专利名称：汽车减震器与钢板弹簧的测试台、匹配性测试系统及方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种汽车减震器与钢板弹簧的测试台、匹配性测试系统及方法。
背景技术：
汽车减震器是汽车悬架系统重要的组成部件之一，其作用是耗散车身和车轮之间的垂直方向运动能量，避免汽车出现共振。现在汽车广泛使用的悬架系统由钢板弹簧、液压减震器和传力导向装置组成。汽车钢板弹簧与减震器的性能匹配好坏直接影响到钢板弹簧和减震器的寿命、驾驶室舒适性。寻求与钢板弹簧性能匹配最佳的减震器，能够有效提高悬架的寿命、及乘车舒适性，因此对钢板弹簧与减震器的匹配研究提出了较高的要求。
现有相关匹配方法均是通过经验公式的计算，这种匹配方法的弊端在于无法解决实际情况中的不可预知的失效形式，如减震器或钢板弹簧及其零部件不能达到预期的使用寿命、某一零部件极易损坏等，这些问题均是车辆悬架系统开发过程中的常见问题。此外，通过经验公式计算进行减震器选型过程较为复杂并且缺乏实验依据，很难保证其匹配性能。发明内容
为了克服现有技术的缺陷和不足，本发明的第一目的在于提供一种有效的汽车减震器与钢板弹簧的测试台，包括支架、用于等效单侧轴重的配重装置、驱动油缸、第一传感器及第二传感器；支架包括底座、竖直导轨、升降台；竖直导轨固定安装在底座上；升降台与竖直导轨连接，并可沿着竖直导轨上下运动；配重装置安装在升降台的上表面；升降台的下表面设置有用于连接钢板弹簧的第一连接件，升降台上设置有用于连接减震器的第二连接件；驱动油缸的第一端连接底座，第二端用于连接钢板弹簧，驱动油缸用于模拟实时路况对钢板弹簧施加推拉力，驱动升降台沿着竖直导轨上下运动；第一传感器用于感测减震器的加速度信号；第二传感器用于感测钢板弹簧的加速度信号。
进一步地，第一传感器安装在升降台上。
进一步地，测试台还包括连接装置；驱动油缸的第二端与连接装置的第一端连接，连接装置的第二端用于连接钢板弹簧。
进一步地，连接装置的长度与车轮的高度一致。
进一步地，第二传感器安装在连接装置上。
进一步地，测试台还包括用于感测驱动油缸推拉力的力传感器，驱动油缸第二端通过力传感器与连接装置的第一端连接。
进一步地，配重装置包括质量块及盒体，盒体安装在升降台的上表面，质量块放置在盒体中。
进一步地，测试台还包括第一导轮及第二导轮，第一导轮安装在升降台的两侧， 并与竖直导轨组成运动副；第二导轮安装在盒体的两侧，并与竖直导轨组成运动副。
进一步地，测试台还包括路况模拟控制装置，用于根据预存的道路载荷谱控制驱动油缸动作。
进一步地，支架还包括与竖直导轨连接的横梁。
进一步地，第一连接件为吊耳支座。
为了克服现有技术的上述缺陷和不足，本发明的第二目的在于提供一种汽车减震器与钢板弹簧的匹配性测试系统，包括上述任一种测试台、路况模拟控制装置、相干性分析装置；路况模拟控制装置用于根据预存的道路载荷谱控制测试台中的驱动油缸动作；相干性分析装置用于接收测试台中的第一传感器感测到的减震器的加速度信号及第二传感器感测到的钢板弹簧的加速度信号，并对钢板弹簧的加速度信号及减震器的加速度信号进行相干性分析，以及在相干性分析的结果小于预设阈值时，确定减震器与钢板弹簧匹配。
进一步地，相干性分析装置包括接收�？椋糜诮邮詹馐蕴ㄖ械牡谝淮衅鞲胁獾降募跽鹌鞯募铀俣刃藕偶暗诙衅鞲胁獾降母职宓傻募铀俣刃藕牛环治瞿？椋糜诙愿职宓傻募铀俣刃藕沤懈道镆侗浠坏玫降谝蛔怨β势准岸约跽鹌鞯募铀俣刃藕沤懈道镆侗浠坏玫降诙怨β势祝徊⒓扑愕谝还β势仔藕偶暗诙β势仔藕诺木砘玫交スβ势祝磺腋莼スβ势�、第一自功率谱及第二自功率谱，确定减震器的加速度信号与钢板弹簧的加速度信号的相干性函数；以及在相干性函数的值小于预设阈值时，确定减震器与钢板弹簧匹配。
进一步地，上述测试系统还包括显示装置，用于接收并显示相干性分析的结果。
为了克服现有技术的上述缺陷和不足，本发明的第三目的在于提供一种汽车减震器与钢板弹簧的匹配性测试方法，包括
接收第一传感器感测到的减震器的加速度信号及第二传感器感测到的钢板弹簧的加速度信号；
对钢板弹簧的加速度信号及减震器的加速度信号进行相干性分析，以及在相干性分析的结果小于预设阈值时，确定减震器与钢板弹簧匹配。
进一步地，上述对减震器的加速度信号及钢板弹簧的加速度信号进行相干性分析的步骤包括
对钢板弹簧的加速度信号进行傅里叶变换得到第一自功率谱；
对减震器的加速度信号进行傅里叶变换得到第二自功率谱；
计算第一功率谱信号及第二功率谱信号的卷积，得到互功率谱；并根据互功率谱、 第一自功率谱及第二自功率谱，确定减震器的加速度信号与钢板弹簧的加速度信号的相干性函数。
本发明汽车减震器与钢板弹簧的加速度模拟测试系统通过利用钢板弹簧与减震器二者的加速度信号的相干性分析以确定二者是否匹配，避免利用经验公式计算，有利于提高准确率。
图1为本发明汽车减震器与钢板弹簧的测试台实施例的结构示意图2为图1的侧视图3为本发明汽车减震器与钢板弹簧的匹配性测试系统实施例的结构示意图4为本发明汽车减震器与钢板弹簧的匹配性测试方法实施例的流程图。
图5为钢板弹簧的加速度信号与汽车减震器的加速度信号的相干性函数示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1及图2所示，本发明汽车减震器与钢板弹簧的测试台实施例包括支架10、 用于等效单侧轴重的配重装置、驱动油缸13、第一传感器191及第二传感器193。
其中，支架10包括底座101、竖直导轨103、升降台105 ；竖直导轨103固定安装在底座1上；升降台105与竖直导轨103连接，并可沿着竖直导轨103上下运动。升降台105 相当于车架；减震器15、钢板弹簧17与升降台105的安装关系与实际车辆中的装配关系一致。
配重装置包括质量块111及盒体113，盒体113安装在升降台105的上表面，质量块111放置在盒体113中；具体操作时，该配重装置可以仅为一个安装在升降台105上表面的质量块即可。
升降台105的下表面设置有用于连接钢板弹簧17的第一连接件，如吊耳支座181 等连接件，钢板弹簧17通过第一连接件悬挂在升降台105的下表面；升降台105上还设置有用于连接减震器15的第二连接件，这样，在测试时，减震器15的两端可以分别连接升降台105与钢板弹簧17 ；驱动油缸13的第一端连接底座101，第二端用于连接钢板弹簧17，驱动油缸13用于模拟实时路况施加推拉力，驱动升降台105等沿着竖直导轨103上下运动； 第一传感器191用于感测减震器15的加速度信号；第二传感器193用于感测钢板弹簧17 的加速度信号。可以理解的是，如现有技术中利用油缸模拟实际路况的手段一样，上述测试台还可以包括如图3所示的路况模拟控制装置3，预先将标准的道路载荷谱(可以购买获得)或实际测试得到道路载荷谱数据载入路况模拟控制装置3，路况模拟控制装置3根据道路载荷谱生成相应的控制程序，进而控制驱动油缸13动作以模拟实际路况。
第一传感器191的安装位置可以有多种选择，如减震器15上；优选地，第一传感器 191安装在升降台105上。
优选地，测试台还包括连接装置12 ；驱动油缸13的第二端与连接装置12的第一端连接，连接装置12的第二端用于连接钢板弹簧17。进一步优选地，连接装置12的长度与车轮的高度一致，以更好地模拟车辆实际状况。第二传感器193的安装位置也可以有多种选择；优选地，第二传感器193安装在连接装置12上。具体操作时，连接装置12可以是轴头工装或夹具。
优选地，测试台还包括力传感器14，该力传感器14用于感测驱动油缸13推拉力， 驱动油缸13的第二端通过力传感器14与连接装置12的第一端连接。该力传感器14方便检测驱动油缸13模拟实际路况的情况。
本领域技术人员可以理解，实现升降台105沿竖直导轨103上下运动的方式有多种，优选地，可以设置第一导轮161，将第一导轮161安装在升降台105的两侧，并与竖直导轨103组成运动副。进一步优选地，为了保证升降台105及配重装置两侧同步运动，还可以设置第二导轮163，将第二导轮161安装在盒体113的两侧，并与竖直导轨103组成运动副。
优选地，为了增加支架10的稳定性，其还可以包括与竖直导轨103连接的横梁 107。具体操作时，可以利用支座183将驱动油缸13固定在底座101上。
本实施例通过将钢板弹簧与减震器按照设计装配尺寸组装，且利用驱动油缸模拟实际路况，为车辆悬架系统的钢板弹簧与减震器性能匹配设计了一套与实际行驶工况近似的装置；利用该装置进行各路况下单侧悬架系统中钢板弹簧与减震器的加速度模拟测量， 为钢板弹簧与减震器匹配性试验提供分析数据，避免将匹配性试验放在车辆的实际行驶过程中而导致增大修改和变更工作的难度以及经济损失。
如图3所示，本发明汽车减震器与钢板弹簧的匹配性测试系统的实施例包括上述各种测试台1、路况模拟控制装置3、相干性分析装置5，其中，路况模拟控制装置3用于根据预存的道路载荷谱控制测试台1中的驱动油缸13动作；相干性分析装置5用于接收测试台1中的第一传感器191感测到的减震器15的加速度信号及第二传感器193感测到的钢板弹簧17的加速度信号，并对减震器15的加速度信号及钢板弹簧17的加速度信号进行相干性分析，以及在相干性分析的结果小于预设阈值时，确定减震器15与钢板弹簧17匹配。
优选地，相干性分析装置包括
接收�？�(图未示，其功能参见图4中步骤41的解释说明)，用于接收测试台中的第一传感器感测到的减震器的加速度信号及第二传感器感测到的钢板弹簧的加速度信号；
分析模块(图未示，其功能参见图4中步骤42及步骤43的解释说明)，用于对钢板弹簧的加速度信号进行傅里叶变换得到第一自功率谱及对减震器的加速度信号进行傅里叶变换得到第二自功率谱；并计算第一功率谱信号及第二功率谱信号的卷积，得到互功率谱；且根据互功率谱、第一自功率谱及第二自功率谱，确定减震器的加速度信号与钢板弹簧的加速度信号的相干性函数；以及在相干性函数的值小于预设阈值时，确定减震器与钢板弹簧匹配。
优选地，上述测试系统还包括显示装置7，用于接收并显示相干性分析的结果， 该相干性分析结果可以理解为上述分析�？榈玫降南喔尚院�。
本实施例通过利用路况模拟控制装置3通过道路载荷谱控制驱动油缸模拟实际路况，并通过相干性分析装置5利用减震器及钢板弹簧的加速度信号的相干性来进行二者的匹配性试验，能够建立以整体性实验为依据的各零部件参数与整体疲劳性能的对应关系，为进一步提高悬架系统的使用寿命、乘车舒适性提供可能，为悬架系统的开发、选型以及量产提供了实验依据。
如图4所示，本发明汽车减震器与钢板弹簧的匹配性测试方法的实施例包括
步骤41 接收第一传感器191感测到的减震器15的加速度信号及第二传感器193 感测到的钢板弹簧17的加速度信号；
步骤42 对钢板弹簧17的加速度信号(视为输入信号)及减震器15的加速度信号(视为响应信号)进行相干性分析；其中相干性分析的手段为一般相干性的分析手段，具体如
首先，对钢板弹簧17的加速度信号进行傅里叶变换得到第一自功率谱focx ；
其次，对减震器15的加速度信号进行傅里叶变换得到第二自功率谱Gyy ；
最后，计算第一功率谱信号及第二功率谱信号的卷积，得到互功率谱toy ；并根据互功率谱、第一自功率谱及第二自功率谱，确定减震器15的加速度信号与钢板弹簧17的加速度信号的相干性函数；如
Coh2(J)=^ (1)Gjji-Gjn
其中，Coh2 (f)为上述相干性函数，也可以称为传递函数，如图5所示的传递函数， 如若将预设阈值设置为0. 5，在8-16，20-30HZ两个频率段，输入信号和响应信号的相干性高于0. 5，故此时钢板弹簧17和减震器15的匹配性不好，会导致钢板弹簧17的寿命降低且驾驶员的舒适性较差；此时，可以改变减震器15(或钢板弹簧17)阻尼等相关参数，执行道路载荷谱，重新测试两个加速度信号，最终寻找到两者之间的最佳匹配关系；
可以理解的是，按照上述公式(1)确定相干性函数，其最大峰值的理论值为1，如图5所示，该实际值为0. 93，具体操作时，可以根据需要在0-0. 93之间选择预设阈值；如果通过其他的计算方式对互功率谱、第一自功率谱及第二自功率谱三者进行运算，计算阈值也可以随之调整，亦可实现发明目的；
步骤43 在相干性分析的结果小于预设阈值时，确定减震器15与钢板弹簧17匹配；并保存匹配的减震器15与钢板弹簧17的参数。
可以理解的是，本实施例所体现的是利用钢板弹簧17与减震器15 二者的加速度信号的相干性分析以确定二者是否匹配，二者的加速度信号可以是测试台1模拟测试得到的，也可以是在车辆实际行驶过程中得到的。
本发明汽车减震器与钢板弹簧匹配性测试方法通过利用钢板弹簧17与减震器15 二者的加速度信号的相干性分析以确定二者是否匹配，避免利用经验公式计算，有利于提高准确率。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种汽车减震器与钢板弹簧的测试台，其特征在于，包括支架(10)、用于等效单侧轴重的配重装置、驱动油缸(13)、第一传感器(191)及第二传感器(193)；所述支架(10)包括底座(101)、竖直导轨(103)、升降台(105)；所述竖直导轨(103) 固定安装在所述底座(1)上；所述升降台(10 与所述竖直导轨(10 连接，并可沿着所述竖直导轨(10 上下运动；所述配重装置安装在所述升降台(10 的上表面；所述升降台(10 的下表面设置有用于连接钢板弹簧(17)的第一连接件，所述升降台(105)上设置有用于连接减震器(15) 的第二连接件；所述驱动油缸(13)的第一端连接所述底座(101)，第二端用于连接所述钢板弹簧 (17)，所述驱动油缸(13)用于模拟实时路况对所述钢板弹簧(17)施加推拉力，驱动所述升降台(105)沿着所述竖直导轨(103)上下运动；所述第一传感器(191)用于感测所述减震器(1 的加速度信号；所述第二传感器 (193)用于感测所述钢板弹簧(17)的加速度信号。
2.根据权利要求1所述的测试台，其特征在于，所述第一传感器(191)安装在所述升降台(105)上。
3.根据权利要求1所述的测试台，其特征在于，还包括连接装置(1 ；所述驱动油缸 (13)的第二端与所述连接装置(1 的第一端连接，所述连接装置(1 的第二端用于连接所述钢板弹簧(17)。
4.根据权利要求3所述的测试台，其特征在于，所述连接装置(1 的长度与车轮的高度一致。
5.根据权利要求3或4所述的测试台，其特征在于，所述第二传感器(19 安装在所述连接装置(1 上。
6.根据权利要求3或4所述的测试台，其特征在于，还包括用于感测所述驱动油缸 (13)推拉力的力传感器(14)，所述驱动油缸(1 的第二端通过所述力传感器(14)与所述连接装置(1 的第一端连接。
7.根据上述权利要求1-4中任一项所述的测试台，其特征在于，所述配重装置包括质量块(111)及盒体(113)，所述盒体(11 安装在所述升降台(10 的上表面，所述质量块 (111)放置在所述盒体(113)中。
8.根据权利要求7所述的测试台，其特征在于，还包括第一导轮(161)及第二导轮 (163)，所述第一导轮(161)安装在所述升降台(105)的两侧，并与所述竖直导轨(103)组成运动副；所述第二导轮(161)安装在所述盒体(113)的两侧，并与所述竖直导轨(103)组成运动副。
9.根据上述权利要求1-4中所述的测试台，其特征在于，还包括路况模拟控制装置 (3)，用于根据预存的道路载荷谱控制所述驱动油缸(13)动作。
10.根据上述权利要求1-4中任一项所述的测试台，其特征在于，所述支架(10)还包括与所述竖直导轨(10 连接的横梁(107)。
11.根据上述权利要求1-4中任一项所述的测试台，其特征在于，所述第一连接件为吊耳支座(181)。
12.—种汽车减震器与钢板弹簧的匹配性测试系统，其特征在于，包括如上述权利要求1-11中任一项所述的汽车减震器与钢板弹簧的测试台(1)、路况模拟控制装置C3)、相干性分析装置(5)；所述路况模拟控制装置( 用于根据预存的道路载荷谱控制所述测试台(1)中的所述驱动油缸(13)动作；所述相干性分析装置( 用于接收所述测试台(1)中的第一传感器(191)感测到的减震器(1 的加速度信号及第二传感器(19 感测到的钢板弹簧(17)的加速度信号，并对所述钢板弹簧(17)的加速度信号及所述减震器(1 的加速度信号进行相干性分析，以及在所述相干性分析的结果小于预设阈值时，确定所述减震器(15)与钢板弹簧(17)匹配。
13.根据权利要求12所述的测试系统，其特征在于，所述相干性分析装置(5)包括接收�？椋糜诮邮账霾馐蕴�(1)中的第一传感器(191)感测到的减震器(1 的加速度信号及第二传感器(19 感测到的钢板弹簧(17)的加速度信号；分析�？椋糜诙运龈职宓�(17)的加速度信号进行傅里叶变换得到第一自功率谱及对所述减震器(1 的加速度信号进行傅里叶变换得到第二自功率谱；并计算所述第一功率谱信号及第二功率谱信号的卷积，得到互功率谱；且根据所述互功率谱、第一自功率谱及所述第二自功率谱，确定所述减震器(1 的加速度信号与钢板弹簧(17)的加速度信号的相干性函数；以及在所述相干性函数的值小于预设阈值时，确定所述减震器(1 与钢板弹簧(17)匹配。
14.根据权利要求12或13所述的测试系统，其特征在于，还包括显示装置(7)，用于接收并显示所述相干性分析的结果。
15.一种汽车减震器与钢板弹簧的匹配性测试方法，其特征在于，包括接收第一传感器(191)感测到的减震器(1 的加速度信号及第二传感器(19 感测到的钢板弹簧(17)的加速度信号；对所述钢板弹簧(17)的加速度信号及所述减震器(1 的加速度信号进行相干性分析，以及在所述相干性分析的结果小于预设阈值时，确定所述减震器(15)与钢板弹簧(17) 匹配。
16.如权利要求15所述的匹配性测试方法，其特征在于，所述对所述钢板弹簧(17)的加速度信号及所述减震器(1 的加速度信号进行相干性分析的步骤包括对所述钢板弹簧(17)的加速度信号进行傅里叶变换得到第一自功率谱；对所述减震器(1 的加速度信号进行傅里叶变换得到第二自功率谱；计算所述第一功率谱信号及第二功率谱信号的卷积，得到互功率谱；并根据所述互功率谱、第一自功率谱及所述第二自功率谱，确定所述减震器(1 的加速度信号与钢板弹簧 (17)的加速度信号的相干性函数。
全文摘要
本发明提出了一种汽车减震器与钢板弹簧的测试台、匹配性测试系统及方法，其中，该匹配性测试系统包括测试台、路况模拟控制装置、相干性分析装置；路况模拟控制装置用于根据预存的道路载荷谱控制测试台中的驱动油缸动作；相干性分析装置用于接收测试台中的第一传感器感测到的减震器的加速度信号及第二传感器感测到的钢板弹簧的加速度信号，并对钢板弹簧的加速度信号及减震器的加速度信号进行相干性分析，以及在相干性分析的结果小于预设阈值时，确定减震器与钢板弹簧匹配。本发明能避免利用经验公式计算，有利于提高准确率。
文档编号G01M17/04GK102519736SQ20111042077
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者廖政, 王少华, 陈国桂 申请人:三一重工股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
