本發(fā)明涉及一種汽車前副車架脫落機(jī)構(gòu)的沖擊試驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，前副車架與車身支架安裝點(diǎn)處的螺栓孔設(shè)有豁口，前副車架與車身支架連接螺栓在特定受力條件下可以通過(guò)豁口脫落，使得在汽車發(fā)生前部碰撞時(shí)，前副車架可以從車身脫落，帶動(dòng)與其相連的動(dòng)力總成系統(tǒng)下沉，從而增大了在汽車前部碰撞過(guò)程中的前縱梁的壓潰空間，提高汽車的安全性。

與本發(fā)明最相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)為，公告號(hào)為CN201310589575.7，發(fā)明名稱為“一種模擬汽車副車架脫落試驗(yàn)中使用的安裝夾具及其模擬試驗(yàn)方法”專利，該技術(shù)方案存在的不足之處在于操作不便，而且不能真實(shí)有效地模擬汽車前部碰撞時(shí)的工況。在實(shí)際碰撞過(guò)程，前副車架與車身連接部件受力很復(fù)雜，并不是簡(jiǎn)單地僅僅承受軸向拉伸載荷作用，尤其是前部偏置碰工況中，前副車架前點(diǎn)連接螺栓往往受到較大的剪切載荷作用。目前，能夠真實(shí)有效地模擬汽車前副車架脫落機(jī)理的沖擊試驗(yàn)裝置尚屬空白。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種汽車前副車架脫落機(jī)構(gòu)的沖擊試驗(yàn)裝置及方法，操作方便，能夠有效模擬汽車前部碰撞工況。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明具有兩個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案：

1、一種汽車前副車架脫落機(jī)構(gòu)的沖擊試驗(yàn)裝置，具有由沖擊試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的沖擊頭和與沖擊頭相配合的沖擊塊，其特征在于：前副車架樣件外側(cè)設(shè)有軸套、拉脫裝置本體，前副車架樣件內(nèi)側(cè)設(shè)有固定螺母，長(zhǎng)螺栓依次穿過(guò)拉脫裝置本體、軸套與固定螺母固定；拉脫裝置本體設(shè)有拉脫銷，拉脫銷橫向穿過(guò)拉脫裝置本體，拉脫銷的兩端與拉脫叉鉸接；在沖擊頭沖擊作用下，沖擊塊可帶動(dòng)拉脫叉動(dòng)作，進(jìn)而拉脫叉經(jīng)拉脫銷帶動(dòng)長(zhǎng)螺栓進(jìn)行拉脫動(dòng)作。

拉脫裝置本體可相對(duì)長(zhǎng)螺栓移動(dòng)；拉脫裝置本體與長(zhǎng)螺栓頂端之間設(shè)有限位調(diào)節(jié)墊片。

拉脫叉為U形，拉脫叉兩端設(shè)有圓角矩形通孔，拉脫銷的兩端通過(guò)前述的圓角矩形通孔與拉脫叉鉸接；拉脫銷可相對(duì)拉脫裝置本體轉(zhuǎn)動(dòng)，拉脫叉可相對(duì)拉脫銷轉(zhuǎn)動(dòng)；長(zhǎng)螺栓豎向穿過(guò)拉脫裝置本體內(nèi)的拉脫銷。

前副車架樣件固定于試驗(yàn)角座上，試驗(yàn)角座頂面為斜面，斜面的傾斜角度與試驗(yàn)施力角度相同。

試驗(yàn)角座通過(guò)螺栓固定在裝配座上；裝配座上還通過(guò)螺栓固定有導(dǎo)向座；拉脫叉的外端接夾持軸，夾持軸穿過(guò)導(dǎo)向座接沖擊塊，夾持軸橫向設(shè)置，沖擊塊豎向設(shè)置。

裝配座通過(guò)螺栓固定在立柱上，裝配座立面上設(shè)有多個(gè)圓角矩形通孔，用于調(diào)節(jié)裝配座的高度。

裝配座頂面上設(shè)有多個(gè)圓角矩形通孔，用于調(diào)節(jié)試驗(yàn)角座和導(dǎo)向座在裝配座上的固定位置。

沖擊試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)為，支座上部固定有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌內(nèi)裝有沖擊小車，沖擊小車的外端接沖擊頭；支座高度可調(diào)，沖擊小車由沖擊小車驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。

2、一種利用上述汽車前副車架脫落機(jī)構(gòu)的沖擊試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，其特征在于：基于前副車架偏置碰工況的CAE仿真分析結(jié)果，提取前副車架安裝點(diǎn)的受力特征曲線，獲得施力角度和施力大?。?/p>

將前副車架樣件固定于試驗(yàn)角座上，試驗(yàn)角座頂面為斜面，斜面的傾斜角度與試驗(yàn)所需的施力角度相同；

調(diào)節(jié)沖擊試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)裝置輸出能量，使得沖擊頭的初始動(dòng)能大于使試驗(yàn)樣件拉脫所需的最小能量；

在沖擊頭沖擊作用下，沖擊塊帶動(dòng)拉脫叉動(dòng)作，進(jìn)而拉脫叉經(jīng)拉脫銷帶動(dòng)長(zhǎng)螺栓進(jìn)行拉脫，使得長(zhǎng)螺栓脫離前副車架樣件。

本發(fā)明具有的有益效果：

本發(fā)明前副車架樣件外側(cè)設(shè)有軸套、拉脫裝置本體，前副車架樣件內(nèi)側(cè)設(shè)有固定螺母，長(zhǎng)螺栓依次穿過(guò)拉脫裝置本體、軸套與固定螺母固定；拉脫裝置本體設(shè)有拉脫銷，拉脫銷橫向穿過(guò)拉脫裝置本體，拉脫銷的兩端與拉脫叉鉸接。本發(fā)明通過(guò)沖擊頭作用，使沖擊塊帶動(dòng)拉脫叉動(dòng)作，進(jìn)而拉脫叉經(jīng)拉脫銷帶動(dòng)長(zhǎng)螺栓進(jìn)行拉脫動(dòng)作，從而完成前副車架脫落模擬，操作方便，能夠有效模擬汽車前部碰撞工況，且結(jié)構(gòu)可靠、工藝簡(jiǎn)單、互換性好、成本低廉。另外，本發(fā)明利用軸套代替物理實(shí)車上的與前副車架連接的前方車身安裝支架。從而避免了因安裝支架形狀復(fù)雜，剛度大，從而造成截取物理實(shí)車該位置的局部結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，難度大的問(wèn)題。

本發(fā)明拉脫裝置本體可相對(duì)長(zhǎng)螺栓移動(dòng)；拉脫裝置本體與長(zhǎng)螺栓頂端之間設(shè)有限位調(diào)節(jié)墊片；長(zhǎng)螺栓豎向穿過(guò)拉脫裝置本體內(nèi)的拉脫銷。拉脫叉為U形，拉脫叉兩端設(shè)有圓角矩形通孔，拉脫銷的兩端通過(guò)前述的圓角矩形通孔與拉脫叉鉸接；拉脫銷可相對(duì)拉脫裝置本體轉(zhuǎn)動(dòng)，拉脫叉可相對(duì)拉脫銷轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明長(zhǎng)螺栓在承受上拉力的同時(shí)，還承受拉脫銷給予的剪切力，進(jìn)一步真實(shí)有效地模擬汽車前部碰撞工況。

本發(fā)明前副車架樣件固定于試驗(yàn)角座上，試驗(yàn)角座頂面為斜面，斜面的傾斜角度與試驗(yàn)施力角度相同，根據(jù)施力角的不同，調(diào)整試驗(yàn)角座斜面角度即可，操作更加方便。

本發(fā)明裝配座通過(guò)螺栓固定在立柱上，裝配座立面上設(shè)有多個(gè)圓角矩形通孔，方便調(diào)節(jié)裝配座的高度，即調(diào)節(jié)前副車架樣件距地面的高度，更加方便操作。

本發(fā)明裝配座頂面上設(shè)有多個(gè)圓角矩形通孔，用于調(diào)節(jié)試驗(yàn)角座和導(dǎo)向座在裝配座上的固定位置，即可調(diào)節(jié)前副車架樣件在裝配座上的位置，更加方便操作。

本發(fā)明沖擊試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)為，支座上部固定有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌內(nèi)裝有沖擊小車，沖擊小車的外端接沖擊頭；支座高度可調(diào)，沖擊小車由沖擊小車驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)支座，即可調(diào)節(jié)沖擊頭距地面的高度，與固定于裝配座上的沖擊塊高度相配合，操作更加方便。

本發(fā)明基于前副車架偏置碰工況的CAE仿真分析結(jié)果，提取前副車架安裝點(diǎn)的受力特征曲線，獲得施力角度和施力大??；將前副車架樣件固定于試驗(yàn)角座上，試驗(yàn)角座斜面的傾斜角度與試驗(yàn)所需的施力角度相同；調(diào)節(jié)沖擊試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)裝置輸出能量，使得沖擊頭的初始動(dòng)能大于使試驗(yàn)樣件拉脫所需的最小能量，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車正面碰撞施力角度和施力大小的模擬實(shí)驗(yàn)，真正達(dá)到模擬汽車前部碰撞工況的效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明沖擊試驗(yàn)裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明沖擊試驗(yàn)裝置夾具裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明拉脫裝置部分的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明拉脫裝置部分另一角度下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明沖擊試驗(yàn)裝置驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為前副車架樣件的螺栓孔豁口示意圖；

圖7為螺栓孔豁口的放大圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明沖擊試驗(yàn)裝置由夾具裝置和驅(qū)動(dòng)裝置兩部分組成。如圖5、圖2所示，驅(qū)動(dòng)裝置具有沖擊頭14，夾具裝置設(shè)有與沖擊頭14相配合的沖擊塊11。如圖2、圖3所示，前副車架樣件1外側(cè)設(shè)有軸套8、拉脫裝置本體9，如圖4所示，前副車架樣件內(nèi)側(cè)設(shè)有固定螺母5，固定螺母5為凸焊螺母。如圖2、圖3所示，長(zhǎng)螺栓6依次穿過(guò)拉脫裝置本體9、軸套8、與固定螺母5固定；長(zhǎng)螺栓6與固定螺母5連接時(shí)，穿過(guò)前副車架樣件上的螺栓孔20，如圖6所示，螺栓孔帶有豁口。對(duì)長(zhǎng)螺栓6施以一定的扭轉(zhuǎn)，以模擬物理實(shí)前副車架安裝過(guò)程中的預(yù)緊作用。如圖2、圖3所示，拉脫裝置本體9設(shè)有拉脫銷19，拉脫銷19橫向穿過(guò)拉脫裝置本體9，長(zhǎng)螺栓6豎向穿過(guò)拉脫裝置本體內(nèi)的拉脫銷19。拉脫裝置本體9可相對(duì)長(zhǎng)螺栓6移動(dòng)，拉脫裝置本體9與長(zhǎng)螺栓6頂端之間設(shè)有限位調(diào)節(jié)墊片7，用于限制拉脫裝置本體9向上移動(dòng)的最大距離。拉脫銷19的兩端與拉脫叉10鉸接，拉脫叉10為U形，拉脫叉10兩端設(shè)有圓角矩形通孔，拉脫銷19的兩端通過(guò)前述的圓角矩形通孔與拉脫叉10鉸接；拉脫銷19可相對(duì)拉脫裝置本體9轉(zhuǎn)動(dòng)，拉脫叉10可相對(duì)拉脫銷19轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖2所示，前副車架樣件1固定于試驗(yàn)角座2上，試驗(yàn)角座2頂面為斜面，斜面的傾斜角度與試驗(yàn)施力角度相同。試驗(yàn)角座2由兩塊平板和兩塊加強(qiáng)板，共四塊鋼板焊接而成，優(yōu)選地，選用材料為Q235。試驗(yàn)角座總成2的下底板開(kāi)有四只直徑為9mm的通孔，通過(guò)M8的螺栓與裝配座3連接固定，配防松墊片和螺母。裝配座3為L(zhǎng)型，考慮到結(jié)構(gòu)沖擊強(qiáng)度要求，在開(kāi)口位置焊接兩塊加強(qiáng)筋。裝配座3選材為Q235，厚度為12mm。裝配座3上還通過(guò)螺栓固定有導(dǎo)向座13；拉脫叉10的外端焊接直徑為35mm的夾持軸12，夾持軸12穿過(guò)導(dǎo)向座13與沖擊塊11焊接，夾持軸12橫向設(shè)置，沖擊塊11豎向設(shè)置。沖擊塊11由本體和三塊加強(qiáng)筋板組成，其中兩塊大的三角形加強(qiáng)筋板沿沖擊塊本體的長(zhǎng)邊對(duì)稱布置，一塊小的加強(qiáng)筋板自安裝通孔上邊緣，自下而上正向布置。優(yōu)選地，小加強(qiáng)筋板的延伸長(zhǎng)度為80mm。優(yōu)選地，沖擊塊選材為Q235，厚度為10mm，總體高度為400mm。裝配座3通過(guò)螺栓固定在立柱4上，裝配座3立面上（即XOZ面上）設(shè)有多個(gè)圓角矩形通孔18，用于調(diào)節(jié)裝配座3的高度，即調(diào)節(jié)沖擊位置。實(shí)施時(shí)，圓角矩形通孔18的半徑為6mm，長(zhǎng)度為30mm，其行間距為125mm，列間距為25mm，從而使得裝配座3高度可做0±9mm調(diào)節(jié)。裝配座3頂面上（XOY面上），分別沿X向和Y向設(shè)有多個(gè)圓角矩形通孔，用于調(diào)節(jié)試驗(yàn)角座2和導(dǎo)向座13在裝配座上的固定位置。

如圖5所示，沖擊試驗(yàn)的驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)為，支座17上部固定有導(dǎo)軌16，導(dǎo)軌內(nèi)裝有沖擊小車15，沖擊小車的外端接沖擊頭14；支座17高度可調(diào)，沖擊小車15由沖擊小車驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。實(shí)施時(shí)，采用BIA行人保護(hù)軀干設(shè)備作為沖擊小車驅(qū)動(dòng)裝置。通過(guò)給BIA行人保護(hù)軀干設(shè)備選用不同規(guī)格的液壓缸來(lái)改變初始驅(qū)動(dòng)沖量輸入；并給驅(qū)動(dòng)小車配重，來(lái)改變驅(qū)動(dòng)小車沖擊能量。通過(guò)調(diào)節(jié)高度調(diào)節(jié)支座17，來(lái)調(diào)整沖擊頭14沖擊的縱向高度位置。在不造成可能的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)干涉的前提下，盡可能向下調(diào)節(jié)沖擊頭的縱向高度位置，消除可能的沖擊塊結(jié)構(gòu)變形。

基于前副車架偏置碰工況的CAE仿真分析結(jié)果，提取前副車架安裝點(diǎn)的受力特征曲線，獲得施力角度和施力大?。换谑┝嵌群褪┝Υ笮?，進(jìn)行針對(duì)性沖擊試驗(yàn)。將前副車架樣件1固定于試驗(yàn)角座2上，試驗(yàn)角座斜面的傾斜角度與試驗(yàn)所需的施力角度相同。調(diào)節(jié)BIA行人保護(hù)軀干設(shè)備輸出能量，使得沖擊頭14和驅(qū)動(dòng)小車15的初始動(dòng)能大于使試驗(yàn)樣件拉脫所需的最小能量，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車正面碰撞施力角度和施力大小的模擬實(shí)驗(yàn)，真正達(dá)到模擬汽車前部碰撞工況的效果。調(diào)節(jié)前副車架樣件1螺栓孔20的豁口尺寸即調(diào)節(jié)豁口半徑r的大小，依據(jù)r=2, 4, 6, 8, 10；選用不同的材料牌號(hào)（改變材料屈服強(qiáng)度），制定試驗(yàn)矩陣。通過(guò)一定數(shù)量的試驗(yàn)，可以確定出汽車前副車架從車身安裝支架上發(fā)生脫落的沖擊力與豁口尺寸、材料屈服強(qiáng)度的關(guān)系。