轿车悬架载荷谱测试与分析
载荷谱对汽车部件的疲劳分析研究有着重要意义，而载荷谱的准确程度直接影响其研究结果。通过对某款轿车悬架室内试验台架载荷谱的采集与分析，为轿车悬架系统耐久性快速评价技术提供有效数据。本文主要介绍了悬架结构特点和各部件受力点的分析，从而确定测试点。再将选定的传感器布置在各测试点以获得测试数据，再利用获得的数据对传感器进行标定，以及试验道路和试验工况的确定，根据设计的采集系统对设备进行安装与连接。并对6000以太网接口数据采集系统、无线遥测系统和数据分析软件Encore等设备进行简单的阐述。本次选定的试验方案较为快捷简单，对研究悬架疲劳寿命情况以及汽车安全性、舒适性有着重要意义。关键词 轿车悬架，载荷谱，传感器，数据采集系统，数据分析目 录
1 绪论 1
1.1 论文研究内容 1
1.2 国内外研究状况 2
2 汽车载荷谱的应用 3
2.1 载荷谱与汽车设计的关系 3
2.2 载荷谱与汽车性能的关系 3
3 悬架载荷谱采集方案的确定 4
3.1 载荷受力形式分析 5
3.2 传感器类型的选择 5
3.3 传感器的安装 5
3.4 传感器的标定 7
4 悬架载荷谱的采集 7
4.1 6000以太网接口数据采集系统 9
4.2 无线遥测系统 10
4.3 室内道路模拟试验方法简介 10
4.4 试验道路和试验工况的确定 11
4.5 设备安装与连接 13
4.6 数据采集 13
5 数据处理与分析 13
5.1 消除奇异点 14
5.2 消除趋势项 14
5.3 正态性检验 15
5.4 数据分析 21
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
随着我国经济的快速发展，人民生活水平的提高，人们对汽车的要求已经不再是过去的代步工具而已，现在人们更看中的是汽车的安全性能与舒适性。而一辆汽车的舒
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
/> 5.2 消除趋势项 14
5.3 正态性检验 15
5.4 数据分析 21
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
随着我国经济的快速发展，人民生活水平的提高，人们对汽车的要求已经不再是过去的代步工具而已，现在人们更看中的是汽车的安全性能与舒适性。而一辆汽车的舒适性如何，与汽车悬架的性能有着直接的关系。汽车悬架与汽车安全性、操纵稳定性和耐久性有着很大的关系，悬架的主要功用包括车桥和车架的联接、缓冲不平路面对汽车产生的冲击和对车轮相对车身的跳动其导向作用。国内的汽车行业的整车和零部件的设计开发和耐久性评价技术一直以来处于相对落后的水平，载荷谱方面的研究较少，导致数据的积累很少。本文采用的是室内试验台架模拟试验，采用的是道路模拟试验台来模拟实际路面工况，从而实现对轿车悬架载荷谱的采集。
1.1 论文研究内容
本次试验是在室内道路模拟试验台架上完成的，在试验之前就需要知道在实车道路试验时悬架各个部位具体的工作载荷，这样才能保证模拟试验能够较为准确的模拟出实车道路试验。因此，提出针对轿车悬架进行载荷谱测试，将试验过程中采集到的数据进行保存、分析处理，从而为后续的汽车性能分析提供有效的数据。目前，汽车载荷谱采集的主要目的是建立并完善室内试验台架试验规范。此外，还可以利用载荷谱对汽车零部件的疲劳分析进行计算，来预测部件的疲劳寿命以及分析失效模式。本论文具体研究思路如下：
1）悬架载荷谱采集方案的确定；
2）传感器的选择与安装；
3）悬架载荷谱的采集；
4）数据分析与处理。
1.2 国内外研究状况
在1935年,oassner提出载荷谱这个概念。1945年， 在M.A.Miner提出疲劳线性累积损伤理论之后，工程界对载荷谱的关注才越来越多，直到20世纪70年代前后，随着计算机行业的快速发展，先进的技术促使疲劳载荷谱的研究和应用的快速发展。但是最初载荷谱的研究并不是用于汽车行业，而是多用于航空工业方面，在1980年左右，才开始应用于航空行业以外领域的。目前，欧美国家在载荷谱方面的研究已有40多年，积累了大量载荷谱数据，对载荷谱疲劳研究也越来越成熟。
相对国外的研究，国内的研究起步虽然较晚，但近年来，我国汽车行业的快速发展，对汽车载荷谱的研究也越来越重视。2001年，上海汇众汽车制造有限公司便针对某一款轿车悬架进行了实车道路载荷谱的采集以及数据的判别方法。该文中主要对试验采集方案的确定和传感器的选择及标定做了简单的介绍，以及在采集过程中试验验道路与试验工况的选择、设备的安装和连接等。对悬架在道路中的载荷受力形式进行具体的分析，进而通过传感对载荷谱的采集。通过具体的实验，对汽车悬架系统的结构特点和在行驶过程中轿车悬架受力情况进行分析，再确定载荷谱的采集方案，同时对试验中选择的传感器进行了标定，方便后续的数据分析。通过对试验中所测得的载荷谱数据进行分析，从而制定出耐久性试验加载谱。2005年，天津大学和中国汽车技术研究中心的研究人员，利用车轮力传感器和加速度传感器，测量了车辆道路行驶载荷谱，并且根据采集到的车轮力信号和加速度信号，再分别对采集到的信号利用功率谱密度进行分析等相关研究。通过功率谱密度的分析，可以较为准确的区分出由驾驶习惯和道路条件而引起的道路行驶载荷，然后再对两种信号分别进行程对计数，再进行曲线拟合。2009年，上海大众有限公司和同济大学通过对汽车用户道路行驶载荷谱的测量及推断方法的研究，介绍了可以应用在汽车用户道路行驶载荷谱测量的一种新方法，通过实车道路试验和对载荷数据的处理，对汽车零部件疲劳试验有着重要意义。2012年，奇瑞汽车公司运用RPC软件对汽车悬架系统垂向疲劳试验进行了研究。利用RPC技术，在室内试验台架上模拟道路载荷，然后对悬架系统的疲劳寿命进行评价，然后根据分析结果选择合理的材料和工艺结构生产悬架系统零件，从而实现降低成本、提高效率的目的[3]。2013年，天津大学实验室通过以六分力车轮传感器测得车轮在行驶过程中的真实载荷为加载条件，分别采用横向稳定杆等效简化法计算汽车悬架部件受力情况，分析采取不同的方法处理横向稳定杆会对汽车悬架部件载荷计算结果产生的影响。2015年，内蒙古工业大学机械学院对载荷谱在汽车上的应用进行了详细的分析。主要阐述了载荷谱在汽车上的应用，分析了汽车载荷谱与汽车设计、室内模拟试验、汽车可靠性和汽车性能之间的关系，同时也阐述了预测局部应变寿命法的原理。国内其他研究机构包括华晨汽车工程研究院、内蒙古工业大学机械学院在内的一些研究机构，也都在进行汽车载荷谱的相关研究。
2 汽车载荷谱的应用
载荷谱是零件构造或零部件在典型载荷下的时间历程，再通过经统计处理后所得到的描述载荷大小与出现频次之间关系的图或表和其他概率特征值的统称[2]。汽车上大部分部件都是工作在交变载荷作用下，零件内部的应力的变化多是由于载荷的变化引起的，然后造成零件的损坏，通常把此过程称为疲劳失效。而目前对载荷谱方面的研究，对研究零件的疲劳失效具有很大作用。人们可通过先进的软件对采集到载荷谱进行处理与分析，能够较为准确的分析出
1 绪论 1
1.1 论文研究内容 1
1.2 国内外研究状况 2
2 汽车载荷谱的应用 3
2.1 载荷谱与汽车设计的关系 3
2.2 载荷谱与汽车性能的关系 3
3 悬架载荷谱采集方案的确定 4
3.1 载荷受力形式分析 5
3.2 传感器类型的选择 5
3.3 传感器的安装 5
3.4 传感器的标定 7
4 悬架载荷谱的采集 7
4.1 6000以太网接口数据采集系统 9
4.2 无线遥测系统 10
4.3 室内道路模拟试验方法简介 10
4.4 试验道路和试验工况的确定 11
4.5 设备安装与连接 13
4.6 数据采集 13
5 数据处理与分析 13
5.1 消除奇异点 14
5.2 消除趋势项 14
5.3 正态性检验 15
5.4 数据分析 21
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
随着我国经济的快速发展，人民生活水平的提高，人们对汽车的要求已经不再是过去的代步工具而已，现在人们更看中的是汽车的安全性能与舒适性。而一辆汽车的舒
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
/> 5.2 消除趋势项 14
5.3 正态性检验 15
5.4 数据分析 21
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
随着我国经济的快速发展，人民生活水平的提高，人们对汽车的要求已经不再是过去的代步工具而已，现在人们更看中的是汽车的安全性能与舒适性。而一辆汽车的舒适性如何，与汽车悬架的性能有着直接的关系。汽车悬架与汽车安全性、操纵稳定性和耐久性有着很大的关系，悬架的主要功用包括车桥和车架的联接、缓冲不平路面对汽车产生的冲击和对车轮相对车身的跳动其导向作用。国内的汽车行业的整车和零部件的设计开发和耐久性评价技术一直以来处于相对落后的水平，载荷谱方面的研究较少，导致数据的积累很少。本文采用的是室内试验台架模拟试验，采用的是道路模拟试验台来模拟实际路面工况，从而实现对轿车悬架载荷谱的采集。
1.1 论文研究内容
本次试验是在室内道路模拟试验台架上完成的，在试验之前就需要知道在实车道路试验时悬架各个部位具体的工作载荷，这样才能保证模拟试验能够较为准确的模拟出实车道路试验。因此，提出针对轿车悬架进行载荷谱测试，将试验过程中采集到的数据进行保存、分析处理，从而为后续的汽车性能分析提供有效的数据。目前，汽车载荷谱采集的主要目的是建立并完善室内试验台架试验规范。此外，还可以利用载荷谱对汽车零部件的疲劳分析进行计算，来预测部件的疲劳寿命以及分析失效模式。本论文具体研究思路如下：
1）悬架载荷谱采集方案的确定；
2）传感器的选择与安装；
3）悬架载荷谱的采集；
4）数据分析与处理。
1.2 国内外研究状况
在1935年,oassner提出载荷谱这个概念。1945年， 在M.A.Miner提出疲劳线性累积损伤理论之后，工程界对载荷谱的关注才越来越多，直到20世纪70年代前后，随着计算机行业的快速发展，先进的技术促使疲劳载荷谱的研究和应用的快速发展。但是最初载荷谱的研究并不是用于汽车行业，而是多用于航空工业方面，在1980年左右，才开始应用于航空行业以外领域的。目前，欧美国家在载荷谱方面的研究已有40多年，积累了大量载荷谱数据，对载荷谱疲劳研究也越来越成熟。
相对国外的研究，国内的研究起步虽然较晚，但近年来，我国汽车行业的快速发展，对汽车载荷谱的研究也越来越重视。2001年，上海汇众汽车制造有限公司便针对某一款轿车悬架进行了实车道路载荷谱的采集以及数据的判别方法。该文中主要对试验采集方案的确定和传感器的选择及标定做了简单的介绍，以及在采集过程中试验验道路与试验工况的选择、设备的安装和连接等。对悬架在道路中的载荷受力形式进行具体的分析，进而通过传感对载荷谱的采集。通过具体的实验，对汽车悬架系统的结构特点和在行驶过程中轿车悬架受力情况进行分析，再确定载荷谱的采集方案，同时对试验中选择的传感器进行了标定，方便后续的数据分析。通过对试验中所测得的载荷谱数据进行分析，从而制定出耐久性试验加载谱。2005年，天津大学和中国汽车技术研究中心的研究人员，利用车轮力传感器和加速度传感器，测量了车辆道路行驶载荷谱，并且根据采集到的车轮力信号和加速度信号，再分别对采集到的信号利用功率谱密度进行分析等相关研究。通过功率谱密度的分析，可以较为准确的区分出由驾驶习惯和道路条件而引起的道路行驶载荷，然后再对两种信号分别进行程对计数，再进行曲线拟合。2009年，上海大众有限公司和同济大学通过对汽车用户道路行驶载荷谱的测量及推断方法的研究，介绍了可以应用在汽车用户道路行驶载荷谱测量的一种新方法，通过实车道路试验和对载荷数据的处理，对汽车零部件疲劳试验有着重要意义。2012年，奇瑞汽车公司运用RPC软件对汽车悬架系统垂向疲劳试验进行了研究。利用RPC技术，在室内试验台架上模拟道路载荷，然后对悬架系统的疲劳寿命进行评价，然后根据分析结果选择合理的材料和工艺结构生产悬架系统零件，从而实现降低成本、提高效率的目的[3]。2013年，天津大学实验室通过以六分力车轮传感器测得车轮在行驶过程中的真实载荷为加载条件，分别采用横向稳定杆等效简化法计算汽车悬架部件受力情况，分析采取不同的方法处理横向稳定杆会对汽车悬架部件载荷计算结果产生的影响。2015年，内蒙古工业大学机械学院对载荷谱在汽车上的应用进行了详细的分析。主要阐述了载荷谱在汽车上的应用，分析了汽车载荷谱与汽车设计、室内模拟试验、汽车可靠性和汽车性能之间的关系，同时也阐述了预测局部应变寿命法的原理。国内其他研究机构包括华晨汽车工程研究院、内蒙古工业大学机械学院在内的一些研究机构，也都在进行汽车载荷谱的相关研究。
2 汽车载荷谱的应用
载荷谱是零件构造或零部件在典型载荷下的时间历程，再通过经统计处理后所得到的描述载荷大小与出现频次之间关系的图或表和其他概率特征值的统称[2]。汽车上大部分部件都是工作在交变载荷作用下，零件内部的应力的变化多是由于载荷的变化引起的，然后造成零件的损坏，通常把此过程称为疲劳失效。而目前对载荷谱方面的研究，对研究零件的疲劳失效具有很大作用。人们可通过先进的软件对采集到载荷谱进行处理与分析，能够较为准确的分析出
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