本發(fā)明屬于汽車產(chǎn)品測試技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種發(fā)動機(jī)懸置總成垂向多級譜試驗(yàn)臺架及其試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

乘用車發(fā)動機(jī)懸置總成疲勞壽命是產(chǎn)品的重要屬性。目前，乘用車發(fā)動機(jī)懸置總成臺架疲勞試驗(yàn)大多采用等幅加載和隨機(jī)加載兩種方式。

隨機(jī)加載疲勞試驗(yàn)?zāi)軌蚝芎玫貜?fù)現(xiàn)路試受載情況，其試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況更加接近，體現(xiàn)了載荷歷程中的隨機(jī)性和不重復(fù)性，可以比較好地模擬實(shí)際的隨機(jī)載荷歷程。但是，由于隨機(jī)加載疲勞試驗(yàn)的試驗(yàn)周期較長、成本較高，一般不適用于零件的前期開發(fā)。而等幅加載疲勞試驗(yàn)，以其快速、簡單、直接、成本較低等特性而廣受歡迎，它也是應(yīng)用頻率最高的一種試驗(yàn)室臺架試驗(yàn)方法。不過，它也存在一定的局限性，由于載荷單一，不能體現(xiàn)路試的受載情況，也就不能體現(xiàn)出零件在不同載荷下的疲勞損傷；偶爾的過載還可能會導(dǎo)致零件在高應(yīng)力集中區(qū)域產(chǎn)生塑性變形，造成應(yīng)力的重新分配，同時殘余應(yīng)力會影響整個零件的疲勞損傷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種發(fā)動機(jī)懸置總成垂向多級譜試驗(yàn)臺架及其試驗(yàn)方法，以解決現(xiàn)行試驗(yàn)方法試驗(yàn)周期長、成本高，不適用于零件的前期開發(fā)，殘余應(yīng)力影響零件的疲勞損傷等缺點(diǎn)，提高試驗(yàn)效率和試驗(yàn)精度。

發(fā)動機(jī)懸置總成垂向多級譜試驗(yàn)臺架包括液壓缸、溫度箱以及設(shè)置于溫度箱內(nèi)部的加載夾具、發(fā)動機(jī)懸置和組合支架；所述發(fā)動機(jī)懸置的底部固定在組合支架上，所述組合支架固定在溫度箱的內(nèi)部底板上；所述液壓缸包括液壓缸底座、活塞桿和萬向節(jié)mts連接頭，所述液壓缸底座固定在外部龍門架上，所述活塞桿的一端固定在液壓缸底座上，另一端伸入溫度箱內(nèi)部通過其端部的萬向節(jié)mts連接頭與加載夾具連接；所述加載夾具通過螺栓與發(fā)動機(jī)懸置固定連接。

發(fā)動機(jī)懸置的底部在組合支架上固定的同時，其上部還通過螺栓與加載夾具固定連接，有利于試驗(yàn)時液壓缸既可以向其施加下壓的力，又可以向其施加上拉的力，可以更好地模擬隨機(jī)載荷歷程，復(fù)現(xiàn)路試受載情況。同時，用溫度箱封閉發(fā)動機(jī)懸置，可以控制試驗(yàn)溫度，還原發(fā)動機(jī)懸置的真實(shí)應(yīng)用環(huán)境。

進(jìn)一步地，所述液壓缸垂向設(shè)置于所述溫度箱的上部。液壓缸依次通過萬向節(jié)mts連接頭和加載夾具與發(fā)動機(jī)懸置連接，模擬了發(fā)動機(jī)懸置的實(shí)際垂向受載工況。

進(jìn)一步地，所述溫度箱的頂部設(shè)有開孔，所述開孔的大小與活塞桿的下部桿體的橫截面大小相適應(yīng)。這樣的設(shè)置方便于試驗(yàn)時液壓缸的動作。

進(jìn)一步地，所述活塞桿的桿體上設(shè)有隔熱密封套。隔熱密封套設(shè)置在活塞桿下部桿體與溫度箱開孔的相接處，以保證溫度箱內(nèi)的溫度范圍保持在80℃+2℃。

發(fā)動機(jī)懸置總成垂向多級譜試驗(yàn)臺架的試驗(yàn)方法，包括以下步驟：s1,通過雨流計數(shù)分析，得到應(yīng)變range-mean矩陣；s2,利用古德曼均值應(yīng)力修正公式，對應(yīng)變range-mean矩陣的各級應(yīng)變所對應(yīng)的幅值進(jìn)行修正；s3,根據(jù)懸置應(yīng)變-載荷標(biāo)定系數(shù)，將應(yīng)變譜轉(zhuǎn)化成載荷譜；s4,將試驗(yàn)場一個循環(huán)載荷譜的統(tǒng)計頻次外推至整個試驗(yàn)場規(guī)范頻次；s5,根據(jù)s4所得到的載荷譜，控制液壓缸動作，進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)時，先通過運(yùn)算分析確定發(fā)動機(jī)懸置總成的垂向多級譜，即block載荷譜，確定block載荷譜的具體步驟包括上述s1～s4；通過步驟s1～s4確定block載荷譜后，再利用發(fā)動機(jī)懸置總成垂向多級譜試驗(yàn)臺架根據(jù)block載荷譜，控制液壓缸動作，進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。如此，先確定了根據(jù)載荷歷程中的隨機(jī)性演算出來的載荷譜，再展開試驗(yàn)，考慮了試驗(yàn)的各種可能性和不確定性，可以使試驗(yàn)進(jìn)行得更加有條不紊，并且也更接近真實(shí)路試受載情況。

進(jìn)一步地，所述液壓缸的動作控制通過mts液壓伺服系統(tǒng)的mpt控制軟件來運(yùn)行。mts液壓伺服系統(tǒng)是美國mts公司的力學(xué)測試與模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，mpt是基于mts計算命令控制的多用途試驗(yàn)軟件。

進(jìn)一步地，所述試驗(yàn)方法的溫度設(shè)置范圍為：80℃+2℃，以更貼近發(fā)動機(jī)懸置的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境。

本發(fā)明的懸置總成垂向多級譜加載試驗(yàn)臺架及其試驗(yàn)方法，能夠體現(xiàn)路試受力情況，考慮了零件在不同載荷下的疲勞性能，并復(fù)現(xiàn)路試失效模式，從而能夠更加真實(shí)地反映零部件的使用特性和試驗(yàn)場試驗(yàn)的載荷譜，所以試驗(yàn)精度比等幅加載更高，同時大大縮短了試驗(yàn)周期，提高了試驗(yàn)效率，有利于零件的前期開發(fā)驗(yàn)證。

附圖說明

圖1是發(fā)動機(jī)懸置總成垂向多級譜試驗(yàn)臺架示意圖。

具體實(shí)施方式

下面對照附圖，通過對實(shí)施實(shí)例的描述，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理等作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

實(shí)施例1：

如圖1所示，本發(fā)明的發(fā)動機(jī)懸置總成垂向多級譜試驗(yàn)臺架包括溫度箱7、垂向設(shè)置于溫度箱上部的液壓缸以及設(shè)置于溫度箱內(nèi)部的加載夾具6、發(fā)動機(jī)懸置5和組合支架4；發(fā)動機(jī)懸置5的底部固定在組合支架4上，組合支架4固定在溫度箱7的內(nèi)部底板上；液壓缸包括液壓缸底座1、活塞桿2和萬向節(jié)mts連接頭3，溫度箱7的頂部設(shè)有與活塞桿2的下部桿體的橫截面大小相適應(yīng)的開孔；液壓缸底座1固定在外部龍門架上，活塞桿2的一端固定在液壓缸底座1上，另一端通過溫度箱7頂部的開孔伸入溫度箱7內(nèi)部，并通過其端部的萬向節(jié)mts連接頭3與加載夾具6連接；加載夾具6通過螺栓與發(fā)動機(jī)懸置5固定連接?；钊麠U2的桿體上與溫度箱7開孔的相接處設(shè)有隔熱密封套，以保證溫度箱7內(nèi)的溫度范圍保持在80℃+2℃。

液壓缸垂向設(shè)置，其活塞桿2的下部桿體伸入溫度箱7內(nèi)部并通過其端部的萬向節(jié)mts連接頭3與加載夾具6連接，加載夾具6又通過螺栓與發(fā)動機(jī)懸置5連接，同時發(fā)動機(jī)懸置5的底部固定在組合支架4上，這樣的設(shè)置比較真實(shí)地模擬了發(fā)動機(jī)懸置5的實(shí)際垂向受載工況，而且有利于試驗(yàn)時液壓缸既可以向其施加下壓的力，又可以向其施加上拉的力，可以更好地模擬隨機(jī)載荷歷程，復(fù)現(xiàn)路試受載情況。開孔的大小與活塞桿2的下部桿體的橫截面大小相適應(yīng)，方便于試驗(yàn)時液壓缸的動作。同時，用溫度箱7封閉發(fā)動機(jī)懸置5，可以控制試驗(yàn)溫度，還原發(fā)動機(jī)懸置5的真實(shí)應(yīng)用環(huán)境。

發(fā)動機(jī)懸置總成垂向多級譜試驗(yàn)臺架的試驗(yàn)方法，包括以下步驟：s1,通過雨流計數(shù)分析，得到應(yīng)變range-mean矩陣；s2,利用古德曼均值應(yīng)力修正公式，對應(yīng)變range-mean矩陣的各級應(yīng)變所對應(yīng)的幅值進(jìn)行修正；s3,根據(jù)懸置應(yīng)變-載荷標(biāo)定系數(shù)，將應(yīng)變譜轉(zhuǎn)化成載荷譜；s4,將試驗(yàn)場一個循環(huán)載荷譜的統(tǒng)計頻次外推至整個試驗(yàn)場規(guī)范頻次；s5,根據(jù)s4所得到的載荷譜，控制液壓缸動作，進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。液壓缸的動作控制通過mts系統(tǒng)的mpt控制軟件來運(yùn)行。mts液壓伺服系統(tǒng)是美國mts公司的力學(xué)測試與模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，mpt是基于mts計算命令控制的多用途試驗(yàn)軟件。試驗(yàn)方法的溫度設(shè)置范圍為：80℃+2℃，以更貼近發(fā)動機(jī)懸置5的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境。

具體操作時，先通過運(yùn)算分析確定發(fā)動機(jī)懸置總成的垂向多級譜，即block載荷譜，確定block載荷譜的具體步驟包括上述s1～s4；通過步驟s1～s4確定block載荷譜后，再利用發(fā)動機(jī)懸置總成垂向多級譜試驗(yàn)臺架根據(jù)block載荷譜，通過mts液壓伺服系統(tǒng)的mpt控制軟件的運(yùn)行來控制液壓缸動作，進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。如此，先確定了根據(jù)載荷歷程中的隨機(jī)性演算出來的載荷譜，再展開試驗(yàn)，考慮了試驗(yàn)的各種可能性和不確定性，可以使試驗(yàn)進(jìn)行得更加有條不紊，并且也更接近真實(shí)路試受載情況。

以下以乘用車在襄陽綜合路段的情況為例具體說明。

一、首先，通過運(yùn)算分析將乘用車襄陽綜合路試采集的右懸置垂向應(yīng)變路譜轉(zhuǎn)化成block載荷譜。具體步驟如下：

1、雨流計數(shù)分析：

對襄陽試車場采集的右懸置垂向應(yīng)變隨機(jī)譜進(jìn)行雨流計數(shù)（8x8），應(yīng)變range-mean矩陣統(tǒng)計如下表所示：

2、均值修正：

以上range-mean值應(yīng)變矩陣，利用古德曼均值應(yīng)力修正公式，對各級應(yīng)變對應(yīng)的幅值進(jìn)行修正,將載荷的均值修正為0。處理中將負(fù)（拉力）的平均載荷轉(zhuǎn)化成正（壓力）的平均載荷，因?yàn)槔瓚?yīng)力比壓應(yīng)力稍容易出現(xiàn)疲勞損傷，這樣處理是偏于保守的。如下表2、表3所示：

3、根據(jù)懸置應(yīng)變-載荷標(biāo)定系數(shù)，將block應(yīng)變譜轉(zhuǎn)化為block載荷譜，如下表所示：

4、里程外推：

表4僅僅統(tǒng)計了襄陽路一個循環(huán)的試驗(yàn)頻次，而在整個襄陽綜合試車規(guī)范中一共進(jìn)行64個循環(huán)，故將以上一個循環(huán)block載荷譜的統(tǒng)計頻次擴(kuò)展到64個循環(huán)，統(tǒng)計如下表5所示：

二、然后，利用發(fā)動機(jī)懸置總成垂向多級譜試驗(yàn)臺架根據(jù)block載荷譜，通過mts系統(tǒng)的mpt控制軟件的運(yùn)行來控制液壓缸動作，進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。具體操作方式為：在mpt控制軟件中依照上表5載荷次序、頻次及頻率設(shè)置試驗(yàn)程序，并設(shè)置好保護(hù)，同時設(shè)置溫度箱溫度，開啟試驗(yàn)，考核發(fā)動機(jī)懸置的疲勞壽命。

以上通過對所列實(shí)施方式的介紹，闡述了本發(fā)明的基本構(gòu)思和基本原理。但本發(fā)明絕不限于上述所列實(shí)施方式。凡是基于本發(fā)明的技術(shù)方案所作的等同變化、改進(jìn)及故意變劣等行為，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。