CN116086796A - 一种驱动轴减磨垫片台架试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于台架试验技术领域，具体涉及一种驱动轴减磨垫片台架试验装置及试验方法；其中扭转试验机和固定机架依次设置，轮毂轴承安装到固定机架上，驱动轴的移动端与扭转试验机的扭矩输入端连接，驱动轴的固定端通过花键***轮毂轴承中，且其螺纹端穿过轮毂轴承，并通过锁紧螺母紧固在轮毂轴承上；所述轮毂轴承与锁紧螺母之间设有力传感器，驱动轴的固定端上方设有位移传感器；本方法通过获得转角数据，能够更好的分析垫片的使用工况，从而能够对垫片的结构进行优化，进而达到优化垫片寿命的作用。

Description

一种驱动轴减磨垫片台架试验装置及试验方法

技术领域

本发明属于台架试验技术领域，具体涉及一种驱动轴减磨垫片台架试验装置及试验方法。

背景技术

汽车轮边驱动扭矩逐渐增大，汽车起步异响问题频繁出现，引起消费者的抱怨。为了解决起步异响问题，在驱动轴和轮毂轴承中间增加了减磨垫片，但减磨垫片损坏会引起诸多问题，比如：异响复发、轮速传感器线束割断和锁紧螺母松动等。现有的台架验证方法是利用驱动轴扭疲试验来验证减磨垫片的可靠性，但此技术方案存在以下不足：

1)减磨垫片受载与驱动轴扭疲加载存在一定的差异，不足以覆盖车辆使用的全工况；

2)驱动轴扭疲不足以覆盖车辆全生命周期内减磨垫片的受载循环；

3)通过驱动轴扭疲试验来验证减磨垫片的可靠性，不能精确识别垫片失效，只有试验结束后才能检查；

4)扭疲试验不考核驱动轴锁紧螺母的力矩衰减，台架试验也无法实时记录数据。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种驱动轴减磨垫片台架试验装置及试验方法；能够覆盖车辆全生命周期内减磨垫片的受载循环，精确识别垫片失效，帮助分析并优化垫片结构。

一种驱动轴减磨垫片台架试验装置，包括扭转试验机1、驱动轴2、轮毂轴承3、力传感器4、位移传感器5、锁紧螺母7和固定机架8，其中扭转试验机1和固定机架8从左至右依次设置，轮毂轴承3安装到固定机架8上，驱动轴2左侧的移动端与扭转试验机1的扭矩输入端连接，驱动轴2右侧的固定端通过花键***轮毂轴承3中，且其右端端部的螺纹端穿过轮毂轴承3，并通过锁紧螺母7紧固在轮毂轴承3上；所述轮毂轴承3右端端部与锁紧螺母7之间设有力传感器4，驱动轴2的固定端上方设有位移传感器5。

所述位移传感器5为微米位移传感器。

所述轮毂轴承3面向位移传感器5的一侧上方设有激光反射面工装31，其中轮毂轴承3侧壁上方沿着位移传感器5的一侧延伸形成凸起，该凸起上下两端分别设有激光反射倾斜面31。

所述激光反射倾斜面31为光滑的倾斜面，其与水平面之间的夹角为45°。

一种应用上述驱动轴减磨垫片台架试验装置的驱动轴减磨垫片台架验证方法，包括如下内容：

步骤一，将减磨垫片6套置在驱动轴2和轮毂轴承3接触的位置外部；并按设计要求调整驱动轴2的万向节摆角；

步骤二，在车辆最大驱动力范围内划分i档载荷作为驱动轴载荷，并按下式计算各档驱动轴载荷T_i：

T_i＝M×a_i/2

其中：M是车辆的满载质量，a_i为数据库中全部车辆在第i档载荷范围内的平均加速度；

步骤二，按下式计算每档载荷的循环次数N_i：

N_i＝Σ(n₁+n₂+…+n_i)/I，

其中n_i为数据库中全部数据在第i档载荷范围内的循环次数，I为数据库中车辆的总数量；

步骤三，通过扭转试验机1分别按照各档驱动轴载荷T_i和对应的循环次数N_i驱动驱动轴2转动进行试验；并记录每档载荷下每次循环时力传感器4和位移传感器5的监测数据；

步骤四，将位移传感器5测得的数据按下式计算驱动轴2的万向节与轮毂轴承3之间的相对转角θ：

θ＝360°L/2πR

其中L为位移传感器5测得的位移，R为位移传感器5光线接收中心距离驱动轴2的固定节轴心之间的距离；

步骤五，力传感器4实时采集驱动轴2的轴力，判断试验过程中锁紧螺母7是否松动，同时力传感器4测得的轴力数据和转角数据能够用于台架验证后续的迭代分析。

本发明的有益效果：

本方法通过获得转角数据，能够更好的分析垫片的使用工况，从而能够对垫片的结构进行优化，进而达到优化垫片寿命的作用。

本方法能够监控螺母的力矩变化，从而能够对试验的有效性进行把控，提升试验效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明装置的结构示意图。

图2为本发明装置的部分结构放大图。

图3为本发明装置的位移传感器和激光反射倾斜面示意图。

其中：扭转试验机1、驱动轴2、轮毂轴承3、激光反射倾斜面31、力传感器4、位移传感器5、激光发射和接收端口51、减磨垫片6、锁紧螺母7、固定机架8。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例1

如图1-3所示，一种驱动轴减磨垫片台架试验装置，包括扭转试验机1、驱动轴2、轮毂轴承3、力传感器4、位移传感器5、锁紧螺母7和固定机架8，其中扭转试验机1和固定机架8从左至右依次设置在试验台上，轮毂轴承3安装到固定机架8上，驱动轴2左侧的移动端与扭转试验机1的扭矩输入端连接，驱动轴2右侧的固定端通过花键***轮毂轴承3中，且其右端端部的螺纹端穿过轮毂轴承3，并通过锁紧螺母7紧固在轮毂轴承3上；所述轮毂轴承3右端端部与锁紧螺母7之间设有力传感器4，驱动轴2的固定端的固定节壳体上方设有位移传感器5。

所述位移传感器5为微米位移传感器。

所述轮毂轴承3面向位移传感器5的一侧上方设有激光反射面工装31，其中轮毂轴承3侧壁上方沿着位移传感器5的一侧延伸形成凸起，该凸起上下两端分别设有激光反射倾斜面31。激光反射倾斜面31用于反射位移传感器5的激光发射和接收端口51发出的激光。

所述激光反射倾斜面31为光滑的倾斜面，其与水平面之间的夹角为45°。

一种应用上述驱动轴减磨垫片台架试验装置的驱动轴减磨垫片台架验证方法，包括如下内容：

步骤一，将减磨垫片6套置在驱动轴2和轮毂轴承3接触的位置外部；并按设计要求调整驱动轴2的万向节摆角；

步骤二，在车辆最大驱动力范围内划分i档载荷作为驱动轴载荷，并按下式计算各档驱动轴载荷T_i：

T_i＝M×a_i/2

其中：M是车辆的满载质量，a_i为数据库中全部车辆在第i档载荷范围内的平均加速度；

步骤二，按下式计算每档载荷的循环次数N_i：

N_i＝Σ(n₁+n₂+…+n_i)/I，

其中n_i为数据库中全部数据(某一车)在第i档载荷范围内的循环次数，I为数据库中车辆的总数量；

步骤三，通过扭转试验机1分别按照各档驱动轴载荷T_i和对应的循环次数N_i驱动驱动轴2转动进行试验；并记录每档载荷下每次循环时力传感器4和位移传感器5的监测数据；

步骤四，将位移传感器5测得的数据按下式计算驱动轴2的万向节与轮毂轴承3之间的相对转角θ：

θ＝360°L/2πR

其中L为位移传感器5测得的位移，R为位移传感器5光线接收中心距离驱动轴2的固定节轴心之间的距离；

步骤五，力传感器4实时采集驱动轴2的轴力，判断试验过程中锁紧螺母7是否松动，同时力传感器4测得的轴力数据和转角数据能够用于台架验证后续的迭代分析。

所述轮毂轴承3和锁紧螺母7作为陪试件只能使用一次，不允许重复使用。

实施例2

一种驱动轴减磨垫片台架验证方法。台架总体布置见图1；

1.试验加载载荷和循环数的设定：对数据库中I个车辆全寿命周期内的车辆加速度a进行数据统计，每增加△a进行一次区间统计，可以近似认为驱动轴载荷T_i＝M×a/2，循环数N_i＝Σ(n₁+n₂+…+n_i)/I，(M是满载质量，推荐i取4)。根据车辆最大驱动力范围，划分4档载荷。

上表是一次载荷循环试验，重复100个载荷循环。

台架布置及样件安装：将驱动轴2移动端与试验台架的扭矩输入端连接，将陪试的轮毂轴承3样件安装到固定机架8上，驱动轴2固定端花键***轮毂轴承3中，安装力传感器4，安装锁紧螺母7。按设计要求调整万向节摆角。

按照上表中的试验顺序启动试验，并实时监控力传感器4的轴力数据；

驱动轴台架试验中首次引入监控螺杆轴力的力传感器4，用以监控轴力；

采集螺杆的轴力数据，进行设计迭代；轴力异常时，台架报警；

应用高精度激光位移传感器监测万向节与轮毂轴承3的角位移，测得的数据可以用于设计迭代；

设计具有表面高度不等的激光反射面工装31，与位移传感器5配合使用；

位移传感器5测得的数据转换成相对转角数据，能够用于后续的设计迭代；

实施例3

1)按照车辆使用的全寿命周期内，驱动轴载荷(T)和循环数(N)进行减磨垫片台架试验；

2)对数据库中的55个车辆全寿命周期内的车辆加速度a进行数据统计，每增加△a进行一次区间统计，可以近似认为驱动轴载荷T_i＝M×a/2，循环数N_i＝Σ(n₁+n₂+…+n₅₅)/55，(M是满载质量，推荐i取4)。根据车辆最大驱动力范围，划分4档载荷。

3)实车加速度数据可以利用车载大数据；

4)为了确认大数据中的加速度计算得到的驱动轴载荷与实际载荷是否吻合，利用六分力设备采集轮端扭矩，与计算值进行校验；

5)试验设备简图，见附图1；

6)试验台架上，应用实车相同的轮毂轴承3和锁紧螺母7作为陪试件，陪试件只能使用一次，不允许重复使用；

7)轮毂轴承3与驱动轴的锁紧螺母7中间安装一个力传感器4；

8)利用力传感器4实时采集驱动轴2的轴力，判断试验过程中锁紧螺母7是否松动；

9)力传感器4采集的数据发动到控制室的计算机中，设定轴力的合理区间，如超限台架将报警并停机；

10)在台架装置中安装一个微米的位移传感器5，实时测量驱动轴2与轮毂轴承3的距离，利用专门设计的工装，将距离转化成角位移。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明的保护范围并不局限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (5)

1.一种驱动轴减磨垫片台架试验装置，其特征在于包括扭转试验机(1)、驱动轴(2)、轮毂轴承(3)、力传感器(4)、位移传感器(5)、锁紧螺母(7)和固定机架(8)，其中扭转试验机(1)和固定机架(8)从左至右依次设置，轮毂轴承(3)安装到固定机架(8)上，驱动轴(2)左侧的移动端与扭转试验机(1)的扭矩输入端连接，驱动轴(2)右侧的固定端通过花键***轮毂轴承(3)中，且其右端端部的螺纹端穿过轮毂轴承(3)，并通过锁紧螺母(7)紧固在轮毂轴承(3)上；所述轮毂轴承(3)右端端部与锁紧螺母(7)之间设有力传感器(4)，驱动轴(2)的固定端上方设有位移传感器(5)。

2.根据权利要求1所述的一种驱动轴减磨垫片台架试验装置，其特征在于所述位移传感器(5)为微米位移传感器。

3.根据权利要求1所述的一种驱动轴减磨垫片台架试验装置，其特征在于所述轮毂轴承(3)面向位移传感器(5)的一侧上方设有激光反射面工装(31)，其中轮毂轴承(3)侧壁上方沿着位移传感器(5)的一侧延伸形成凸起，该凸起上下两端分别设有激光反射倾斜面(31)。

4.根据权利要求3所述的一种驱动轴减磨垫片台架试验装置，其特征在于所述激光反射倾斜面(31)为光滑的倾斜面，其与水平面之间的夹角为45°。

5.一种应用权利要求1所述驱动轴减磨垫片台架试验装置对驱动轴减磨垫片进行台架验证的方法，其特征在于包括如下内容：

步骤一，将减磨垫片(6)套置在驱动轴(2)和轮毂轴承(3)接触的位置外部；并按设计要求调整驱动轴(2)的万向节摆角；

步骤二，在车辆最大驱动力范围内划分i档载荷作为驱动轴载荷，并按下式计算各档驱动轴载荷T_i：

T_i＝M×a_i/2

其中：M是车辆的满载质量，a_i为数据库中全部车辆在第i档载荷范围内的平均加速度；

步骤二，按下式计算每档载荷的循环次数N_i：

N_i＝Σ(n₁+n₂+…+n_i)/I，

其中n_i为数据库中全部数据在第i档载荷范围内的循环次数，I为数据库中车辆的总数量；

步骤三，通过扭转试验机(1)分别按照各档驱动轴载荷T_i和对应的循环次数N_i驱动驱动轴(2)转动进行试验；并记录每档载荷下每次循环时力传感器(4)和位移传感器(5)的监测数据；

步骤四，将位移传感器(5)测得的数据按下式计算驱动轴(2)的万向节与轮毂轴承(3)之间的相对转角θ：

θ＝360°L/2πR

其中L为位移传感器(5)测得的位移，R为位移传感器(5)光线接收中心距离驱动轴(2)的固定节轴心之间的距离；

步骤五，力传感器(4)实时采集驱动轴(2)的轴力，判断试验过程中锁紧螺母(7)是否松动，同时力传感器(4)测得的轴力数据和转角数据能够用于台架验证后续的迭代分析。

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