臺架試驗的案例
軸耦合道路模擬臺架試驗在整車開發中的關鍵作用
軸耦合道路模擬臺架試驗，作為一種模擬實際路況對汽車造成的影響的技術，正逐步受到各大廠家的重視并納入整車開發試驗體系。本文主要介紹軸耦合道路模擬臺架試驗的技術特點，以及其在整車開發過程中的關鍵作用。這包括如何通過該技術縮短開發周期、適應多樣化的載荷譜工況，并能高度復現整車結構的耐久問題。
圖片來源：比亞迪
軸耦合道路模擬臺架試驗的技術簡介
軸耦合道路模擬臺架試驗技術的主要原理在于，通過臺架系統復現車輛在實際路況中輪心處的受力情況。這是通過高精度的儀器和設備，在車輛行駛過程中，精確測量和記錄輪心在各種路況下的載荷信息。通過這些信息，我們能夠了解車輛在不同環境條件下的運行狀態和性能，進而進行相應的優化和改進。
此外，利用疲勞損傷等效原理進行道路載荷的壓縮，也是該技術的重要組成部分。這是因為在實際運行過程中，車輛經受的疲勞損傷是一個長時間的積累過程。而通過壓縮道路載荷，我們可以在較短的時間內模擬出這個過程，從而實現開發耐久試驗的加速。
軸耦合道路模擬臺架試驗的主要工作步驟包括：載荷譜采集、數據處理、試驗加速、臺架迭代和耐久試驗。載荷譜采集是獲取車輛在實際運行中受到的各種載荷；數據處理則是將這些數據進行整合和分析，形成更有用的信息；試驗加速是通過壓縮道路載荷，縮短試驗時間；臺架迭代是在試驗過程中對臺架系統進行持續優化，以更好地復現實際運行狀態；而耐久試驗則是通過模擬車輛長期運行的情況，評估其結構和性能的耐久性。通過這一系列步驟，軸耦合道路模擬臺架試驗為汽車開發過程提供了有力的技術支持。
軸耦合道路模擬臺架試驗在整車開發中的作用
軸耦合道路模擬臺架試驗作為一種高效的試驗方法，對整車開發中的各個環節都有著深遠的影響。特別是從縮短開發周期、適應多樣化載荷譜工況以及高度復現整車結構耐久問題三個方面來看，它的優勢尤為突出。
展開 2006年會msc.fatigue論文--副車架疲勞臺架試驗的有限元模擬
副車架疲勞臺架試驗的有限元模擬
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副車架疲勞臺架試驗的有限元模擬.pdf
副車架疲勞臺架試驗的有限元模擬.pdf
2006年會msc.fatigue論文--基于臺架試驗方法的車身疲勞分析
基于臺架試驗方法的車身疲勞分析
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基于臺架試驗方法的車身疲勞分析.pdf
2006年會msc.fatigue論文--基于虛擬臺架試驗的后懸架疲勞仿真
基于虛擬臺架試驗的后懸架疲勞仿真
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基于虛擬臺架試驗的后懸架疲勞仿真.pdf
歐洲導彈集團--MBDA雙軸振動試驗臺架
如今，Bayern-Chemie負責一個武器系統項目的環境模擬和振動試驗。這些試驗的目的是在一個雙軸振動試驗臺架上盡可能逼真地復現試件飛行時的載荷并進行檢測。其使用m+p VibControl的RoadLoad模塊調諧兩臺10 kN振動臺，復現現場測量的時域信號。
樣品以類似懸掛在機翼下方的方式固定在振動臺上并通過兩個張緊帶進一步固定（如圖1所示）。一個ICP型三向加速度計被安裝在試件中間，其中Z向用作控制。將另外的用于獲取其他時間信號的加速度傳感器分散安裝在試件上。在試驗的第一階段，使用一個具有16個模擬輸入通道，4個輸出通道的m+p VibRunner和m+p VibControl軟件多軸隨機試驗模塊進行優化。
圖1 雙軸試驗臺架
圖2 系統演示
首次試驗在位于意大利都靈的Texa公司進行，該公司為Bayern-Chemie搭建并測試了這個雙軸試驗臺架，試驗效果令人十分滿意。
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展開 汽車前軸疲勞壽命研究
本文模擬汽車前軸臺架試驗條件，使用有限元方法對汽車前軸進行靜力分析。在表面質量和內在組織性能等基本不變的情況下，通過對其薄弱點結構進行優化改進，結合受力分析和試驗驗證，以發現提升前軸疲勞壽命的其他方法和手段。
背景概況
汽車前軸作為整車最重要的鍛件之一，承受著較大載荷，使用環境和工況復雜。前軸在汽車行駛中承受著交變應力、力矩及變形力的作用，如果前軸的疲勞性能達不到標準，將有可能造成嚴重后果，帶來巨大損失，所以前軸的疲勞性能已成為評價鍛件質量的主要指標。
某前軸在臺架疲勞試驗中，發現前軸座板背部出現早期斷裂現象。常規研究前軸疲勞失效的方法主要是對失效前軸進行理化檢測，探究表面質量、內部微觀組織以及力學性能等對前軸疲勞性能的影響，進而通過調整和優化工藝來提高前軸疲勞壽命。
本文則是從另外一個角度進行疲勞強度分析驗證和探究，以期發現提高前軸疲勞壽命的其他方法和手段。
某型前軸臺架疲勞壽命試驗
按照國家QC/T 483-1999《汽車前軸疲勞壽命極限》和QC/T 513-1999《汽車前軸臺架疲勞壽命試驗方法》，在疲勞試驗臺架上對開發的前軸進行臺架疲勞試驗，在前軸的兩端安裝轉向節，并在兩側輪距位置設置固定塊。按照《汽車前軸臺架疲勞壽命試驗方法》對前軸進行加載，垂直載荷為交變載荷，其范圍為9.8×103～6.86×104kg，試驗頻率為5Hz，垂直載荷作用于前軸座板處，試驗臺架如圖1所示。
臺架試驗的前軸材料為40Cr，樣品為3件，試驗結果是分別在30萬次、36萬次、20萬次的循環載荷時，前軸座板背部和工字筋處斷裂（圖2）。采用理化分析方法對該前軸進行失效分析，結果表明前軸的化學成分、金相組織、硬度均符合技術要求，工件的表面質量總體尚可，無明顯鍛造缺陷。現采用有限元的方法對前軸進行結構受力分析。
展開 設計仿真 | Adams Car中定制試驗臺
簡介
Adams Car中擁有眾多的虛擬試驗臺架，幫助用戶實現各種各樣的分析。
懸架類的有：
__MDI_SUSPENSION_TESTRIG
__MDI_TASA_TESTRIG（雙軸分析）
整車類的有:
__MDI_SDI_TESTRIG__MDI_TILT_TABLE_TESTRIG（側翻分析）
__MDI_SPMM_TESTRIG（整車K&C分析）
如果加載Adams Car Ride插件，還會有:
__COMPONENT_TESTRIG（襯套剛度分析）
__ARIDE_FOUR_POST_TESTRIG（四立柱分析）。
即使自帶很多試驗臺架，還是無法滿足廣泛的用戶需求，如用于載荷分解的24通道試驗臺架、多立柱試驗臺架、用于動力性分析的轉鼓臺架及其他客制化的試驗臺架都需要客戶自己開發。這就需要對試驗臺架及軟件有著深刻的理解。
本文以多立柱臺架（此文為六立柱）為例，介紹試驗臺架的創建、修改、加載及對話框的編制和功能實現。希望能夠幫助客戶了解試驗臺架，創建試驗臺架。
試驗臺的創建與加載
2.1
臺架的創建：
試驗臺架本質是template文件，用戶可以通過新建template的方式新建試驗臺架。與傳統template的區別如下表所示。
表1 試驗臺架與傳統template的區別
這些都可以在傳統template的基礎上，通過cmd命令進行更改，從而實現傳統template與試驗臺架的切換。
圖1 多立柱試驗臺架.tpl示例
通過新建template，創建 _ACME_MULTI_POST_TESTRIG.tpl。
展開 Adams Car中定制試驗臺
簡介
Adams Car中擁有眾多的虛擬試驗臺架，幫助用戶實現各種各樣的分析。
懸架類的有：
__MDI_SUSPENSION_TESTRIG
__MDI_TASA_TESTRIG（雙軸分析）
整車類的有：
__MDI_SDI_TESTRIG__MDI_TILT_TABLE_TESTRIG（側翻分析）
__MDI_SPMM_TESTRIG（整車K&C分析）
如果加載Adams Car Ride插件，還會有：
__COMPONENT_TESTRIG（襯套剛度分析）
__ARIDE_FOUR_POST_TESTRIG（四立柱分析）。
即使自帶很多試驗臺架，還是無法滿足廣泛的用戶需求，如用于載荷分解的24通道試驗臺架、多立柱試驗臺架、用于動力性分析的轉鼓臺架及其他客制化的試驗臺架都需要客戶自己開發。這就需要對試驗臺架及軟件有著深刻的理解。
本文以多立柱臺架（此文為六立柱）為例，介紹試驗臺架的創建、修改、加載及對話框的編制和功能實現。希望能夠幫助客戶了解試驗臺架，創建試驗臺架。
試驗臺的創建與加載
臺架的創建
試驗臺架本質是template文件，用戶可以通過新建template的方式新建試驗臺架。與傳統template的區別如下表所示。
表1 試驗臺架與傳統template的區別
這些都可以在傳統template的基礎上，通過cmd命令進行更改，從而實現傳統template與試驗臺架的切換。
圖1 多立柱試驗臺架.tpl示例
通過新建template，創建 _ACME_MULTI_POST_TESTRIG.tpl。
展開 汽車懸置高頻動剛度測試試驗臺架--汽車聲學特性優化
德國沃爾夫斯堡大眾汽車公司（Volkswagen AG）委托德國m+p國際公司開發出了一種高頻試驗臺，用于檢測發動機懸置的振動傳遞特性，頻率高達2000Hz， 而液壓激振器無法在此頻率下工作，因此采用電動激振器。在圖6中，左圖是試驗臺的基本配置，激振器通過隔振器懸掛在焊接的機架中，機架的側板支撐一個500kg質量的慣性質量。試驗件使用特殊的夾具固定在激振器的銜鐵上，上端夾具與預載質量塊之間為高剛度的三軸向力傳感器，慣性質量由空氣彈簧輕柔地支撐。因此，在頻率高于25Hz的測試中，由被試件、空氣彈簧和慣性質量組成的系統已經處于其低頻臨界范圍外。
在超臨界范圍外，輕輕地安裝在垂直方向的慣性質量承載著試樣的動態反作用力，不會在測試框架中引入任何振動，因此機架的本征頻率不會被激發，這是進行高頻動剛度測試的重要先決條件。
如前所述，發動機懸置的動態特性高度依賴于諸如預載荷或溫度等參數，高頻試驗臺通過控制支撐慣性質量塊的空氣彈簧座與激振臺預載荷補償的空氣彈簧座之間的壓力差來完美的實現預加載，降低壓力差會增加預載荷，而增加壓力差會降低預載荷。在測試操作期間，靜態預載荷被連續監測和閉環控制，以保持所需的值，根據慣性質量的大小，上述臺架可以產生高達5kN的預載荷。
圖6：高頻試驗臺（左）和預載荷控制的質量的基本配置（右）
試樣上的動態反作用力通過上端剛性夾具和（同樣剛度）力測量傳感器直接連接到慣性質量，這種方法有可能使慣性質量激發到彈性振動，這可能會導致測量結果不準確。因此，我們對慣性質量塊的固有共振特性進行了分析測試，研究彈性彎曲，扭轉和縱向振動以及慣性質量相對于板簧元件（沿徑向工作的）的剛體振動。
展開 淺析電驅動橋耐久試驗方法
圖3 同軸式電驅動橋
電驅動橋的耐久試驗
1.電動機直聯式電驅動橋的耐久試驗
電動機直聯式電驅動橋是從傳統燃油驅動橋衍變而來，因而可參考QC/T 533－2020《汽車驅動橋臺架試驗方法》、QC/T 534－2020《汽車驅動橋臺架試驗評價指標》進行耐久試驗。標準中對強化系數K的取值只模糊定義1.0～2.2，然而實際應用中，電驅動橋的電動機轉矩普遍偏小，電驅動橋急加速和沖擊工況多，因此在耐久試驗（見圖4）中，應以電動機最大輸出轉矩乘以強化系數K的值作為試驗轉矩，且試驗轉矩與車橋速比的乘積應盡量接近以車橋附著力計算的輸出轉矩值。
圖4 電動機直聯式電驅動橋耐久試驗臺架
通過對已經量產的幾款電動機直聯式電驅動橋的數據統計，試驗時將電動機轉矩的強化系數設為1.3～1.8是比較合理的。
為滿足整車能量回收功能，對電動機直聯式電驅動橋應增加反拖試驗要求，QC/T 533－2020中明確了在規定試驗轉矩下輸出端壽命不低于2萬次。該標準對試驗轉矩和轉速的表述不全，參照整車能量回收策略和實際量產的幾款產品數據統計，可按以下方式進行極限工況下的反拖試驗：試驗臺架在驅動橋輪端提供整車最高車速下的輸入轉速，在主減速器法蘭端施加該轉速下的最大功率點轉矩進行試驗；當輪端運轉次數達到5萬次時，拆解出主從動齒輪，觀察主從動齒輪表面有無拉毛、燒傷或者其他異常磨損的現象。
2.平行軸/同軸式電驅動橋的耐久試驗
針對平行軸/同軸式電驅動橋，目前行業內還未有針對性的試驗檢測指導性文件，大多數業內人員均是參考QC/T 533－2020《汽車驅動橋臺架試驗方法》、QC/T 534－2020《汽車驅動橋臺架試驗評價指標》及QC/T 1022－2015《純電動乘用車用減速器總成技術條件》進行耐久試驗，其臺架結構形式可參考圖5所示臺架。
展開 底盤零部件路譜轉臺架詳解
一、寫在文前
底盤件臺架疲勞試驗是底盤零件開發過程中，一個極為重要的環節。一個高可靠度的臺架耐久試驗，可以盡早暴露產品的前期設計缺陷和評估產品的設計冗余度，前者可以幫助設計工程師對產品進行針對性的設計優化，避免零件在路試過程中出現開裂等疲勞問題，而后者則可以幫助工程師來評估產品是否能夠進行降本減重，所以，如何制定高可靠度的疲勞耐久實驗方法，是大多數產品工程師和試驗工程師，所共同面臨的問題。而在通常情況下，零部件臺架耐久試驗方法來自于試驗場的常規耐久試驗，而試驗場的常規耐久試驗方法來自于用戶路面，其相互之間遵循損傷等效原則。
用戶路面、試驗場路面和臺架試驗的等效關系圖
所以對任一個底盤零件臺架疲勞耐久試驗，只需要基于試驗場載荷，來制定具體的試驗方法即可，本篇文章的目的在于研討該過程。
二、臺架疲勞耐久試驗方法
零部件耐久試驗方法主要由載荷（行程）大小和循環次數兩部分組成，如下表1是某車型底盤橫向穩定桿（圖1）的疲勞耐久試驗要求：
表1 某車型橫向穩定桿疲勞耐久試驗要求
圖1 某車型橫向穩定桿示意圖
表1中的臺架試驗為級數為3的臺架試驗，其背后所對應的，就是圖1穩定桿所經歷的常規耐久試驗所能產生的損傷，而常規耐久試驗則對應用戶10年16萬公里不損壞的行駛需求，換句話說，如果穩定桿能滿足上述三級Block 臺架試驗要求，則到了用戶手里，就能保證10年16萬公里的行駛需求而不斷裂，這就是一個零件高可靠性的路譜轉臺架的意義所在。
展開 
【技術帖】基于架構開發的汽車懸架控制臂優化設計
表3 優化前后性能對比
7 臺架和路試驗證
為實際驗證后下控制臂的疲勞耐久性能，按照優化設計方案制成樣件并開展耐久性能試驗驗證，底盤件的耐久性評估的試驗方法分為試驗室臺架模擬試驗和實車道路試驗。
道路載荷譜是進行結構件耐久驗證的有效方式，但路試采集的路譜信號很難直接用于零部件的結構疲勞臺架試驗，為了等效路試損傷并保證試驗經濟性，采用載荷塊方法進行后下控制臂的臺架試驗。其原理是基于雨流計數統計法將道路采集時序數據轉化為當量偽損傷程度的循環載荷，根據累計疲勞損傷、材料應力應變遲滯回線等原理，將汽車道路載荷譜轉化為零件臺架模擬試驗加載譜[7]。
文章實采汽車在試車場的路譜信號，基于以上方法，根據后下控制臂的受載特征，將實采路譜的輪心處載荷分解到后下控制臂，得到簡化的多級載荷塊，開發了后下控制臂的單通道臺架試驗，進行快速驗證，零件通過單通道快速驗證后，進一步搭載后橋系統多通道臺架試驗進行系統級的驗證，在兩側輪心加載。零件級臺架試驗，如圖14 所示。系統級臺架試驗，如圖15 所示。在要求的試驗循環里均無失效發生，驗證了優化方案滿足耐久性能。零件最終搭載多輪的實車路試，均無失效，滿足設計目標。
展開 純電動汽車減速器的可靠性研究
表1 不同廠家電動汽車輪胎打滑轉矩對比
表2 純電動汽車道路試驗載荷譜
為了得到較為準確的純電動汽車減速器的設計載荷譜，首先必須依據用戶的使用情況以及各種路面情況進行實車道路載荷譜采集。常用的實車道路載荷譜采集方法為常規路面按比例采集法。對于用戶實際使用條件下的標準載荷譜，按照我國的道路情況，多采用城市公路、城郊公路、一般公路、高等級公路以及壞路等路面,按照一定比例合成的綜合道路載荷譜，從而實現獲得與實際使用工況等效壽命載荷譜的目的。表2是通過某純電動汽車整車道路試驗采集的載荷譜，采集了20個工況，選取了4個工況。按照此工況進行完臺架試驗后，整車道路試驗也能一次通過，并且售后故障率很低。
某型號減速器根據疲勞實驗工況對軸承基本損傷率進行校核和臺架試驗，結果均一次性通過，但在整車道路試驗時發現輸入軸前軸承保持架都散架。而根據疲勞實驗工況的CAE分析結果是輸入軸前軸承的損傷率遠比輸入軸后軸承低。后來將輸入工況改成表2載荷譜后，CAE分析結果和臺架試驗都未通過，并且連續三臺臺架試驗樣箱的輸入軸前軸承保持架都散架。經與軸承廠家聯合分析，造成保持架損壞的主要原因是變轉矩時的沖擊力過大，尤其是高速制動能量回收工況。而高速軸承為尼龍保持架，抗沖擊能力差，后來改成鋼保持架的軸承后，順利通過了臺架試驗和整車道路試驗。
展開 電驅動橋測試試驗方法
一、傳統橋標準試驗方法
傳統驅動橋
傳統驅動橋采用QC/T 533-1999《汽車驅動橋臺架試驗方法》進行測試，采用QC/T 534-1999《汽車驅動橋臺架試驗評價指標》進行評價。
1) 總成靜扭試驗
2) 總成齒輪疲勞試驗
3) 總成噪聲試驗
4) 橋殼垂直彎曲疲勞試驗
5) 橋殼垂直彎曲剛性試驗
6) 橋殼垂直彎曲靜強度試驗
二、電動驅動橋普遍試驗方法介紹
近些年來，能源的短缺和人們對生活質量的更高要求使得新能源汽車得以快速發展。電動驅動橋的產生與發展，則為電驅動車的發展做出了突出貢獻。
電驅動橋具有如下優勢：
1) 污染低
2) 噪音小
3) 效率高
電驅動橋
目前電驅動橋采用電機+驅動橋所形成的整體式驅動橋型式，絕大多數試驗項目仍舊可以采用QC/T 533-1999《汽車驅動橋臺架試驗方法》和QC/T 534-1999《汽車驅動橋臺架試驗評價指標》進行試驗和評價。
展開 以多體動力學模型為基礎的后驅車輛轟鳴性能開發
本文采用多體模型以及試驗結果相結合的方法,以某款后驅車輛的傳動系統轟鳴性能改進研究開發項目為基礎,建立傳動系統及整車的多體動力學模型,以模型為基礎研究分析后驅車輛轟鳴問題的基本機理,同時結合整車以及臺架試驗的結果,針對轟鳴問題提出相應的改善方案,以實現主要的傳動系統穩態性能前期設計能力的提升.
１ 后驅車輛的轟鳴性能
１ ．１ 問題概要
該款前置后驅車輛的轟鳴問題具體表現為:加速工況在發動機轉速１６００ r/min 附近,滑行工況在發動機轉速２７００ r/min 時車內轟鳴聲、振動較大,數據上表現為發動機２ 階.
１ ．２ 整車試驗
轟鳴性能整車試驗方法如下:①選擇平直良好的路面進行試驗,將發動機進行足夠預熱以確保達到穩態;②試驗擋位:３ 擋、４ 擋,發動機轉速:１０００ ~３５００ r/min;試驗工況:全加速(wot)、滑行(coast);③分別測量駕駛室聲壓、驅動半軸扭矩數據,將數據進行發動機轉速２ 階階次處理.
１ ．３ 臺架試驗
為了確認傳動系統自身的振動模態,對該后驅車輛的傳動系統進行臺架掃頻試驗,試驗臺如圖１ 所示.傳動系統包括變速箱、傳動軸、主減速器、驅動半軸,在驅動半軸輸出端安裝負載電機,用于測量驅動半軸的輸出扭矩,在變速箱輸入端安裝輸入電機,用于施加２ 階掃頻激勵.
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