[发明专利]一种消除摆臂球头受力测量误差的方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车测试技术领域，具体涉及一种消除摆臂球头受力测量误差的方法。

背景技术

摆臂球头是汽车悬架系统中连接摆臂与转向节的一个构件，其在汽车行驶过程中主要承受纵向力和侧向力。在进行摆臂球头结构设计时，为了保证强度，就必须要知道其实际受力情况，这也是进行悬架系统设计分析时重要的输入载荷。

目前，测量摆臂球头受力的方法主要有应变片传感器和车轮六分力传感器进行测量。

采用应变片传感器进行测量，将粘贴有测量X向(纵向－指车前后方向)和Y向(侧向－指车的左右方向)的两组应变片传感器的摆臂球头安装在整车上，由于人为安装因素，很难保证所粘贴的应变片方向与整车坐标系方向一致，测得的摆臂球头受力和实际受力不一致，导致结果不准确；且在传统标定试验中，只对X向和Y向上进行力标定，得到的是合力方向与X向、Y向一致时的力与应变关系，这种标定方式只能在当摆臂球头粘贴的两组应变片方向与整车坐标系方向一致时，才能得到准确的X向和Y向受力，但当与整车坐标系方向不一致时，此标定方式得出的仅是合力在X向和Y向上的分力，与实际受力不符。如CN 103512684A公开的“一种测量摆臂球头受力的方法”，是采用应变片传感器进行测量的。首先将四个应变片分别等距离粘贴在摆臂球头的前后左右最大圆处，均与球头销的轴向平行；将前后两个应变片串联组成临边半桥，当摆臂球头承受车辆前后方向力作用时，可通过测量桥路的输出电压来测量摆臂球头X方向受力；左右两个应变片串联组成临边半桥，可测量摆臂球头Y方向受力；然后利用作动器对摆臂球头分别进行纵向和侧向加载并记录加载力，用数据采集设备记录相应应变，拟合得出应变和力的变化关系曲线；最后进行测量。

采用车轮六分力传感器测量，测量得到的是车轮中心部位的受力，还须利用CAE的手段将车轮中心部位的受力分解为摆臂球头的受力，属于间接测量法，使得数据的准确性大打折扣；且这种方法需要进口的车轮六分力传感器，不仅价格昂贵，测量不同车型也需要制作相应的车轮适配器，测试周期较长。

发明内容

本发明的目的是提供一种消除摆臂球头受力测量误差的方法，能够消除因球头安装角度与整车坐标系不一致所带来的测力误差，得到车辆行驶过程中汽车悬架摆臂球头所承受实际的X方向力(纵向－指车的前后方向)和Y方向力(侧向－指车的左右方向)。

本发明所述的一种消除摆臂球头受力测量误差的方法，其特征是：包括以下步骤：

第一步，粘贴应变片；将第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片分别等距离粘贴在摆臂球头的最大直径处，第一应变片粘贴在摆臂球头的左侧，第二应变片粘贴在摆臂球头的前侧，第三应变片粘贴在摆臂球头的右侧，第四应变片粘贴在摆臂球头的后侧，所有应变片的电阻丝均与球头销的轴向平行；第二应变片与第四应变片串联组成临边半桥，当摆臂球头承受车辆前后方向力作用时，一个应变片承受拉伸作用，其阻值增大，另一个应变片承受压缩作用，其阻值减小；两个应变片的阻值变化之差与桥路的输出电压和摆臂球头承受的X方向力均承线性关系，因此桥路的输出电压和摆臂球头承受的X方向力也承线性关系，即可通过测量桥路的输出电压来测量摆臂球头X方向受力；按照同样的原理，第一应变片与第三应变片也串联组成临边半桥，即能够测量摆臂球头Y方向受力；

第二步，标定；使用摆臂球头底座夹具将摆臂球头底座固定，摆臂球头底座夹具的形状按照摆臂球头底座形状结构来确定，下端固定在铁地板上；摆臂球头夹具的作用是连接摆臂球头和液压作动器，其锥孔的大小形状按照摆臂球头形状参数进行设计；液压作动器能够通过摆臂球头夹具向摆臂球头施加力，从而进行标定；将液压作动器偏离X方向依次从0度，以15度为增量，直到360度进行加载并记录加载力，用数据采集设备同时记录X方向和Y方向的应变；得出两个方向应变比值和所记录的偏离角度之间的变化关系曲线和拟合方程；同时得出X向和Y向的应变值和力的变化关系曲线和拟合方程；

第三步，静态测量摆臂球头粘贴的应变片方向与整车坐标系方向偏离角度：将标定后的摆臂球头安装到待测车辆上，连接好数据采集设备并调试完成后，在轮胎中心处施加一水平向后的X向力，测得两个方向(X方向、Y方向)应变值后，通过第二步中的拟合方程θ＝f(ε_y/x)进行计算，得出初始偏离角度θ₀，此值即为球头摆臂X向与整车坐标系X向之间的偏离角度值；