摩托车车架三通道道路模拟试验装置设计

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摩托车车架是整车最关键的承载部件，车架本身的刚度、强度、质量等因素对整车的操纵稳定性、乘员舒适性起着决定性作用。因此在车架新产品投入市场之前，必须要通过可靠性试验验证。

摩托车车架的疲劳可靠性试验主要有道路试验、试验场试验和室内台架试验。其中道路试验和试验场试验，所需周期长，耗费大I-2，81。室内台架试验因精度高、周期短、可重复性高等特点，应用较广泛。目前摩托车车架室内台架试验，主要采用单轴向单激励方式进行，试验周期长，且容易出现过试验和欠试验f青况目。

基于 RPC的多通道道路模拟试验能够实现多轴向多激励加载，较为准确的复现车架在实际道路上的行驶载荷，在汽车零部件疲劳耐久性试验中得到了广泛应用。为此，设计-套准确高效的摩托车车架多通道道路模拟试验装置对于提高车架试验周期和准确度具有重要的现实意义4。

2室内道路模拟试验简介室内道路模拟试验就是在室试验装置台架上模拟复现车辆在道路上行驶时所受的实际载荷，进行整车或者零部件的可靠性试验。能比道路试验更为直观、有效地观察和分析车辆的可靠性以及各零部件疲劳损坏的原因。同时可以消除外界环境对试验的影响，其具有试验结果和实际较接近、周期短、经济、可重复性高等特点。因此道路模拟试验在摩托车整车和零部件的可靠性和耐久J陛研究方面得到了广泛的应用。目前国内的摩托车车架道路模拟试验装置的液压伺服系统及控制系统-般都是从国外引进的，主要是国外某公司的基于RPC的道路模拟试验机，国外某公司的基于ITFC技术的道路模拟试验机以及 13本鹭宫公司道路模拟试验机，国外某公司的道路模拟试验机。其中以某公司基于 RPC技术的道路模拟试验机应用最为广泛目。试验装置是基于 RPC技术的道路模拟实验装置。

3总体方案设计3.1加载点选择 ·摩托车所受的载荷主要包括两个方面：(1)乘员、货物、发动机来稿日期：2012-05-08基金项目：重庆市科技攻关计划项目资助(csTc2OllggB60010，CSTC2010CF6021)；重庆市教委项目资助(1(JzH10211)作者简介：石晓辉，(1963-)，男，重庆人，教授，博士，主要研究方向：汽车整车及零部件检测试验技术第 3期 石晓辉等：摩托车车架三通道道路模拟试验装置设计 195照H1、7、8.MTS液压作动器 2.导轨 3.前支架 4.后支座5、9传感器 6.液压作动器电磁阀 l0.车架及附件图2总体方案简图Fig.2 Drawing of Overall Design从如图2所示可以看出，后轴处为铰链约束，车架只有-个绕后轴的旋转自由度。这样通过前面的水平加载能够引起车架的变形；同时车架可以绕后轴有微量的旋转，这能在-定程度上实现该系统的机械解耦。车架前端，通过导轨和前支架实现对车架的水平直线约束，使得在作动器动作时，车架不会侧向偏转。通过前后两处的约束，整个车架具有-个水平移动的自由度和-个绕后轴的转动自由度。

4关键部件的设计系统关键部件，对整个装置性能有着决定性作用。各夹具自身的刚度强度是保证试验能够顺利完成的前提。设计各部件时要考虑它们之间的耦合关系，尽量做到在机械上能够解耦，保证整个系统在动作时不发生干涉。前支架连接车架立管和导轨平面，承受较大的水平载荷，需要较大的刚度强度；后支座作为反力件，在保证其强度刚度的同时也要注意其通用性；作动器连接夹具，既要满足在受到载荷时自身不发生变形，又不能影响车架的强度，刚度。

4.1前支架的设计前支架的作用是连接摩托车车架的前立柱和导轨，如图3所示。水平作动器所施加的水平载荷就是通过前支架传递到摩托车车架上的。因此其必须满足强度和刚度要求。在满足强度和刚度要求的前提下，将 2立柱做成中空结构，这样既节省了材料又减轻了自重，同时也降低了导轨所承受的垂直载荷。3和 4通过螺栓连接，这样两块连接板之间的距离可以调整能够适应不同车型，具有通用性。1是球铰，这样其能够适当补偿车架的侧偏，其作用亦是在-定程度上实现该系统的机械解耦，当然要实现完全的机械解耦是不现实的，最终要通过控制三个作动器，使它们协同动作，在控制上实现解耦。

1.球铰 2.立柱 3.连接板 4.连接板端盖图 3前支架Fig.3 Front Support4.2导轨的选择试验中，水平加载主要是模拟前后车轮遇到障碍物时所受到的冲击。为了确试验的准确性及可重复性，需要保证在加载时作动器是沿着-个固定运动轨迹。水平直线导轨副的约束能够满足这-要求。通常，直线导轨副的选用必须根据使用条件、负载能力和预期寿命选用。本试验，加载频率不高，导轨运行速度也比较低，同时承受的载荷也较轻。基于以上特点，选择了工字截面滑块导轨，如图4所示。

196 机械 设 计 与制 造No.3Mar.2013图4导轨滑块Fig.4 Slide Block of Guideway4.3后支座的设计路面冲击均是通过车轮、车轴减震器等传递到摩托车车架上的。用后支架取代后轮通过轴将其和后平叉连接在-起，实现了对车架的约束。连接后，车架只有-个绕连接轴的旋转自由度。

后支座做成-个整体，放在两平叉之间，比两平叉之间的距离略窄，通过轴和后平叉连接在-起，其与平叉之间的距离通过垫片来调整。通过添加不同厚度的垫片，可以适应后平叉间距不同的车架，具有良好的通用性。后支座，如图 5所示。

图 5后支座Fig.5 Rear Suppo4.4连接处夹具的设计作动器与车架之间需要通过夹具连接在-起，夹具的设计要遵循以下原则：(1)不能增加车架本身的强度、刚度；(2)作动器通过夹具对车架施加的载荷要与乘员和货物对车架的实际作用效果基本-致。基于以上两个原则，首先根据该 125型摩托车的坐垫和货架的位置，确定了作动器的加载点；然后再根据车架的实际结构，在支撑坐垫的平台处焊接小凸块，凸块的上端布置大平板(平板和凸块通过螺栓连接)，这样作动器的杆端和大平板之间就可以通过螺栓连接而固定在-起。基于某 125型摩托车设计的作动器与车架之间的连接夹具，如图6所示。

A-A～ I I I臻i I I暖i I(a)后连接板 (b)前连接板图6连接夹具Fig.6 Connecting Jig5三维模型的建立基于以上述各关键部件的设计，在 CATIA软件中对各部件进行建模，根据各部件的位置关系，将它们装配在-起，其中垂直作动器上端通过龙门架连接固定。整个试验装置安装在T型槽底座上，如图7所示。

1.作动器后支座 2.安装基座 3、9、10.作动器 4.导轨 5.前支架6车架及附件 7.后支座 8、12.作动器连接板 11.龙门架图7试验装置的三维模型Fig.7 3D Model of this Simulator6结论在分析摩托车车架实际行驶载荷和约束情况基础上，设计了基于 RPC的摩托车车架三通道道路模拟试验装置，装置主要包括加载部分、夹具部分和控制部分，结合机械解耦和控制解耦可以解决运动干涉问题，从而实现摩托车多轴向多激励加载试验，能够较准确的在室内复现摩托车车架的实际行驶载荷，从而提高摩托车车架试验准确性和重复性，并缩短试验周期。