一種橡膠襯套的疲勞試驗方法及其工裝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種橡膠襯套的疲勞試驗方法，包括以下步驟：a)采集實際道路中橡膠襯套在縱向、側(cè)向的應(yīng)變路譜和垂向跳動的位移路譜；b)將縱向、側(cè)向的應(yīng)變路譜轉(zhuǎn)化為力值目標信號，垂向跳動的位移路譜轉(zhuǎn)化為位移目標信號；c)分別對力值目標信號和位移目標信號進行迭代運算，得到力值驅(qū)動信號和位移驅(qū)動信號。d)采用液壓伺服機構(gòu)分別對橡膠襯套的縱向、側(cè)向施加力值驅(qū)動信號，對橡膠襯套的垂向施加位移驅(qū)動信號。還公開了與其相適配的工裝，本發(fā)明能有效解決現(xiàn)有橡膠襯套臺架試驗測試結(jié)果與實際使用結(jié)果差異性大，臺架試驗測試不準確的問題。可廣泛應(yīng)用于橡膠襯套試驗領(lǐng)域。
【專利說明】一種橡膠襯套的疲勞試驗方法及其工裝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車橡膠襯套試驗檢測領(lǐng)域，尤其是涉及一種橡膠襯套的疲勞試驗方法及其工裝。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車在人們生活中扮演越來越重要的角色，人們對汽車的各項性能尤其NVH性能和可靠性要求也越來越高。
[0003]橡膠襯套在汽車底盤系統(tǒng)中廣泛的應(yīng)用，它是由橡膠和金屬組成的制品，具有可以衰減，吸收高頻振動和噪聲，以及體積小、重量輕等優(yōu)點。在受力復雜的地方存在廣泛的應(yīng)用，如車架、扭梁、連桿、控制臂等地方。一旦橡膠襯套發(fā)生失效，嚴重影響汽車的NVH性能和舒適性，甚至影響汽車的安全性。因此各大主機廠對橡膠襯套零部件的疲勞壽命驗證十分重視。
[0004]汽車試驗分為實際道路試驗，試車場試驗和室內(nèi)臺架試驗。試驗臺架試驗由于周期短、成本低、復現(xiàn)性好而成為現(xiàn)今階段應(yīng)用最廣泛的試驗方法。試驗室試驗又可以分為常幅試驗和變幅試驗。在橡膠類的試驗中現(xiàn)階段大多采用的是等幅試驗，由于橡膠類產(chǎn)品隨著載荷幅值的增加動靜比降低(動態(tài)軟化現(xiàn)象)，頻率的增加橡膠襯套產(chǎn)生的熱量也會增加，因此橡膠類產(chǎn)品并不能像金屬零部件一樣，采用S-N曲線法將路譜轉(zhuǎn)化成等幅譜進行試驗。等幅譜試驗的試驗結(jié)果與實際使用結(jié)果無論是失效模式還是失效里程都存在較大的差異。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種橡膠襯套的疲勞試驗方法及其工裝，解決現(xiàn)有橡膠襯套臺架試驗測試結(jié)果與實際使用結(jié)果差異性大，臺架試驗測試不準確的問題。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種橡膠襯套的疲勞試驗方法，包括以下步驟:
[0007]a)采集實際道路中橡膠襯套在縱向、側(cè)向的應(yīng)變路譜和垂向跳動的位移路譜；
[0008]b)將縱向、側(cè)向的應(yīng)變路譜轉(zhuǎn)化為力值目標信號，垂向跳動的位移路譜轉(zhuǎn)化為位移目標信號；具體通過下述方法，在試驗場或者實際道路進行路譜采集前對樣件進行標定。對橡膠襯套的縱向和側(cè)向加載力值載荷，同時采集縱向和側(cè)向的應(yīng)變，利用力值與應(yīng)變的關(guān)系式Y(jié)1= k 得出k b工的值，試中y i為力值載荷，試中x i為應(yīng)變值。垂向加載位移，同時采集應(yīng)變，并通過位移與應(yīng)變的關(guān)系式72= k2x2+b2得出kjPb2的值。路譜采集得到的是應(yīng)變信號，通過上述公式即可轉(zhuǎn)換得到力值目標信號和位移目標信號。
[0009]c)分別對力值目標信號和位移目標信號進行迭代運算，得到力值驅(qū)動信號和位移驅(qū)動信號；
[0010]d)采用液壓伺服系統(tǒng)分別對橡膠襯套的縱向、側(cè)向施加力值驅(qū)動信號，對橡膠襯套的垂向施加位移驅(qū)動信號。
[0011]所述步驟c)中的迭代運算具體為根據(jù)力值目標信號、位移目標信號、系統(tǒng)頻響逆函數(shù)及迭代因子，得到初始力值驅(qū)動信號和初始位移驅(qū)動信號，具體為通過力值目標信號或位移驅(qū)動信號X頻響函數(shù)的逆矩陣X迭代因子得到初始力值驅(qū)動信號或初始位移驅(qū)動信號。
[0012]采用初始力值驅(qū)動信號或初始位移驅(qū)動信號控制液壓伺服系統(tǒng)對橡膠襯套加載力或位移，獲得初始力值響應(yīng)信號和初始位移響應(yīng)信號；
[0013]對比力值目標信號與初始力值響應(yīng)信號、位移目標信號與初始位移響應(yīng)信號，得到初始差值，若初始差值在誤差范圍內(nèi)，則采用初始驅(qū)動信號作為驅(qū)動信號，若初始差值不在誤差范圍內(nèi)，則根據(jù)初始差值、系統(tǒng)頻響逆函數(shù)及迭代因子，計算第一次驅(qū)動信號；采用第一次驅(qū)動信號控制液壓伺服系統(tǒng)加載載荷，獲得第一次響應(yīng)信號，計算目標信號與第一次響應(yīng)信號的差值，得到第一次差值，若第一次差值在誤差范圍內(nèi)，則采用第一次驅(qū)動信號作為驅(qū)動信號，若第一次差值不在誤差范圍內(nèi)，則根據(jù)第一次差值、系統(tǒng)頻響逆函數(shù)及迭代因子，計算第二次驅(qū)動信號；重復上述過程，直到最終響應(yīng)信號與目標信號的差值在誤差范圍內(nèi)，并采用最終驅(qū)動信號作為驅(qū)動信號。得到最終驅(qū)動信號以后，即可用驅(qū)動信號驅(qū)動液壓伺服系統(tǒng)開展試驗，達到在臺架上實現(xiàn)路試的目的。
[0014]誤差的計算公式為:(目標信號的均方根值-響應(yīng)信號的均方根值)/目標信號的均方根值。行業(yè)內(nèi)誤差< 10%即認為可接受的范圍。
[0015]所述第一驅(qū)動信號通過初始差值、系統(tǒng)頻響逆函數(shù)及迭代因子的乘積，再加上初始驅(qū)動信號獲得，所述第二驅(qū)動信號通過第一次差值、系統(tǒng)頻響逆函數(shù)及迭代因子的乘積，再加上第一驅(qū)動信號獲得，以此類推。
[0016]所述系統(tǒng)頻響逆函數(shù)通過下述步驟獲得:
[0017]第一步:生成一個寬頻帶的白噪聲；第二步:用生成的白噪聲作為驅(qū)動信號，產(chǎn)生響應(yīng)信號，計算系統(tǒng)的頻響函數(shù)；第三步:利用Inverse工具求頻響函數(shù)的逆矩陣，即系統(tǒng)頻響逆函數(shù)，Inverse工具就是線性代數(shù)里面求矩陣的逆矩陣工具。
[0018]采用上述方法測試橡膠襯套疲勞強度的工裝，包括與橡膠襯套在汽車上的配合結(jié)構(gòu)相同的第一工裝及沿橡膠襯套縱向布置并與第一工裝固定連接的第一傳力機構(gòu)，第一傳力機構(gòu)的另一端與第一液壓伺服機構(gòu)相連。
[0019]還設(shè)置有穿過橡膠襯套中心孔的螺柱，螺柱的兩端通過關(guān)節(jié)軸承連接在第二工裝上；橡膠襯套的兩端各設(shè)置有夾緊橡膠襯套的加力擺臂，加力擺臂的另一端穿在導桿上，在導桿的垂直方向設(shè)置有驅(qū)動桿，驅(qū)動桿通過關(guān)節(jié)軸承連接在導桿的中間位置處；驅(qū)動桿的另一端連接有第二傳力機構(gòu)和第二液壓伺服機構(gòu)。
[0020]所述第二工裝包括兩側(cè)板和端板，端板上設(shè)置有安裝孔，還設(shè)置有穿過安裝孔的滑動桿，滑動桿的兩端固定在固定座上；所述側(cè)板與第三液壓伺服機構(gòu)相連。所述傳力機構(gòu)具有導向作用。
[0021]本發(fā)明的有益效果:通過本方法在臺架試驗上對橡膠襯套進行疲勞試驗，能夠得到與傳統(tǒng)路試試驗等同的結(jié)構(gòu)，能夠真實的反應(yīng)橡膠襯套的疲勞強度，準確度高，且臺架試驗周期短，成本低，能為后期研發(fā)提供更為充裕的時間。所述的臺架結(jié)構(gòu)簡單，與橡膠襯套實車的安裝狀態(tài)吻合，能提高測量的準確性。且結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。
[0022]以下將結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明進行較為詳細的說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明中扭梁襯套在實際使用中的受力圖。
[0024]圖2是本發(fā)明中橡膠襯套試驗安裝示意圖。
[0025]圖3是本發(fā)明中第二工裝的示意圖。
[0026]圖4是本發(fā)明試驗加載示意圖

【具體實施方式】
[0027]實施例，以汽車扭梁襯套為例，在實車中扭梁襯套如圖1所示，主要載荷為縱向力、側(cè)向力和垂向位移，試驗場采集得到以上三個載荷，然后對載荷進行濾波、去毛刺等處理并將應(yīng)變信號根據(jù)標定系數(shù)轉(zhuǎn)化為力值目標信號和位移目標信號。
[0028]分別對力值目標信號和位移目標信號進行迭代運算，得到力值驅(qū)動信號和位移驅(qū)動信號。所述迭代運算具體為根據(jù)力值目標信號、位移目標信號、系統(tǒng)頻響逆函數(shù)及迭代因子，得到初始力值驅(qū)動信號和初始位移驅(qū)動信號，具體為通過力值目標信號或位移驅(qū)動信號X頻響函數(shù)的逆矩陣X迭代因子得到初始力值驅(qū)動信號或初始位移驅(qū)動信號。本發(fā)明中迭代因子優(yōu)選0.4，如迭代因子太小迭代步驟會增多，太大對試驗樣件可能會造成不良影響。
[0029]采用初始力值驅(qū)動信號或初始位移驅(qū)動信號控制液壓伺服系統(tǒng)對橡膠襯套加載力或位移，獲得初始力值響應(yīng)信號和初始位移響應(yīng)信號；
[0030]對比力值目標信號與初始力值響應(yīng)信號、位移目標信號與初始位移響應(yīng)信號，得到初始差值，若初始差值在誤差范圍內(nèi)，則采用初始驅(qū)動信號作為驅(qū)動信號，若初始差值不在誤差范圍內(nèi)，則根據(jù)初始差值、系統(tǒng)頻響逆函數(shù)及迭代因子，計算第一次驅(qū)動信號；采用第一次驅(qū)動信號控制液壓伺服系統(tǒng)加載載荷，獲得第一次響應(yīng)信號，計算目標信號與第一次響應(yīng)信號的差值，得到第一次差值，若第一次差值在誤差范圍內(nèi)，則采用第一次驅(qū)動信號作為驅(qū)動信號，若第一次差值不在誤差范圍內(nèi)，則根據(jù)第一次差值、系統(tǒng)頻響逆函數(shù)及迭代因子，計算第二次驅(qū)動信號；重復上述過程，直到最終響應(yīng)信號與目標信號的差值在誤差范圍內(nèi)，并采用最終驅(qū)動信號作為驅(qū)動信號。得到最終驅(qū)動信號以后，即可用驅(qū)動信號驅(qū)動液壓伺服系統(tǒng)開展試驗，達到在臺架上實現(xiàn)路試的目的。
[0031]誤差的計算公式為:(目標信號的均方根值-響應(yīng)信號的均方根值)/目標信號的均方根值。行業(yè)內(nèi)誤差< 10%即認為可接受的范圍。
[0032]所述第一驅(qū)動信號通過初始差值、系統(tǒng)頻響逆函數(shù)及迭代因子的乘積，再加上初始驅(qū)動信號獲得，所述第二驅(qū)動信號通過第一次差值、系統(tǒng)頻響逆函數(shù)及迭代因子的乘積，再加上第一驅(qū)動信號獲得，以此類推。
[0033]所述系統(tǒng)頻響逆函數(shù)通過下述步驟獲得:
[0034]第一步:生成一個寬頻帶的白噪聲；第二步:用生成的白噪聲作為驅(qū)動信號，產(chǎn)生響應(yīng)信號，計算系統(tǒng)的頻響函數(shù)；第三步:利用Inverse工具求頻響函數(shù)的逆矩陣，即系統(tǒng)頻響逆函數(shù)。
[0035]試驗工裝如圖2至4所示，包括與橡膠襯套在汽車上的配合結(jié)構(gòu)相同的第一工裝I及沿橡膠襯套縱向布置并與第一工裝I固定連接的第一傳力機構(gòu)2，第一傳力機構(gòu)2的另一端與第一液壓伺服機構(gòu)3相連。橡膠襯套壓入第一工裝I中，第一工裝I的設(shè)計模擬了扭梁尺寸。第一液壓伺服機構(gòu)3的驅(qū)動信號對橡膠襯套加載縱向載荷。
[0036]還設(shè)置有穿過橡膠襯套中心孔的螺柱4，螺柱4的兩端通過關(guān)節(jié)軸承連接在第二工裝5上；橡膠襯套的兩端各設(shè)置有夾緊橡膠襯套的加力擺臂6，7，加力擺臂6，7的另一端穿在導桿8上，在導桿8的垂直方向設(shè)置有驅(qū)動桿9，驅(qū)動桿9通過關(guān)節(jié)軸承連接在導桿8的中間位置處；驅(qū)動桿9的另一端連接有第二傳力機構(gòu)10和第二液壓伺服機構(gòu)11。第二液壓伺服機構(gòu)11的驅(qū)動信號對驅(qū)動桿9施加驅(qū)動力，使橡膠襯套產(chǎn)生垂向擺動位移。
[0037]所述第二工裝5包括兩側(cè)板13和端板14，端板14上設(shè)置有安裝孔，還設(shè)置有穿過安裝孔的滑動桿12，滑動桿12的兩端固定在固定座15上；所述側(cè)板13與第三液壓伺服機構(gòu)16相連。第三液壓伺服機構(gòu)16的驅(qū)動信號對橡膠襯套施加側(cè)向載荷。
[0038]根據(jù)實際道路中橡膠襯套在縱向、側(cè)向的應(yīng)變路譜和垂向跳動的位移路譜，通過計算得到各路譜段的縱向、側(cè)向力值驅(qū)動力和垂向的驅(qū)動位移，并通過液壓伺服機構(gòu)持續(xù)不斷的對橡膠襯套施加縱向、側(cè)向載荷和垂向載荷，從而完成對橡膠襯套的疲勞試驗。本方法能根據(jù)采集到的路譜變化，各方向施加與路譜相吻合的驅(qū)動力，完成疲勞試驗，達到路試的試驗效果，從而減少試驗成本。
【權(quán)利要求】
1.一種橡膠襯套的疲勞試驗方法，包括以下步驟: a)采集實際道路中橡膠襯套在縱向、側(cè)向的應(yīng)變路譜和垂向跳動的位移路譜； b)將縱向、側(cè)向的應(yīng)變路譜轉(zhuǎn)化為力值目標信號，垂向跳動的位移路譜轉(zhuǎn)化為位移目標信號； c)分別對力值目標信號和位移目標信號進行迭代運算，得到力值驅(qū)動信號和位移驅(qū)動信號; d)采用液壓伺服機構(gòu)分別對橡膠襯套的縱向、側(cè)向施加力值驅(qū)動信號，對橡膠襯套的垂向施加位移驅(qū)動信號。
2.如權(quán)利要求1所述的橡膠襯套的疲勞試驗方法，其特征在于:所述步驟c)中的迭代運算具體為根據(jù)力值目標信號、位移目標信號、系統(tǒng)頻響逆函數(shù)及迭代因子，得到初始力值驅(qū)動信號和初始位移驅(qū)動信號，采用初始力值驅(qū)動信號或初始位移驅(qū)動信號控制液壓伺服系統(tǒng)對橡膠襯套加載力或位移，獲得初始力值響應(yīng)信號和初始位移響應(yīng)信號； 對比力值目標信號與初始力值響應(yīng)信號、位移目標信號與初始位移響應(yīng)信號，得到初始差值，若初始差值在誤差范圍內(nèi)，則采用初始驅(qū)動信號作為驅(qū)動信號，若初始差值不在誤差范圍內(nèi)，則根據(jù)初始差值、系統(tǒng)頻響逆函數(shù)及迭代因子，計算第一次驅(qū)動信號；采用第一次驅(qū)動信號控制液壓伺服系統(tǒng)加載載荷，獲得第一次響應(yīng)信號，計算目標信號與第一次響應(yīng)信號的差值，得到第一次差值，若第一次差值在誤差范圍內(nèi)，則采用第一次驅(qū)動信號作為驅(qū)動信號，若第一次差值不在誤差范圍內(nèi)，則根據(jù)第一次差值、系統(tǒng)頻響逆函數(shù)及迭代因子，計算第二次驅(qū)動信號；重復上述過程，直到最終響應(yīng)信號與目標信號的差值在誤差范圍內(nèi)，并采用最終驅(qū)動信號作為驅(qū)動信號。
3.如權(quán)利要求2所述的橡膠襯套的疲勞試驗方法，其特征在于:所述第一驅(qū)動信號通過初始差值、系統(tǒng)頻響逆函數(shù)及迭代因子的乘積，再加上初始驅(qū)動信號獲得，所述第二驅(qū)動信號通過第一次差值、系統(tǒng)頻響逆函數(shù)及迭代因子的乘積，再加上第一驅(qū)動信號獲得，以此類推。
4.如權(quán)利要求2或3所述的橡膠襯套的疲勞試驗方法，其特征在于:所述系統(tǒng)頻響逆函數(shù)通過下述步驟獲得: 第一步:生成一個寬頻帶的白噪聲；第二步:用生成的白噪聲作為驅(qū)動信號，產(chǎn)生響應(yīng)信號，計算系統(tǒng)的頻響函數(shù)；第三步:利用Inverse工具求頻響函數(shù)的逆矩陣，即系統(tǒng)頻響逆函數(shù)。
5.采用上述方法測試橡膠襯套疲勞強度的工裝，其特征在于:包括與橡膠襯套在汽車上的配合結(jié)構(gòu)相同的第一工裝(I)及沿橡膠襯套縱向布置并與第一工裝(I)固定連接的第一傳力機構(gòu)(2)，第一傳力機構(gòu)(2)的另一端與第一液壓伺服機構(gòu)(3)相連； 還設(shè)置有穿過橡膠襯套中心孔的螺柱(4)，螺柱(4)的兩端通過關(guān)節(jié)軸承連接在第二工裝(5)上；橡膠襯套的兩端各設(shè)置有夾緊橡膠襯套的加力擺臂(6，7)，加力擺臂(6，7)的另一端穿在導桿(8)上，在導桿(8)的垂直方向設(shè)置有驅(qū)動桿(9)，驅(qū)動桿(9)通過關(guān)節(jié)軸承連接在導桿(8)的中間位置處；驅(qū)動桿(9)的另一端連接有第二傳力機構(gòu)(10)和第二液壓伺服機構(gòu)(11); 所述第二工裝(5)包括兩側(cè)板(13)和端板(14)，端板(14)上設(shè)置有安裝孔，還設(shè)置有穿過安裝孔的滑動桿(12)，滑動桿(12)的兩端固定在固定座(15)上；所述側(cè)板(13)與第 三液壓伺服機構(gòu)(16)相連。
【文檔編號】G01M13/00GK104483112SQ201410705009
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】張李俠, 趙忠印, 鞏德峰, 章禮文 申請人:奇瑞汽車股份有限公司