汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度測試裝置及測試方法
2023-04-30 00:42:51 3
專利名稱：汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度測試裝置及測試方法
技術領域：
本發明涉及一種汽車零部件的性能測試裝置及測試方法，具體講是ー種汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度的測試裝置及測試方法，主要用於對汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度進行測試。
背景技術：
目前，全球能源緊張、環境汙染等問題，迫使人們想盡辦法來實現車輛的輕量化以減輕油耗，提高環保。鋼板彈簧作為汽車懸架系統的一部分，其在車體自重中所佔的比例大 概為1/15-1/10，如果使用玻璃纖維增強複合材料，板簧的重量可以減少60%-70%。複合材料具有比強度高、比彈性能大、耐腐蝕、材料性能可設計等優點。這些特性既能滿足汽車用板簧對材料的性能要求，又能達到減輕重量的目的，因此在汽車エ業中使用複合材料板彈簧具有廣闊的應用前景。目前，汽車複合材料板彈簧的應用有兩個方面，一方面是在輕小型車輛上的應用，如跑車、小型商務車等；另一方面是針對重型車輛，比如卡車、罐車等。在跑車、小型商務車等一系列對減振性能要求較高的車型上，通常會採用橫置的複合材料板彈簧，此時一片複合材料板彈簧即可滿足要求，不僅節省安裝空間，同時藉助於複合材料良好的力學性能還提高了駕駛的舒適性與操控的穩定性。橫置懸架結構中布置的複合材料板彈簧常常會存在兩個受力位置，其受カ狀態類似於四點彎曲梁，這種結構布局使得同樣的複合材料板彈簧具有更大的承載能力。但是，由於受カ位置偏離了複合材料板彈簧的中部，且複合材料板彈簧的受力點所在的面存在一定的斜度，傳統的類似於三點彎的板彈簧剛度測試方法已不適用於橫置的複合材料板彈簧的剛度測試。因而，如何準確地測試汽車橫置複合材料板彈簧的剛度具有重要的實際意義。
發明內容
本發明的目的是針對現有汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度測試方法及裝置的不足，提供一種汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度的測試裝置及測試方法，該種測試裝置可以準確有效地測試汽車橫置複合材料板彈簧的靜態剛度。實現本發明目的技術方案是一種汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度的測試裝置，至少包括ー個金屬臺基，在臺基上放置兩個滑動小車，汽車橫置複合材料板彈簧的兩端分別放置在兩個滑動小車上，且汽車橫置複合材料板彈簧的弓背是向上翹起的；在汽車橫置複合材料板彈簧向上翹起的弓背的中間部位安裝有ー兩點測試裝置，兩點測試裝置有兩個點壓在汽車橫置複合材料板彈簧向上翹起的弓背中部，形成兩個不在汽車橫置複合材料板彈簧向上翹起的弓背頂端的兩個測試點，在兩點測試裝置的中間部位設有載荷壓頭，載荷壓頭通過載荷控制系統進行控制。進ー步地，所述的兩點測試裝置是在載荷壓頭下設置一分カ臂，分力臂的兩端分別設置一個施カ裝置，通過施カ裝置對汽車橫置複合材料板彈簧向上翹起的弓背施加測試力，形成兩點測試； 進ー步地，所述的施力裝置包括分力金屬塊，分力金屬塊通過緊固件與分力臂連接在一起，在分力金屬塊下面還設有固定金屬塊，分力金屬塊和固定金屬塊由螺栓連接起來，在分力金屬塊和固定金屬塊之間夾持有汽車橫置複合材料板彈簧；
進ー步地，分力金屬塊的上表面為水平，下表面傾斜，傾斜的斜率與對應複合材料板彈簧受力點處的切線斜率相一致；
進ー步地，在分力金屬塊和固定金屬塊與夾持有汽車橫置複合材料板彈簧之間還設有橡膠墊塊。根據上述汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度的測試裝置所提出的測試方式是汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度的測試方法，採用兩點測試方法，通過ー個兩點測試裝置在臺基上對汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度進行測試。進ー步地，所述的兩點測試方法是將複合材料板彈簧的兩端安裝在滑動小車上，在複合材料板彈簧長度方向上兩個承力位置的內外表面分別安裝緊固金屬塊和分力金屬塊，兩種金屬塊與複合材料板彈簧之間鑲嵌橡膠墊塊，以防止摩擦和撞擊。通過螺栓固定連接緊固金屬塊和分力金屬塊，夾緊橡膠墊塊與複合材料板彈簧。在分力金屬塊上表面安裝分力臂，然後在分力臂的中間部位施加載荷，載荷通過計算機控制，可以實時輸出載荷-位移曲線。通過數值擬合得到載荷-位移曲線加載部分的斜率，該斜率值即為汽車橫置複合材料板彈簧的剛度值。進ー步地，所述的測試方法包括以下步驟
(1)將複合材料板彈簧的兩端安裝在滑動小車上，滑動小車放置在兩邊的金屬基臺上，複合材料板彈簧受壓發生變形時，兩端可以自由伸長；
(2)在汽車橫置複合材料板彈簧長度方向兩個受力的相應位置安裝緊固金屬塊和分力金屬塊，兩種金屬塊與複合材料板彈簧接觸面之間分別鑲嵌橡膠墊塊，分力金屬塊和緊固金屬塊之間利用螺栓固定；
(3)在兩個分力金屬塊的上表面安裝分力臂,分力臂與分力金屬塊之間採用螺栓連
接；
(4)確定分力臂的中間位置，並在其上施加載荷，載荷的最大值設定為複合材料板彈簧滿載載荷的I. 2-1. 8倍；
(5)記錄複合材料板彈簧受力加載過程中的載荷-位移曲線，計算其加載部分的斜率，即為汽車橫置懸架複合材料板彈簧的靜態剛度值。本發明通過ー個兩點測試裝置在臺基上對汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度進行測試，該測試方法彌補了現有板式彈簧剛度測量方法的不足，具有裝置簡單、誤差小、結果可靠、重複性好等優點。
圖I汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度的測試裝置示意 圖2施實例中某型號汽車複合材料板彈簧測試五次所得的載荷-位移曲線；
圖中標示
I-金屬基臺2-滑動小車3-複合材料板彈簧4-分力金屬塊5-緊固金屬塊6-橡膠墊塊
7-分力臂8-下螺栓9-上螺栓
10-載荷壓頭11-載荷控制系統。
具體實施例方式下面結合某型號汽車複合材料板彈簧對一種汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度的測試方法進行詳細的說明。通過附圖I和2可以看出，本發明涉及一種汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度的測試裝置，至少包括ー個金屬臺基，在臺基上放置兩個滑動小車，汽車橫置複合材料板彈簧的兩端分別放置在兩個滑動小車上，且汽車橫置複合材料板彈簧的弓背是向上翹起的；在汽車橫置複合材料板彈簧向上翹起的弓背的中間部位安裝有ー兩點測試裝置，兩點測試裝 置有兩個點壓在汽車橫置複合材料板彈簧向上翹起的弓背中部，形成兩個不在汽車橫置複合材料板彈簧向上翹起的弓背頂端的兩個測試點，在兩點測試裝置的中間部位設有載荷壓頭，載荷壓頭通過載荷控制系統進行控制。進ー步地，所述的兩點測試裝置是在載荷壓頭下設置一分カ臂，分力臂的兩端分別設置一個施カ裝置，通過施カ裝置對汽車橫置複合材料板彈簧向上翹起的弓背施加測試力，形成兩點測試；
進ー步地，所述的施力裝置包括分力金屬塊，分力金屬塊通過緊固件與分力臂連接在一起，在分力金屬塊下面還設有固定金屬塊，分力金屬塊和固定金屬塊由螺栓連接起來，在分力金屬塊和固定金屬塊之間夾持有汽車橫置複合材料板彈簧；
進ー步地，分力金屬塊的上表面為水平，下表面傾斜，傾斜的斜率與對應複合材料板彈簧受力點處的切線斜率相一致；
進ー步地，在分力金屬塊和固定金屬塊與夾持有汽車橫置複合材料板彈簧之間還設有橡膠墊塊。根據上述汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度的測試裝置所提出的測試方式是汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度的測試方法，採用兩點測試方法，通過ー個兩點測試裝置在臺基上對汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度進行測試。進ー步地，所述的兩點測試方法是將複合材料板彈簧的兩端安裝在滑動小車上，在複合材料板彈簧長度方向上兩個承力位置的內外表面分別安裝緊固金屬塊和分力金屬塊，兩種金屬塊與複合材料板彈簧之間鑲嵌橡膠墊塊，以防止摩擦和撞擊。通過螺栓固定連接緊固金屬塊和分力金屬塊，夾緊橡膠墊塊與複合材料板彈簧。在分力金屬塊上表面安裝分力臂，然後在分力臂的中間部位施加載荷，載荷通過計算機控制，可以實時輸出載荷-位移曲線。通過數值擬合得到載荷-位移曲線加載部分的斜率，該斜率值即為汽車橫置複合材料板彈簧的剛度值。進ー步地，所述的測試方法包括以下步驟
(1)將複合材料板彈簧的兩端安裝在滑動小車上，滑動小車放置在兩邊的金屬基臺上，複合材料板彈簧受壓發生變形時，兩端可以自由伸長；
(2)在汽車橫置複合材料板彈簧長度方向兩個受力的相應位置安裝緊固金屬塊和分力金屬塊，兩種金屬塊與複合材料板彈簧接觸面之間分別鑲嵌橡膠墊塊，分力金屬塊和緊固金屬塊之間利用螺栓固定；
(3)在兩個分力金屬塊的上表面安裝分力臂,分力臂與分力金屬塊之間採用螺栓連
接；
(4)確定分力臂的中間位置，並在其上施加載荷，載荷的最大值設定為複合材料板彈簧滿載載荷的I. 2-1. 8倍；
(5)記錄複合材料板彈簧受力加載過程中的載荷-位移曲線，計算其加載部分的斜率，即為汽車橫置懸架複合材料板彈簧的靜態剛度值。實施例一
一種汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度的測試裝置，至少包括ー個金屬臺基1，在臺基 上放置兩個滑動小車2，汽車橫置複合材料板彈簧3的兩端分別放置在兩個滑動小車2上，且汽車橫置複合材料板彈簧3的弓背是向上翹起的；在汽車橫置複合材料板彈簧3向上翹起的弓背的中間部位安裝有ー兩點測試裝置，兩點測試裝置有兩個點壓在汽車橫置複合材料板彈簧3向上翹起的弓背中部，形成兩個不在汽車橫置複合材料板彈簧向上翹起的弓背頂端的兩個測試點，在兩點測試裝置的中間部位設有載荷壓頭10，載荷壓頭10通過載荷控制系統11進行控制。利用上述裝置進行汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度的測試方法是汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度的測試，至少包括以下步驟
(1)如附圖I所示，將複合材料板彈簧3的兩端安裝在滑動小車2上，滑動小車放置在兩邊的金屬基臺I上；
(2)在汽車橫置複合材料板彈簧長度方向兩個受力的相應位置安裝緊固金屬塊5和分力金屬塊4，兩種金屬塊與複合材料板彈簧接觸面之間分別鑲嵌橡膠墊塊6，分力金屬塊和緊固金屬塊之間利用下螺栓8固定連接，其螺栓的扭矩為220-280N · m ；
(3)在兩個分力金屬塊的上表面安裝分力臂7，分力臂與分力金屬塊之間採用上螺栓9固定連接；與分力金屬塊相連接的分力臂的厚度應大於50_，以便提供足夠大的剛度，減小測試誤差；
(4)確定分力臂的中間位置，在該位置上固定載荷壓頭10，在載荷控制系統11中設定載荷的最大值為複合材料板彈簧滿載載荷的I. 8倍，該實施例中的複合材料板彈簧滿載載荷為10000N，設定載荷最大值為18000N，加載速度為300N/s ；
(5)實時記錄複合材料板彈簧受力加載過程中的載荷-位移曲線，重複測試5次，得到5條載荷-位移曲線，如附圖2所示；載荷控制系統可以控制載荷的大小及加載速度，並具有實時輸出載荷-位移曲線的功能；加載過程是準靜態的，其加載速度應當控制在200N/s-400N/s 之間；
(6)對(5)中的載荷-位移曲線的加載部分進行線性擬合，得到5個斜率值，分別為273. O N/mm、276. 7N/mm、278. O N/mm、274. I N/mm、278. I N/mm，取其平均值為 275. 96 N/mm，該值即為所測試的汽車橫置複合材料板彈簧的靜態剛度值。
權利要求
1.一種汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度的測試裝置，至少包括ー個金屬臺基，在臺基上放置兩個滑動小車，汽車橫置複合材料板彈簧的兩端分別放置在兩個滑動小車上，且汽車橫置複合材料板彈簧的弓背是向上翹起的；其特徵在於，在汽車橫置複合材料板彈簧向上翹起的弓背的中間部位安裝有ー兩點測試裝置，兩點測試裝置有兩個點壓在汽車橫置複合材料板彈簧向上翹起的弓背中部，形成兩個不在汽車橫置複合材料板彈簧向上翹起的弓背頂端的兩個測試點，在兩點測試裝置的中間部位設有載荷壓頭，載荷壓頭通過載荷控制系統進行控制。
2.如權利要求I所述的汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度的測試裝置，其特徵在幹，所述的兩點測試裝置是在載荷壓頭下設置一分カ臂，分力臂的兩端分別設置一個施カ裝置，通過施カ裝置對汽車橫置複合材料板彈簧向上翹起的弓背施加測試力，形成兩點測試。
3.如權利要求2所述的汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度的測試裝置，其特徵在幹，所述的施力裝置包括分力金屬塊，分力金屬塊通過緊固件與分力臂連接在一起，在分力金·屬塊下面還設有固定金屬塊，分力金屬塊和固定金屬塊由螺栓連接起來，在分力金屬塊和固定金屬塊之間夾持有汽車橫置複合材料板彈簧。
4.如權利要求3所述的汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度的測試裝置，其特徵在幹，分力金屬塊的上表面為水平，下表面傾斜，傾斜的斜率與對應複合材料板彈簧受力點處的切線斜率相一致。
5.如權利要求4所述的汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度的測試裝置，其特徵在幹，在分力金屬塊和固定金屬塊與夾持有汽車橫置複合材料板彈簧之間還設有橡膠墊塊。
6.如權利要求5所述的ー種汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度的測試方法，其特徵在於，分力金屬塊的上表面為水平，下表面傾斜，傾斜的斜率與對應複合材料板彈簧受力點處的切線斜率相一致。
7.如權利要求6所述的ー種汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度的測試方法，其特徵在於，與分力金屬塊相連接的分力臂的厚度應大於50_。
8.—種如權利要求I所述汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度測試裝置的汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度測試方法，其特徵在幹，採用兩點測試方法，通過ー個兩點測試裝置在臺基上對汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度進行測試。
9 如權利要求8所述的汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度測試方法，其特徵在於，所述的兩點測試方法是將複合材料板彈簧的兩端安裝在滑動小車上，在複合材料板彈簧長度方向上兩個承力位置的內外表面分別安裝緊固金屬塊和分力金屬塊，兩種金屬塊與複合材料板彈簧之間鑲嵌橡膠墊塊，以防止摩擦和撞擊；通過螺栓固定連接緊固金屬塊和分力金屬塊，夾緊橡膠墊塊與複合材料板彈簧；在分力金屬塊上表面安裝分力臂，然後在分力臂的中間部位施加載荷，載荷通過計算機控制，可以實時輸出載荷-位移曲線；通過數值擬合得到載荷-位移曲線加載部分的斜率，該斜率值即為汽車橫置複合材料板彈簧的剛度值。
10.如權利要求8所述的汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度測試方法，其特徵在於，所述的測試方法包括以下步驟 (1)將複合材料板彈簧的兩端安裝在滑動小車上，滑動小車放置在兩邊的金屬基臺上，複合材料板彈簧受壓發生變形時，兩端可以自由伸長； (2)在汽車橫置複合材料板彈簧長度方向兩個受力的相應位置安裝緊固金屬塊和分力金屬塊，兩種金屬塊與複合材料板彈簧接觸面之間分別鑲嵌橡膠墊塊，分力金屬塊和緊固金屬塊之間利用螺栓固定； (3)在兩個分力金屬塊的上表面安裝分力臂,分力臂與分力金屬塊之間採用螺栓連接； (4)確定分力臂的中間位置，並在 其上施加載荷，載荷的最大值設定為複合材料板彈簧滿載載荷的I. 2-1. 8倍； (5)記錄複合材料板彈簧受力加載過程中的載荷-位移曲線，計算其加載部分的斜率，即為汽車橫置懸架複合材料板彈簧的靜態剛度值。
全文摘要
汽車橫置複合材料板彈簧靜態剛度測試裝置及測試方法，至少包括一個金屬臺基，在臺基上放置兩個滑動小車，汽車橫置複合材料板彈簧的兩端分別放置在兩個滑動小車上，且汽車橫置複合材料板彈簧的弓背是向上翹起的；在汽車橫置複合材料板彈簧向上翹起的弓背的中間部位安裝有一兩點測試裝置，兩點測試裝置有兩個點壓在汽車橫置複合材料板彈簧向上翹起的弓背中部，形成兩個不在汽車橫置複合材料板彈簧向上翹起的弓背頂端的兩個測試點，在兩點測試裝置的中間部位設有載荷壓頭，載荷壓頭通過載荷控制系統進行控制。該測試方法彌補了現有板式彈簧剛度測量方法的不足，具有裝置簡單、誤差小、結果可靠、重複性好等優點。
文檔編號G01M5/00GK102735411SQ20121023718
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月10日 優先權日2012年7月10日
發明者吳輝, 姜其斌, 李再柯, 王春花, 王甲世 申請人:株洲時代新材料科技股份有限公司