【汽車白車身剛度測試系統(tǒng)】

　　功能、作用介紹：

　　汽車白車身剛度測試是汽車專業(yè)教學(xué)的關(guān)鍵內(nèi)容之一，國內(nèi)許多著名汽車院校都自主研發(fā)了該設(shè)備，但這些院校均是根據(jù)自身的教學(xué)科研需求來開發(fā)汽車白車身剛度測試系統(tǒng)，應(yīng)用范圍狹窄。目前市場上現(xiàn)有的汽車白車身剛度測試系統(tǒng)功能單一、價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜、通用性差，無法滿足多功能的應(yīng)用要求。因此，自主研發(fā)一套功能強(qiáng)大、操作簡單、通用性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣的測量汽車白車身剛度的試驗(yàn)系統(tǒng)具有很大的現(xiàn)實(shí)意義，不僅可以滿足自身專業(yè)教學(xué)和科研的要求，而且可以在汽車企業(yè)和院校進(jìn)行推廣應(yīng)用。

　　本課題在江蘇科技大學(xué)自制實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備項(xiàng)目資助下，開展了汽車白車身剛度測試關(guān)鍵技術(shù)研究與裝備開發(fā)。突破了車身約束與加載、彎扭剛度測試、數(shù)據(jù)采集和分析等關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)了一套功能強(qiáng)大、操作簡單、通用性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣的汽車白車身剛度測試系統(tǒng)。所開發(fā)的汽車白車身剛度測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、選型配置、功能等均符合車身剛度試驗(yàn)要求，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，能夠適應(yīng)不同車型的車身試驗(yàn);前懸架、后懸架具有自適應(yīng)不同車型的前頃角、外頃角變化的特點(diǎn)。其總體功能包括：

　　1、汽車白車身扭轉(zhuǎn)剛度測試：采用“后懸支承+1點(diǎn)加載”方式，通過多級(jí)加載，測定車身左右兩側(cè)的變形量，最終得出扭轉(zhuǎn)剛度曲線。

　　2、汽車白車身彎曲剛度測試：基于“等剛度等效簡支梁原理”，通過多級(jí)加載，測定車身變形量，求得汽車白車身的彎曲剛度曲線。

　　3、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與處理：快速處理數(shù)據(jù)，描繪結(jié)果，生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，且操作軟件采用中文人機(jī)交互操作界面和演示動(dòng)畫，便于學(xué)習(xí)和掌握。

　　各子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和作用如下：

　　1、前懸約束裝置

　　該裝置設(shè)在試驗(yàn)車身的前端，包括T型支架、工型槽平臺(tái)、滑動(dòng)支座、銷軸和法蘭;支架底面通過螺栓緊固連接在工型槽平臺(tái)上，T型支架底部通過銷軸在支架中間聯(lián)接，可繞上銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)或固定不動(dòng)，進(jìn)行彎曲或扭轉(zhuǎn)試驗(yàn);滑動(dòng)支座焊接在支架上方的“工”字型滑軌固定于T型支架上，滑動(dòng)支座上方用螺釘頂住滑軌上表面固定;銷軸安裝在滑動(dòng)支座上，起到聯(lián)接支座與法蘭的作用;聯(lián)接車身用的法蘭一端為長圓柱形，安裝時(shí)與臺(tái)面垂直。

　　2、后懸約束裝置

　　該裝置設(shè)在試驗(yàn)車身的后端，由兩個(gè)相同的支撐裝置組成，由螺栓緊固連接在T型槽平臺(tái)上，支撐裝置由圓形支腿、調(diào)節(jié)螺桿、調(diào)節(jié)螺母、連接法蘭組成。圓形支腿上安裝有調(diào)節(jié)螺桿，調(diào)節(jié)螺桿與圓形支腿的固定由調(diào)節(jié)螺母反向擰緊鎖定，調(diào)節(jié)螺桿另一端部與法蘭連接連接，連接法蘭與試驗(yàn)車身的后懸置點(diǎn)聯(lián)接。

　　3、彎扭加載系統(tǒng)

　　對(duì)于彎曲剛度試驗(yàn)，從經(jīng)濟(jì)和直觀角度出發(fā)，采用固定質(zhì)量塊加載，即用重量一定的鐵塊放在車身的乘坐位置與后備箱位置，分級(jí)加載，每個(gè)位置上的重量根據(jù)實(shí)際測試要求而定;而對(duì)于扭轉(zhuǎn)剛度試驗(yàn)，通過設(shè)在Y型支架支撐臂下方一個(gè)加載千斤頂加載，加載力的大小由安放在千斤頂上的壓力傳感器采集，傳感器放置在千斤頂與支撐臂的連接位置。

　　4、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)主要由傳感器、信號(hào)調(diào)理及光電隔離模塊、多功能數(shù)據(jù)采集卡、工控機(jī)機(jī)等組成。采用傳感器和調(diào)理電路分離的方案，針對(duì)位移傳感器和力傳感器的特點(diǎn)專門定制了帶有隔離、濾波、限壓、短路保護(hù)等功能的信號(hào)調(diào)理模塊，并將其統(tǒng)一放置在信號(hào)調(diào)理箱內(nèi)，由專門定制的高精度一體化線型電源為其供電;此外，所有外部傳感器都通過航空插頭與信號(hào)調(diào)理箱相連接，不僅簡化了實(shí)驗(yàn)接線過程，而且也降低了接線錯(cuò)誤的可能性。最終，該系統(tǒng)的位移采樣誤差<0.02mm，載荷采樣誤差<5kg，滿足測試精度的要求。

　　5、剛度測試和分析軟件

　　基于Microsoft Visual Studio.Net及NI-DAQmx，開發(fā)了汽車白車身剛度測試系統(tǒng)的軟件，由人機(jī)界面、剛度測試模塊、信號(hào)采樣及處理模塊、傳感器標(biāo)定模塊、系統(tǒng)參數(shù)配置模塊、測試車型配置及管理模塊、測試過程/結(jié)果保存模塊、測試報(bào)告生成模塊等組成。通過傳感器實(shí)時(shí)采集車身載荷信號(hào)和各關(guān)鍵點(diǎn)的變形信號(hào)并根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行處理，接著按照預(yù)定義的測試流程進(jìn)行相應(yīng)測試并將處理結(jié)果顯示在屏幕上，當(dāng)測試完成后可將測試過程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到測試結(jié)果文件中或按照預(yù)定義的模板生成相應(yīng)測試報(bào)告文件。

　　截至目前，完成了1900人次的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，接待校內(nèi)外參觀50余次，培養(yǎng)碩士研究生2名，指導(dǎo)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)10名，承擔(dān)企業(yè)橫向項(xiàng)目6項(xiàng)(總經(jīng)費(fèi)151.2萬)，發(fā)表EI收錄學(xué)術(shù)論文2篇、教改論文2篇，并獲得發(fā)明專利1件、軟件著作權(quán)1件、江蘇科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)等榮譽(yù)。

　　作品名稱：汽車白車身剛度測試系統(tǒng)

　　完成單位：江蘇科技大學(xué)