[实用新型]一种汽车零部件模态测试支撑系统

说明书

本实用新型具体涉及一种测量精度高、固有频率及刚度可调的汽车零部件模态测试支撑系统。该支撑系统由龙门架、电动葫芦、气体弹簧、千斤顶等组成；电动葫芦为悬挂式模态测试提供了垂直起吊点，配套的微调器使得被测件在测试时能保持基本的水平状态，弹簧组件能通过调节弹簧的串并联来改变自身刚度；气体弹簧为搁置式模态测试提供了水平搁置点，配套的千斤顶使得被测件在测试时能基本保持水平状态，气体弹簧能根据被测件的不同通过调节充气压力来改变自身刚度，可精确控制气体弹簧本身的温度，提高了测量精度。

技术领域

本实用新型涉及汽车零部件模态检测技术领域，具体涉及一种汽车零部件模态测试支撑系统。

背景技术

对汽车进行模态分析不仅能考察汽车结构的整体刚度特性，而且可以指导人们对汽车结构进行优化以及响应分析。在进行模态试验时，零件的支撑位置及支撑结构对最终实验结果有较大影响；在进行实验模态测试时，由于同一结构在不同的边界条件下会具有不同的模态参数，所以为了得到一组满意的频响函数测量数据，被测件的支撑方式的选取是非常重要的。

目前常用的支撑方式有以下两种：地面支撑，自由支撑。地面支撑是将结构上的某些点与地面固定连接，这在理论上很容易实现，即简单的将对应点的坐标删去即可，但在做实验时很难提供一个基础或地基固定实验构件。故而我们采用自由支撑的方式，自由支撑式是将被测对象自由的支撑在空间当中，在这种状态下结构将呈现由其质量和惯性所决定的刚体模态，既无弯曲又无变形，由此我们可以确定其刚体模态，以及质量和惯性特性。在实验中我们通常是将试件支撑在一个很软的“弹簧”上(搁置)，或者用橡胶绳将试件吊起(悬挂)，来将试件置于一种近似与自由支撑的状态下。

因此对于自由支撑的结构有两方面要求：一是悬挂或支撑点应选择尽可能多的模态节点；二是悬挂绳或支撑装置要足够软，保证刚体共振频率低于第一阶弹性共振频率(通常要求小于10％)。通过查阅相关文献及专利可知，在现存的相关模态测试支撑系统专利中大多只提供了固定的支撑点，无法满足实际的测试需求，且固定支撑点的刚度通常无法调节，也无法保证测试精度。

为了保证测试精度，要求被测件的最高频率占到支撑结构最低弹性模态固有频率的1/3以下，所以当被测件不同，支撑结构所具有的固有频率也应该不同，因此要求模态测试支撑系统必须能够调整整套支撑系统的固有频率。而在以往的相关模态测试支撑系统专利中并未提供此类功能，这也将极大地影响测试精度。

另外，为了获得尽量精确的测试数据，需要被测件尽量保持水平状态，而这在以往的相关专利中均未涉及此类结构设计。

传统的气体弹簧的原理是在密闭的压力缸内充入惰性气体(空气弹簧)使腔体内的压力高于大气压的几倍或者几十倍，利用活塞杆的横截面积小于活塞的横截面积从而产生的压力差来实现活塞杆的运动，或者液体与气体分别冲入两个相互接触的密闭气室(油气弹簧)，由于原理上的根本不同，气体弹簧比普通弹簧有着很显著的优点：速度相对缓慢、动态力变化不大、容易控制。由于气体弹簧中的油气弹簧自身刚度较大，很难满足一些低刚度使用要求的应用环境(如模态测试领域)，所以此处着重讨论空气弹簧，当气体被频繁压缩时，由于有一部分的气体会转化为热能，使得空气弹簧内部的气体温度发生变化，在密闭环境下，当气体温度发生变化时，其压强也会发生变化，进而直接引起弹簧的整体刚度发生变化。而传统空气弹簧是通过直接调节气室内部空气的流入与流出量，或者改变固有气体的体积来改变弹簧的刚度变化，并没有将弹簧内部空气的温度变化这一量考虑在内，也无法通过控制气体的流入与流出量来控制弹簧内部的温度变化，这在许多需要精确利用空气弹簧变刚度特性的领域如(模态测试)是难以忽视的缺陷。而在模态测试领域中需要空气弹簧能够提供较大的刚度变化范围，并且刚度的变化还要易于控制。并且将此类空气弹簧应用到模态测试领域，还与要配套提供空压机来实时调节空气弹簧内部气体压强，这就提高了测试成本。

发明内容

本实用新型目的是提供一种测量精度高、固有频率及刚度可调的汽车零部件模态测试支撑系统。