-12.
[2] 陈家瑞 .汽车构造(第四版)[M].北京:人民交通出版社,2002.
作者简介
徐文雅:本科毕业于西南交通大学汽车工程专业,在职就读于重庆大学汽车工程专业工程硕士。
本科毕业后就职于中国汽车工程研究院股份有限公司,从事汽车底盘零部件检测工作。