汽车振动强度试验室设计.doc

汽车振动强度试验室设计 建筑工程所 万叶青 摘 要 地面车辆如汽车等在行驶时的振动强度问题是机械研究的基础课题，振动强度试验室的建立至关重要。本文重点介绍这类试验室的一般工艺要求，试验室的基本功能，设备配备情况，以及建筑平立剖布置，道路模拟试验机基础动力分析等内容，以供类似的振动强度试验室设计时参考。 关键词 振动强度试验室，道路模拟试验机，振动试验台，动力基础，信号采集，数据分析。 1 概述 在当今的汽车制造业中，有许多各式各样先进的试验室。这些试验室为汽车新产品的开发与研制提供有效的手段，确保车辆具有良好的性能指标，并具备较高的安全性保证。振动强度试验室就是其中之一。 振动强度试验室，主要是开展对汽车整车，总称，零部件，或者材料的强度，耐久性，疲劳特性，以及可靠性等问题的研究，试验，考核，或者评估。很多汽车企业在试验室中建立道路模拟试验机和一些振动试验台，专门用来研究汽车整车或部件的减振性能，以提高汽车的平顺性和舒适性，确保机械或电子部件的使用寿命。从而有效的提高产品的性能和质量。 本文简单介绍一些振动强度试验室的主要功能和基本要求。 2 主要功能 振动强度试验室主要用于室内条件下的振动模拟试验或者模拟强化试验。室内模拟试验，是根据车辆在不同工作和道路条件下作业行驶是的情况，在室内条件下再现出来，达到与实际工况相同的效果。这样的试验用来考核整机或者车辆零部件的承载能力和减振性能，评价车辆的舒适性或者叫平顺性。 一般来讲，车辆减振性或者平顺性试验的时间不太长，只是要求试验信号的频率特性与实际工况基本一致，这样就可以分析车辆减振系统的传递特性，是否具有减振效果，从而可以获取真实的评价结论。 而对于耐久性试验来说，则需要在车辆的实际使用工况中，提取实测信号的振幅，有时也需要了解信号的频率成分。一般车辆使用时间较长，室内模拟实验不可能按照实际的使用年限去做，试验中必须大大压缩试验时间，要做到在几天的试验时间里获取几年，甚至十几年使用效果的数据资料。这就是疲劳强度研究中经常使用的加速试验方法。也就是根据机械疲劳损伤关系，计算出加速系数，用到室内模拟试验中，可以在强化的应力条件下，模拟实际使用的效果。 为了达到上述目的，在振动强度试验室里就需要具备以下的基本功能：1、需要相关的振动和应力测试仪器或者设备，比如传感器，应变片，放大器和记录仪等；2、需要振动和应力分析系统，前期信号分析的软件和硬件；3、室内模拟试验系统，比如电液伺服试验台，电磁振动试验台，材料试验机等；4、必要的试验控制和试验后期数据分析系统；5、有时需要一些仪器的标定装置；6、相关的水、电和机械方面的附属设施。 3 试验室布置 试验室的建筑需要根据设备的数量，大小，以及试验的要求等条件来设计。有些少量、小型试验台可以和其他试验设备一起构成一个综合试验室。比如：一汽海马汽车有限公司，把道路模拟试验机布置在质保中心内；金杯通用汽车有限公司的道路模拟试验机，布置在综合试验室里的振动实验间。 对于较大型的电液伺服振动试验机设备，需要建造专门的振动强度试验室，比如，原第一汽车制造厂的道路模拟实验室，二汽的道路模拟实验室，以及机械部洛阳拖拉机强度试验室等。 带有电液伺服试验机系统的振动强度试验室应该包含如下基本功能，1、布置设备用的试验间，试验控制间，液压泵站，试验机基础，冷却塔，办公室等。根据试验要求，设备及试件尺寸布置车间的尺寸，一般试验室的跨度，以18米为宜；可以根据需要布置吊车，吊车的起重量一般为5~10吨。对于试件和设备较小试验室，可以用3吨以下的吊车。而对于大型车辆，如大客车的道路模拟试验室，就需要较大的吊车，可以用到16吨吊车。吊车轨顶标高，一般为6.0米~7.5米，车间高度一般为9.0米左右。 下图就是郑州宇通客车股份有限公司试验中心的建筑平、剖面图（图1、图2）。 图1 试验室平面图 图2 试验室剖面图 4 测试设备 道路模拟实验室的主要目的是为了在室内模拟实际使用条件下，考核车辆整机或者零部件总成的耐久性或减振性。主要由三个部分组成：1、数据采集系统，主要用于采集实际使用中，车辆某些部位的振动和应力数据；2、试验机系统，用于室内模拟试验；3、数据分析系统，用于信号分析和对结果的评价。 在开始道路模拟试验之前，先要有试验的目标信号，这些用于室内模拟的目标信号是需要通过实测获取。因此实际工况的振动测试是不可缺少的一个环节。振动实测应该根据车辆行驶的路况和工作条件，挑选出比较典型的几种工况来做测试。测量的结果需要经过统计分析，筛选出有用的信息和有效的信号，以利于更加准确的模拟真实工况的振动。这就需要一个信号采集系统。 数据采集系统主要包括：传感器、放大器、模数转换器、记录仪和分析仪等。对于振动信号的测量常用的传感器是加速度计。常见的加