基于实际载荷谱的汽车半轴扭转疲劳试验方法研究

摘要

汽车半轴扭转疲劳性能对汽车整车疲劳可靠性和安全性具有重要影响。为此，汽车半轴扭转疲劳试验已成为汽车半轴设计开发过程中必不可少的环节。目前，国内半轴扭转疲劳试验方法基本上来自国外或直接用标准载荷谱进行加载，与我国汽车半轴实际道路行驶工况和载荷有较大差异，容易造成过试验或欠试验。因此，本文以汽车半轴实际行驶情况为基础，对汽车半轴实际行驶载荷谱采集方法、载荷谱分析方法、扭转疲劳试验载荷谱编制和加载方法进行研究，从而建立汽车半轴扭转疲劳试验方法，对于提高汽车半轴扭转疲劳试验的准确度和效率具有重要的理论意义和工程实用价值。　　首先，本文采用无线遥测技术和应变片全桥方式建立了半轴扭矩测量系统；在高精度标定台上对转矩进行了标定，利用最小二乘法得到半轴转矩测量系统灵敏度；采用不同驾驶员和Pascal循环在试验场对汽车半轴扭矩等载荷进行了实车采集。　　其次，通过删除小信号和滤波等方法对汽车半轴载荷谱进行了预处理；通过统计特征分析及功率谱密度分析验证了汽车半轴载荷谱的重复性；根据Palmgren-Miner法则和修正的汽车半轴S-N曲线对各循环载荷谱进行了损伤量计算，根据损伤量对载荷谱进行了提取；采用双参数四点雨流法对汽车半轴载荷谱进行了统计计数，并利用雨流矩阵外推法准确获取了汽车半轴总体循环次数。　　然后，基于总体循环次数，采用变均值法将均幅值二维谱转换成一维幅值累积频次谱；采用等面积法编制了汽车半轴八级程序载荷谱，并进行了损伤验证，在此基础上，结合加载周期和加载顺序，采用对称循环编制了汽车半轴扭转疲劳试验台加载谱。　　最后，采用液压伺服PID控制系统设计并搭建了汽车半轴扭转疲劳试验台，通过PID参数调节实现了汽车半轴扭矩的精确控制，将编制的汽车半轴扭转疲劳试验加载谱在试验台上进行了加载试验和验证，建立了基于实际载荷谱的汽车半轴扭转疲劳试验方法。

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