[0001] 本发明涉及一种试验台，特别是一种桥壳总成制动驱动疲劳试验台。

[0002] 桥壳总成是车辆中重要的承载件，车辆上传动系统中的差速器及主减速器就安装于桥壳内部，桥壳上部与车身连接，桥壳的两端还安装半轴、车轮等重要部件。其主要作用保护其中的差速器和减速器，并承载车身的重量及行驶过程中车轮受到的个方向作用力。在车辆实际行驶中，由于桥壳的工作环境，会收到不同方向的多个应力，很容易造成桥壳发生形变或是损伤。因此，桥壳总成是车桥里非常重要的元件，我们对于桥壳总成进行疲劳寿命研究是具有重要意义的。

[0003] 桥壳总成在制动驱动时会受到两个互为相反方向的力，并且由于两个力发生快，桥壳经过多次牵拉，进而容易产生发热，更严重断裂。将对行驶在路上的汽车造成重要安全影响。

[0026] 一种桥壳总成制动驱动疲劳试验台，包括控制体系和加载系统，加载系统与控制体系连接，加载系统包括反力座1、位移传感器3、液压作动器4、电液伺服阀5、龙门框架6、力传感器7和夹具8，液压作动器4设置于龙门框架6上，电液伺服阀5与液压作动器4连接，位移传感器3设置于液压作动器4上，试验桥壳设置于夹具上，液压作动器4一端设置于反力座1上，液压作动器4另一端通过力传感器7与夹具连接；夹具包括力臂和试验夹具，试验夹具包括夹具上盖和固定座，夹具上盖通过连杆设置于固定座上并位于固定座上方，力臂包括动作器安装板和法兰安装板，法兰安装板与动作器安装板通过焊接方式固定连接，法兰安装板上设有法兰安装孔，动作器安装板上设有螺栓安装槽孔。试验桥壳两端分别设置于试验夹具上，力臂通过力臂法兰设置于试验桥壳一端，液压作动器4一端设置于反力座1上，液压作动器4另一端与力臂连接；控制体系通过电液伺服阀5控制液压作动器4运作，液压作动器4对试验桥壳进行加载，控制体系分别与电液伺服阀5、位移传感器3和力传感器7连接，控制体系控制试验台的液压伺服阀、液压作动器进行工作，传感器采集工作的位移量、负载大小反馈回控制体系。夹具的上盖通过螺栓以能拆装方式设置于固定座上，螺栓有多个，通过跟换螺栓，或者通过螺母定位螺栓的安装，即可调节上盖与固定座之间的间距。螺栓力臂通过力臂法兰设置于试验桥壳一端，力臂法兰有多个。通过更换力臂法兰和螺栓，可适用于于不同型号的试验件。

[0027] 试验夹具把试验桥壳夹在上盖和固定座之间，通过扭动紧固螺母，调节上盖和固定座之间的间距，从而将试验桥壳两端夹持住，使试验桥壳左右各使用一个试验夹具即可模拟实车安装状态。本试验，上盖由45号钢制成尺寸（长×宽×高）为500×160×40mm，开有4个M30螺纹孔。固定座由45号钢制成尺寸（长×宽×高）为500×160×450mm，固定座上端有
4个M30螺纹孔，可用自制的M30×90mm六角螺栓与上盖连接，固定座中间设有加强肋板，固定座下端有M20螺栓通过的通孔，固定座下端的作用是与实验室地板连接。夹具的高度可随自制螺栓的深度调节，螺栓长度足够适应多款不同尺寸的桥壳。

[0028] 力臂工作于与力臂法兰和液压作动器之间，力臂主要作用是供液压作动器前端的安装，以及方便调节水平高度。力臂包括作动器安装板、法兰安装板和加强肋板构成。本试验，作动器安装板由Q235刚打造，尺寸（长×宽×高）为930×50×300mm，中间有两道（入口处）宽26mm的凹槽，可用螺栓于作动器前端连接，并且凹槽深度为50mm，液压作动器水平高度可在此范围内调节。法兰安装板和作动器安装板焊接，法兰安装板上的12个可通过M12螺栓的通孔用于连接法兰。加强筋板为了不阻碍运动，设计为直角三角形尺寸为（长×宽×高）：135×40×20mm，共10个加强筋焊接加强结构强度。

[0029] 力臂法兰用于连接桥壳总成和力臂。力臂通过力臂法兰与试验桥壳，力臂通过作动器安装板与液压作动器连接。本实施方案的法兰由Q235刚制成，通过外圈的12个M12的螺纹孔与力臂相连接，内圈由14个可通过M14螺栓的通孔用于与桥壳的制动法兰相连接。可根据不同尺寸的桥壳更换不同的法兰，极大减少成本。

[0030] 反力座1包括反力座底座15、反力座加强连接板13、反力座正面板11和作动器后端安装板12，作动器后端安装板12上设有螺栓安装孔，反力座正面板11和反力座加强连接板13分别设置于反力座底座15上，反力座正面板11与反力座强连接板13连接，反力座正面板
11设有安装槽孔，作动器后端安装板12设置于反力座正面板11上，作动器后端安装板12能沿着安装槽孔移动并定位于安装槽孔上。作动器后端安装板12通过螺栓定位安装于反力座正面板11上。反力座加强连接板13设有反力座横梁板14。反力座底座15通过螺栓固定于地板上。龙门框架6包括框架底板68、框架66、吊簧65和吊环杆61，框架66设置于框架底板68上，吊环杆61设置于框架66上，吊簧65设置于吊环杆61上。吊环杆61通过吊环固定板64设置于框架66上，框架底板68通过螺栓固定于地板上。龙门框架6设有加强筋板67。

[0031] 液压作动器4通过电液伺服阀和液压站与中央液压油源连接。中央液压油源负责试验台所需液压油储存。液压站为液压分油站，液压分油站是作为油源与作动器之间的传输控制装置，负责将液压油源传递的液压力进行调节并分配，把液压油根据试验的不同分配到多个试验台，并能将多余的液体返回液压油源。液压作动器作为电液伺服加载系统中的执行元件，通过将液压能化为机械能给予试验样件负载并循环。电液伺服阀负载保证控制命令的电信号数值于液压力的数值相等，并控制液压作动器在试验时液压油的流向、作动器输出行程等功能。位移传感器是确保试验中液压作动器实负载行程满足试验要求的部分，内部通过位移变阻器等方式，将作动器的输出行程转为电信号，反馈回控制系统，控制系统能检测出当下行程是否符合试验要求。压力传感器作用在液压作动器上，通过压敏电阻等方式检测试验时作动器有效输出的负载力大小转为电信号，将该信号给控制系统，控制系统监控是否符合试验要求。本试验，中央液压油源为SilentFlo系列515.60型号，液压站为HSM200液压分油站，液压作动器为C086A76作动器，电液伺服阀为G761型电液伺服阀，位移传感器为TD系列LVDT位移传感器，力传感器为1020 ACK轮辐式力传感器。

[0032] 控制系统方案如下：（1）上位机负责人工操控面板，试验台数据显示。人工通过上位机了解试验台状态，进程等信息，并通过操控上位机即可对试验台进行人工干涉。

[0033] （2）PLC控制模块通过上位机的控制信号对所需的执行元件传输电信号，并接受传感器传回的电信号，处理后反馈回上位机中。

[0034] （3）电液伺服阀、液压作动器等执行元件根据控制模块的电信号转化为执行的参数，对试验样件进行实车状态模拟。

[0035] （4）传感器根据试验台执行后的参数进行检测再转化为电信号反馈回控制系统中，用以实现自检功能。

[0036] 具体工作情况为：由于上位机始终具备控制权并且人机交互，因此试验人员需要操控上位机进行相关指令、数据的输入。上位机将相关信息如：试验时间、载荷大小等，通过通讯端口传递于下位机的PLC控制模块，PLC控制模块进而控制试验台的液压伺服阀、作动器进行工作，传感器采集工作的位移量、负载大小反馈回控制模块。

[0037] 试验台的控制系统可分为上位机和下位机PLC两部分，把两者的工作内容展开，形成控制系统所需的程序组成框架。上位机是其试验台控制系统的主要编程部分主要程序由：通讯程序、数据存储查询程序、疲劳曲线图绘制程序、数据动态显示程序、试验流程设定程序、试验参数设定程序组成。下位机主要围绕模糊算法、动作程序展开，主要由：通讯程序、模糊算法控制程序、动作控制程序组成。上位机即是可以直接发出操控命令的计算机，在概念上是控制着和提供服务者。系统一般是使用PC/host computer/master computer/upper computer，由UPS电源接口提供电力，RS232转RS485模块将数值信号转化为操作员所能看懂的信息。可选择Smart700IE触摸屏。下位机通过信号接口接受上位机的指令，再通过其内部编程将相应电信号直接控制相应设备。采用的下位机PLC控制模块，在由开发试验人员为其平台编写代码后，可完成逻辑运算、数字信号转换、电机控制等功能。PLC主要由ARM主处理器、RISC副处理器、缓存器、安全监控单元以及输出选择控制器等组成。可选择S7‑200 ST‑20型PLC作为下位机，
上位机触摸屏的运行方式：触摸屏和PLC控制模块建立通信，触摸屏向PLC控制模
块发送控制参数，PLC控制模块收到开始信号，液压作动器开始对试验桥壳进行加载震动，实时获取加载力、位移数据并进行存储，动态显示振动曲线。完成了加载试验，则分析振动数据并结束；如未完成加载试验，则继续振动加载并收集数据。

[0038] 上位机程序主要方便人机交互、监控现场设备的运行状态两方面，因此主要程序为：（1）通信程序：人工输入的参数命令经由该程序给下位机PLC，与此同时，下位机PLC的数据交互也由该渠道传输给上位机，该程序是交换数据的渠道。

[0039] （2）数据存储查询程序：由于试验周期长，数据量大。可通过系统自动建成备忘录将试验中相关的传感器数据、人工输入的参数、时间、次数等进行存储记录，方便查询。

[0040] （3）刚度（疲劳）曲线图绘制程序：要获得试验样件的疲劳曲线，直观了解状态。该程序通过位移与加载力等数值绘制曲线。

[0041] （4）数据动态显示程序：人工需要了解试验台当下试验状态，只能通过上位机中的实时数据动态显示从而了解。

[0042] （5）试验流程设定程序：为减少人工负担，可根据试验时间、次数等参数进行流程设定，让试验台及时高效的完成试验计划。

[0043] （6）试验参数设定程序：该程序主要负责人工对试验台的控制参数输入。

[0044] 下位机PLC运行方式：收到上位触摸屏的控制参数，下位机控制液压作动器开始振动，下位机获取实时
试验反馈数据，并将数据发送到上位机触摸屏，上位机进行模糊算法控制，检查试验件是否损坏或者突发故障，没有损坏之类的，且也完成了加载试验，则停机；如未完成加载试验，则继续振动加载并收集数据。如有损坏或者突发故障，则停机。

[0045] 下位机PLC程序为：（1）动作控制程序：将试验过程中上位机所输入的指令数据作用在试验台上的执行元件，保证试验台按照试验计划执行的重要程序。

[0046] （2）模糊算法控制程序：模糊算法控制程序是试验台是否便捷、智能的关键程序。模糊算法根据上位机所设置的命令参数以及传感器信号反馈参数进行接受并进行校正，若出现数据差距过大，数据丢失等情况则立即停止，报警等。

[0047] （3）通信程序：提供该程序接受上位机信号，同时将上位机所需信号提供该渠道反馈。