[发明专利]一种汽车车架刚度测试约束装置

说明书

技术领域

 本发明专利涉及一种汽车车架（身）刚度测试用约束装置，属于汽车产品测试技术领域。

背景技术

车架（身）作为汽车的承载基体支撑着发动机、离合器、变速器、转向器等相关部件，承受着弯曲、扭转等多种载荷的作用。车架刚度不足会引起振动和噪声，也会使汽车的乘坐舒适性、操作稳定性下降，但车架的扭转刚度又不宜过大，否则会使车架和悬架系统的载荷增大导致轮胎的接地性变差。因此，对车架（身）的刚度进行测试、校核就显得尤为重要。虽然，国内外对车架的刚度计算在理论上做出不少尝试，特别是有限元方法的应用为车架刚度的计算提供了有效手段，但由于车架（身）本身结构的复杂性，这些方法都有一定的局限性，通常只能做定性的比较计算，车架（身）的刚度最终还需通过实验测试来确定。

车架（身）刚度的测试是确定其刚度的重要手段之一，主要包括弯曲刚度及扭转刚度的测试。我国的刘惟信及日本的小田柿浩三在其各自所著的《汽车设计》中给出了车架刚度的简化计算公式及试验测试的基本要求。这些要求包括：测试车架（身）的弯曲刚度时，是在前后轴处设置刚性支撑并模拟实际负荷情况加载；测定车架（身）的扭转刚度时，应注意车架在试验台架上的紧固情况，以避免试验装置对其刚度产生的影响。然而，这些文献中均未给出测试的具体约束方法及约束装置的具体结构。

实际上，目前国内各个汽车厂商在对车架（身）刚度进行测试时，所使用的约束方法各不相同。如亚星-奔驰公司对其YBL6100C43aH新车型、广东福迪汽车有限公司对其NHQ6470EG2Y型汽车和长安汽车集团对其“长安之星”微型客车，其车架（身）刚度测试所采用的约束方法明显不同。约束方法不同，其对应的约束装置的复杂程度也不相同，越复杂的约束装置，其通用性越差，造价也较高。

目前，从所查找到的专利文献中，还未涉及对汽车车架（身）刚度测试时所采用的约束方法及方法所对应装置。

发明内容

本发明提供一种用于测试汽车车架（身）刚度的约束装置，能够适用于不同车型，且该约束装置因在测试时对车架的约束方法简单、易行，因此约束装置结构简单、通用性好。

本发明的技术方案为：在进行汽车车架（身）刚度的测试时，约束主要考虑地面通过车轮、前后悬架给车架传来的力和不同工况下所带来的特定限制，根据最小约束原理，充分考虑车架的实际使用状况来实现其刚度测试约束，设汽车车架纵梁方向为X方向、横梁方向为Y方向、垂直于地面方向为Z方向。

弯曲工况模拟在满载状态下，四轮着地时汽车在良好路面匀速直线行驶的状态。根据最小约束原理，弯曲刚度测试时，约束汽车后或前桥在车架（身）右或左纵梁上竖直投影点在X、Y、Z三个方向的平动自由度；约束后或前桥在车架（身）左或右纵梁上竖直投影点在X和Z两个方向的平动自由度；约束前或后桥在车架（身）左、右纵梁上竖直投影点在Z方向平动自由度，使车架（身）在X和Y方向形成简支梁结构，实现车架（身）的最小约束。

扭转工况模拟汽车在低速通过崎岖不平路面，产生的左、右两车轮一个悬空而另一个被抬高时汽车的受力状态。其中包括车架前部扭转和后部扭转两种情况。当车架（身）发生前部扭转时，汽车两后轮在同一高度位置，此时约束后桥在车架（身）右或左纵梁上竖直投影点在X、Y、Z三个方向的平动自由度；约束后桥在车架左或右纵梁上竖直投影点在X和Z两个方向的平动自由度；由于扭转时，两前轮一高一低，在车架前部横梁上一点其Z坐标位置不发生改变，此时可约束前桥轴线与汽车中心对称平面交点的Z方向上平动自由度。

车架（身）发生后部扭转时，其约束与前部扭转相似，可约束前桥在车架（身）左或右纵梁上竖直投影点在X、Y、Z三个方向的平动自由度；约束前桥在车架右或左纵梁上竖直投影点在X和Z两个方向的平动自由度；约束后桥轴线与汽车中心对称平面交点的Z方向上平动自由度。

本发明所述汽车车架（身）刚度测试用约束装置，其特征在于：在采用上述约束方法进行的车架（身）刚度测试时，其弯曲刚度和扭转刚度测试约束装置均将车架（身）形成简支梁结构，释放了相应约束位置处的三个旋转自由度；所述约束方法对应的装置包括约束Z组件、约束XZ组件和约束XYZ组件。

约束XYZ组件只包括旋转约束释放部分，由关节轴承、轴、轴支撑架等组成，构成球铰结构，释放了相应约束位置处三个旋转自由度。