擺臂類零件耐久度試驗臺架的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及汽車領域，特別是涉及一種擺臂類零件耐久度試驗臺架。
【背景技術】
[0002]在汽車底盤懸架中，尤其是麥弗遜式懸架和雙橫臂式懸架中，擺臂起著舉足輕重的重用，其疲勞耐久度關涉行車安全。車輛在使用過程中，擺臂球銷的位置受到多方向載荷的作用。
[0003]圖1所示為現有的一種轎車的雙橫臂式懸架的示意圖。在該雙橫臂式懸架10中，下擺臂11右側的兩個襯套12固定于副車架上，且該兩個襯套12同軸設置，使下擺臂11可繞該軸線轉動。減震器13的下叉形臂14與下擺臂11中部襯套15的內圈通過螺栓固聯。下擺臂11中部襯套15的內圈和外圈之間為橡膠，在載荷作用下內圈及減震器13可相對于下擺臂11轉動。擺臂球銷16與轉向節17通過錐形孔連接。
[0004]如圖2所示，當車輪受到地面載荷時，引起轉向節17運動，擺臂球銷16的位置隨之受載。擺臂球銷16在某一時刻所受的載荷可以分解為Fx、Fy、Fz三個分力。擺臂球銷16受到的Fx和Fy由下擺臂11右側的兩個襯套12平衡，而Fz則由減震器13來平衡。在進行擺臂的疲勞耐久度試驗時，需要從X、Y、Z三個方向對擺臂球銷16施加載荷，然而，現有的試驗臺架一般僅沿某一方向進行單軸加載疲勞試驗，未能模擬多軸工況，造成臺架試驗的疲勞失效模式與實際工況不一致。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明提供一種可以模擬擺臂類零件實際受力情況的擺臂類零件耐久度試驗臺架。
[0006]本發明提供的擺臂類零件耐久度試驗臺架，包括作動器、試驗樣件固定架及多分力加載機構，試驗樣件用于固定于試驗樣件固定架上且與多分力加載機構相連，作動器與多分力加載機構相連，通過多分力加載機構對試驗樣件同時施加多個方向的作用力。
[0007]根據本發明的一個實施例，所述試驗樣件為擺臂，所述作動器包括X向作動器、Y向作動器和Z向作動器，所述X向作動器、Y向作動器和Z向作動器通過所述多分力加載機構對所述擺臂的球銷施加三個方向的作用力。
[0008]根據本發明的一個實施例，所述擺臂類零件耐久度試驗臺架還包括龍門架、X向反力架和Y向反力架，所述X向作動器和所述Y向作動器分別與所述X向反力架和所述Y向反力架相連，所述Z向作動器與所述龍門架相連。
[0009]根據本發明的一個實施例，所述龍門架包括立柱及位于立柱之間的橫梁，所述Z向作動器通過夾板和螺栓固定至所述橫梁上。
[0010]根據本發明的一個實施例，所述立柱上設有多組固定孔，所述立柱的設有固定孔的部分的長度大于所述橫梁的高度，且所述立柱在所述固定孔的下方設有限位塊。
[0011]根據本發明的一個實施例,所述多分力加載機構包括內圈、外圈及側板,所述內圈安裝于所述外圈內且可相對所述外圈轉動，所述側板安裝于所述內圈上且可隨所述內圈轉動，所述擺臂的球銷安裝于所述內圈上，所述X向作動器和所述Y向作動器安裝于所述外圈上，所述Z向作動器安裝于所述側板上。
[0012]根據本發明的一個實施例，所述多分力加載機構的外圈的上下兩端設有X向作動器安裝孔，所述外圈的兩個相對的側邊設有Y向作動器安裝孔，所述多分力加載機構的側板的左右兩端固定有Z向作動器連接板，所述Z向作動器連接板上設有Z向作動器安裝孔，所述X向作動器安裝孔、Y向作動器安裝孔及Z向作動器安裝孔的軸線均通過球銷中心。
[0013]根據本發明的一個實施例，所述三種作動器的加載端均具有兩個相對的加載桿，所述加載桿的自由端均設有桿端軸承，所述三種作動器的加載端均通過穿入所述桿端軸承和所述作動器安裝孔的固定元件固定至所述多分力加載機構上。
[0014]根據本發明的一個實施例，所述X向作動器的靠近Z向作動器的加載桿上設有供所述Z向作動器的對應加載桿穿過的通孔。
[0015]根據本發明的一個實施例，所述多分力加載機構的內圈包括縱梁及位于縱梁之間的中間橫梁，所述縱梁的外側面為與所述外圈的內側面配合的圓弧，所述擺臂的球銷穿過且被固定于所述中間橫梁上，所述縱梁上設有側板固定孔，所述側板通過穿入所述側板和所述側板固定孔的固定元件固定至所述內圈上。
[0016]本發明的擺臂類零件耐久度試驗臺架利用作動器及多分力加載機構組成多分力加載系統，能夠將擺臂類零件受到的載荷分解為多個分力(或多向位移)。利用多個應變片(或位移傳感器)采集路面的載荷歷程(即載荷譜)，在試驗臺架上進行迭代，得到受力位置的多向載荷歷程。然后在臺架上播放迭代所得的載荷譜，真實再現擺臂類零件在整車試驗中的受載歷程，以達到臺架試驗與整車試驗中的失效模式一致的目的。
[0017]上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
【附圖說明】
[0018]圖1所示為現有的一種雙橫臂式懸架的組裝狀態示意圖。
[0019]圖2所示為圖1中的雙橫臂式懸架的部分元件及其球銷的受力情況示意圖。
[0020]圖3所示為本發明的擺臂類零件耐久度試驗臺架及其試驗樣件的組裝示意圖。
[0021]圖4所示為圖3的部分放大示意圖。
[0022]圖5所示為圖3中多分力加載機構的外圈、內圈及擺臂球銷的組裝示意圖。
[0023]圖6所示為多分力加載機構與擺臂球銷組裝后沿Z向的剖視示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的擺臂類零件耐久度試驗臺架其【具體實施方式】、結構、特征及其功效，詳細說明如后。
[0025]如圖3所示，本發明的擺臂類零件耐久度試驗臺架20包括龍門架21、作動器22、反力架23、試驗樣件固定架24、多分力加載機構25及應變片26(圖4)。
[0026]需要說明的是，針對不同的實驗樣件，本發明的試驗臺架20所包括的作動器22、反力架23、試驗樣件固定架24以及應變片26的種類和數量會有所不同。例如，在測試圖2所示的雙橫臂懸架10時，本發明的試驗臺架20包括三個作動器22、兩個反力架23、兩個試驗樣件固定架24及三種應變片26。該三個作動器22分別為X向作動器221、Y向作動器222和Z向作動器223，該兩個反力架23分別為X向反力架231和Y向反力架232，該兩個試驗樣件固定架24分別為擺臂固定架241和減震器固定架242，該三種應變片26分別為測定擺臂在X、Y、Z三個方向受力的應變片，即用于測定Fx的應變片261、用于測定Fy的應變片262及用于測定Fz的應變片263。
[0027]下面即以本發明用于測試圖2所示的雙橫臂懸架10為例對本發明的擺臂類零件耐久度試驗臺架20進行說明。
[0028]請繼續參閱圖3，龍門架21固定于鐵地板上，其整體上呈“H”形。龍門架21包括兩根立柱211及位于該兩根立柱211之間的橫梁212。立柱211包括底座211a、立板211b及側板211c。立柱211的底座211a上開設有長條形孔211d，以調整龍門架21在鐵地板上的安裝位置。立柱211的立板211b上部開設有多組固定孔211e，用于通過螺栓等固定元件將橫梁212固定至立柱211上。立板211b上設有固定孔211e的部分的長度大于橫梁212的高度，從而可以通過將橫梁212置于立柱211的不同高度處，使位于不同高度處的固定孔211e作為安裝橫梁212的安裝孔，而調整橫梁212在立柱211上的高度。在保證強度、剛度的前提下，立柱211的側板211c上開有若干矩形孔211f，以減輕龍門架21的重量。橫梁212由“工”字鋼制成，其兩端設有兩個帶固定孔的固定片212a，以將橫梁212固定至立柱211上。另外，為了防止橫梁212在安裝過程中突然跌落而對人員造成傷害，立柱211的立板211b上還設有限位塊211g，該限位塊211g位于立板211b上設有固定孔211e的部分的上下方。
[0029]作動器22在本實施例中可以為但不限于液壓作動器，其中，X向作動器221和Y向作動器222分別通過X向反力架231和Y向反力架232固定至鐵地板上。Z向作動器223則通過夾板213和螺柱214固定至龍門架21的橫梁212上。與立柱211的底座211a相類似，X向反力架231和Y向反力架232的底座上也設有長條形孔，用于調整X向反力架231和Y向反力架232在鐵地板上的安裝位置。為了調整X向作動器221和Y向作動器222相對于鐵地板的高度，X向反力架231和Y向反力架232上分別設有可供X向作動器221和Y向作動器222的固定元件滑動的T形滑槽231a。為了使作動器22可以隨下擺臂11的運動而靈活運動并給下擺臂11施加作用力，各作動器22的尾部均安裝有球鉸，且各作動器22的加載端均設有“U”形叉，并在U形叉的開口端設有桿端軸承。具體而言，各作動器22的加載端均包括兩根相互平行的加載桿224以及與該兩根加載桿224垂直相連的連接桿225。桿端軸承即設于各加載桿224的自由端。另外，為了防止作動器22與多分力加載機構25相連時發生作動器22的加載端之間的相互碰撞和干涉，在X向作動器221的靠近Z向作動器223的加載桿224上還開設有一個可供Z向作動器223的對應加載桿224穿過的通孔226。
[0030]擺臂固定架241和減震器固定架242均由鋼板焊接而成，且均通過螺栓固定至鐵地板上。擺臂固定架241和減震器固定架242上還分別設有擺臂安裝孔和減震器安裝孔。下擺臂11的襯套端和減震器13的頂部分別通過擺臂安裝孔和減震器安裝孔固定至擺臂固定架241和減震器固定架242上。多分力加載機構25與擺臂球銷16和作動器22相連。
[0031]如圖4至圖6所7K，多分力加載機構25包括一個外圈251、一個內圈252、兩塊側板253及兩塊Z向作動器連接板254。其中，外圈251的內側面為圓形，而其外側具有四個平面251a-251d，這四個平面分別為位于外圈251頂部和底部的兩個水平面251a和251b及位于上部水平面251a右側的側斜面251c和位于下部251b水平面左側的側斜面251d，上述兩個側斜面251c和251d相互平行，且上述四個平面251a-251d上均設有螺紋孔，這四個螺紋孔分別作為X向作動器安裝孔和Y向作動器安裝孔，以通過穿入對應安裝孔的螺栓等固定元件將X向作動器221和Y向作動器222的加載端固定至多分力加載機構25上。需要說明的是，這些螺紋孔的軸線均通過球銷中