基于弹簧应变的整车四通道台架试验研究
工作整车放置试验台四托盘托盘与垂直作动缸直接相连。
驱动信导入到台架系统作动缸接受输入信对轮胎产生相应激励从而使整车获得相应响应。
由台架作动缸只能垂向运动只能通位移信控制作动缸输出信可以是轮心轴头垂向加速和轮心跳动量。
流程试验流程主要包括以下步骤（）道路荷谱采集车辆目标安装传感器按照相应耐久试验要试验场采集数据；（）道路荷谱编辑处理异常信损伤较渡路面滤波；（3）迭代通R迭代传递函数不断修正得到台架驱动信；（）台架试验对每工况数据按照耐久试验要进行排序并加循环数观察记录试验产生问题和。
试验场道路荷谱数据采集及处理 试验测选择据前所述四通道台架是依靠垂直作动缸进行迭代只能模拟整车试验场垂向运动故只采集车辆垂向相关信即可。
般说加速传感器高频信敏感位移传感器低频信敏感了让降低误差要采集加速和位移信如轮心轴头垂向加速、轴头相对车身垂向位移或者车身梁垂向加速等信。
采集轴头相对车身垂向位移要专业位移传感器该传感器单价较高安装类传感器要加工和焊接支架试验程容易发生支架波动或变形传感器脱落等问题了避免风险用前弹簧剪切应变信代替垂向位移信。
弹簧剪切应变通静标定可反映出弹簧试验承受垂向荷而垂向荷与弹簧伸缩垂向位移存线性关进步与轴头相对位移存关并且应变片也对低频信敏感。
次试验场路面信主要采集轮心轴头垂向加速弹簧剪切应变、车身梁垂向加速其轴头加速弹簧应变作续四通道台架试验目标信梁加速作辅助和监控信共通道具体如表。
传感器布置轴头加速传感器通支架分别安装轴头车身梁加速分别安装离轴头较近梁平整位置弹簧应变片分别粘贴前弹簧端并且与弹簧剪切轨迹成5具体如图3 道路荷谱采集传感器布置完成通L数据采集仪器以满标准北京通州交通部公路交通试验场不工况按照企业耐久路试标准采集路面信如比利路、扭曲路、方坑等工况。
数据采集程每段工况般采集3次记录路面出现异常情況如突然减速或制动等并用G仪器监控车速以便续检信。
道路荷谱编辑荷谱采集完成用Lr数据处理软件并结合测试记录表和G速检每段工况数据从3次采集信选取段较数据进行预处理例如异常突出等。
对般乘用车如轿车、V及V等车身梁加速不会超0g轮心轴头加速不会超30g。
般说路面信激励频率50z数据滤波处理采用03～50z带通滤波具体如图3。
由多不工况信件里滤波要将不工况衔接渡路面删除衔接路面以幅值0～3秒信代替并将每段工况数据单独截取出以工况名进行标记。
这样损伤很渡路面保留了95%以上路面损伤缩减了四通道台架试验加速了验证程具体如图5 电桥桥路布置由加速传感器差分桥路布置与台架信输入端接线致不用调整输入端线路。
而弹簧剪切应变测试采用是惠斯通桥与应变片连接信输出端采用是L接头通L接头接入到台架系统具体信息如图55 加速和应变传感器标定按照图5和表将各线路对应连起接入到四通道台架输入端进行标定以便得到合适激励电压即标定系数具体如公式。
标定系数传感器灵敏×实测量程加速传感器R系统标定比较容易类型选用V进行标定单位g量程按50g计算加速传感器灵敏般0Vg标定系数约V。
类型选用VV进行标定单位（R系统无法识别ε）量程根据实测应变按000ε进行计算。
惠斯通桥灵敏单位VVε根据桥输出电压公式推算。
Δ桥路输出端电压单位V；桥路供给端电压单位V；K应变片灵敏次应变片灵密08；εε#、#应变片应变单位ε除以000换ε次桥路εεεε；根据公式可以推知弹簧剪切应变传感器灵敏0000VVε具体如下灵密 （ VVε） 08×0000000。
根据公式可以得出弹簧剪切应变四通道台架系统标定系数08VV具体如下标定系数0000×00008 VV。
3 四通道台架模拟试验用试验场进行道路荷谱采集原车进行四通道台架模拟试验减少加速传感器粘贴位置、车辆等差异导致误差。
3 目标信根据前面所述加速传感器和位移传感器分别低频、高频频域易产生较误差了降低这种误差考虑将加速和位移信作目标信。
据前所述次试验目标轮心轴头弹簧其试验场采集编辑轮心轴头垂向加速、弹簧剪切应变作目标信车身梁垂向加速作辅助和监控信采集信如下图63 迭代流程根据四通道台架模拟原理进行模拟试验前要对道路荷谱信进行迭代迭代流程如下迭代前要获得传递函数通系统设置动生成频率50z随机信X将该信输入到台架系统测出目标响应信根据前述疲劳理论其[]X从而得到传递函数[]X。
根据传递逆函数[]和编辑道路荷谱信主要是轮心轴头垂向加速和弹簧应变信等目标信可以逆向获得四通道台架作动缸初始输入驱动信X0即X0α0 []其α0修正系数也可理误差系数[5]。
通加初始驱动信X0到台架可获得目标初始响应信0比较0和若二者吻合比较那么X0就是所要驱动信；若吻合不则要进行次迭代通公式3计算获得XXX0+α []（0）将X再次作驱动信输入到台架得到次响应信比较和吻合即误差。
如误差较迭代结束反亦然。
般说要进行多次迭代才能得到合适驱动信通公式 3获得次迭代驱动信以类推直至迭代输出轮心轴头垂向加速和前弹簧剪切应变信与目标信达到要XX+α[]（）迭代次数≥；X次迭代驱动信；次迭代目标信即输出响应信；目标信；α次迭代修正系数；[]传递函数逆函数。
33 迭代结多次迭代域、频域、方根等三方面将编辑试验场采集轮心轴头垂向加速和弹簧剪切应变信与四通道台架试验输出得到目标响应信进行比较发现二者域、（频率谱）、穿级统计计数等方面很接近如图7、图8域上还可以将迭代程每次响应信与目标信值、值进行比较发现随着迭代次数增加二者也越越接近直至差异5%以具体如下图9每次迭代响应信与目标信也可以从迭代结方根误差和方根值进行比较随着迭代程进行二者方根误差0%以方根值比值接近00%具体如图0而台架迭代采集车身梁位置加速信与试验场进行对比发现二者差异较具体如图主要是由车身梁作刚性体固有频率较低容易产生共振加速传感器对其敏感较低但可以续台架试验监控车身梁冲击情况如底盘件与车身梁干涉导致车身受到冲击较。
据上所述迭代7次无论从域、频域还是从方根上可以判定7次迭代目标响应信与目标信可以很吻合次作动缸驱动信与试验场路面荷接近可以反映车辆试验场耐久工况真实情况。
用驱动信进行四通道台架试验与试验场路试疲劳程基致可以开始进行四通道台架试验。
3 台架试验及结将7次迭代作动缸驱动信按照公司耐久规不工况要数量不等循环编辑组成相应循环程序。
待用L数采设备采集循环轮心轴头信拆除轮心轴头加速更换粘有应变片前弹簧保留车身梁加速传感器并前减振器上安装_安装加速传感器作监控开始进行四通道台架耐久模拟实验。
台架试验用L数采设备采集轮心轴头信与试验场采集信进行对比可以发现二者域、频域等方面比较接近再次从侧面验证了次驱动信可以很模拟试验场实际试验工况具体如图台架试验程要台架系统地库安装高清摄像头便观察和记录试验作动缸运情况四车轮附近安装型吹风机和前减振器支柱上粘贴温片以防减振器温高及观察减振器温变化。
对车身、车架、门盖、仪表板及附件等部件台架试验程情况要定期用肉眼观察看是否出现磨损、开裂、干涉等问题尤其是焊、橡胶衬套件。
对不易观察部位用显影剂辅助观察。
对减振器和车身梁定期结合_和车身梁处加速域信分别看减振器特性是否衰减车身梁与其他部件是否存干涉等情况。
如加速信多次出现异常峰值则般是由减振器出现衰减或车身梁存干涉使整车平顺性变差。
对出现问题要及记录例如发生或试验里程数、发生部位等并拍照留档。
图3是台架试验运行6、80分别出现备箱地板开裂、尾门框焊开裂。
结语通对四通道台架试验进行了相对详尽介绍包括试验场数据采集及处理、电桥桥路、四通道台架设备原理和应用等。
提出了运用弹簧剪切应变代替位移进行迭代种方法通台架迭代发现弹簧应变和轴头加速误差可接受围用二者信也可以很实现迭代并且迭代台架试验能够再现试验场道路工况与试验场疲劳基致加速了试验程达到了疲劳试验效对汽车零部件和整车试验开发提供了种可靠试验方法。
参考献[]张义民 汽车零部件可靠性设计[] 北京北京理工学出版社000[]L rrl g l vlgrg lbrr[] 007[3] r G R rrl rrl v rvg Gr r l g[]l rr00369[]董强强柴保明趙志强等 四通道台架试验台整车疲劳分析应用[]河北工业高科技03（5） 303[5]邱炎 四立柱振动台架车辆疲劳试验应用[]机电技术03（0）5859