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汽车刚度是指汽车在正常行驶时的许可变形，表示汽车车身抵抗结构变形的能力，包括白车身刚度和门盖刚度两部分。目前国内汽车制造企业在自主开发的新车型中都比较重视白车身的刚度检测，而对于门盖部分的刚度检测却缺乏系统性的定义和试验标准。事实上，门盖部分的刚度和用户息息相关，对汽车品牌的影响同样不可忽视，比如，如果后箱盖刚度不足，易造成密封条过度磨损，从而导致漏水，后箱盖锁开启、关闭不正常或者推车时易造成后箱盖变形等一系列问题。
本文结合上海大众VW241轿车后箱盖的刚度检测案例，向读者介绍一套能够实时、高精度检测后箱盖刚度的系统。
检测系统
上海大众VW241轿车后箱盖刚度检测系统主要是通过手动或自动加载一定范围的载荷，检测后箱盖的相应弯曲变形和扭转变形的大小，并进行数据处理和分析，反映后箱盖刚度的强弱。
1、系统设置
（1）硬件系统
硬件由工业计算机控制的上位机、位移传感器、压力传感器以及数据采集器组成。
本试验的数据采集器型号为EIA-232-D，压力传感器型号为YB-504A，位移传感器型号为DT-30G27。力的加载采用手动方式通过机械装置直接加载压向力至后箱盖，通过观察LED显示的数据，确定达到定量加载。
传感器设定分为弯曲传感器设置和扭转传感器设置，两部分传感器设置的主要区别在于测量点位置的变化。传感器设置的内容主要包括设定传感器的测点号、记录传感器的坐标等。
（2）数据处理
每次试验后，需要对数据进行计算分析，了解当前试验车身的有关参数是否达到预定标准。其中绝对扭转角度是指每个测量点在承受载荷和不受载荷情况下扭转角度的差；相对扭转角度是指在承受载荷情况下，相邻两点间的扭转角度差。这两个试验指标显示了后箱盖在承受载荷情况下扭转角度的大小，可以反映出后箱盖抗扭转能力的强弱。弯曲变形是指每个测量点在承受载荷和不受载荷情况下纵向的相对位移量，弯曲变形显示了车身在承受载荷情况下弯曲角度的大小，可以反映出车身抗弯曲能力的强弱。
2、测量过程
（1）测量点的布置
后箱盖上共有6个测量点，每个测量点均放有位置传感器，通过加载测量后箱盖的变形情况时，传感器会将产生的数据传递到上位机进行数据处理。
（2）测量方法
由于在动态情况下，后箱盖的变形与很多因素有关，如行使速度、路面情况、障碍物形状等，这些因素不可能在试验中全部满足实际运行条件，因此，通常采用适当条件下的静态测量方法，主要测量后箱盖在静止状态下承受不同载荷时的变形情况。
为了保证测量结果的有效性，测量方法可以根据以下原则来设计：
□ 试验条件应尽量满足汽车实际运行时的状态；
□ 测量时间尽可能短，并且具有很好的重复性；
□ 试验时所施加的压向力应该具有不同的等级，并且可控可调，但由于实际测量条件的限制，施加的压向力应按等效原则化为集中力。
（3）试验过程
汽车后箱盖静态刚度测量试验的目的在于根据试验要求，通过加载不同等级的压向力（力矩），得到每个测量点在承受不同等级压向力（力矩）时，后箱盖变形量的大小。经过对数据的处理，得到后箱盖静态刚度指标，评定后箱盖的刚度是否满足设计要求，以及锁位、缓冲块的变化是否满足试验要求等。
后箱盖静态刚度试验系统包括弯曲变形试验和扭转变形试验两部分，主要是通过测定后箱盖变形程度的大小来检测其性能的优劣。
进行弯曲刚度的测量时，为了便于施加压向力，应将后箱盖反转安装，并固定在车身位置，传感器也应预先调零，然后在后箱盖锁位置施加压向力。进行扭转刚度的测量时，待后箱盖固定在车身位置后，分别施加压向力在左、右缓冲块位置。
试验数据及分析
1、后箱盖弯曲刚度
（1）试验准备
为了方便力的加载和测量，我们将后箱盖反向放置进行试验。后箱盖采用无力矩固定方式安放在两个铰链安装平面上（图1），并在后箱盖上部的角上安放两个无力矩的浮动轴承（图2）。 （图片） （图片） （2）试验流程
通常情况下，用户在使用汽车的过程中，后箱盖反复关闭时，锁顶杆对后箱盖的作用力是后箱盖承受的主要载荷，因此，在后箱盖折弯刚度试验中，力主要沿X轴方向加载在后箱盖锁位置（如图1中的F ），加载力F的大小从50～400N按等级递增，并且每一次加载后都进行卸载，并保持塑性变形。我们设置了沿Y轴方向平均分布的Mp1、Mp2、Mp3这3个测量点采集数据。
2、后箱盖扭转刚度
（1）试验准备
后箱盖无力矩固定（图3），用一个橡胶缓冲器支架无力矩支撑在后箱盖下面的折边上，X、Y方向固定，Z方向浮动支撑。（图片） （2）试验流程
在用户的实际使用过程中，由于左、右两个缓冲器不能同时接触到锁横梁上的支撑，从而会导致后箱盖产生扭转，因此，在试验中，我们通常将一边固定，在另一边的缓冲块上施加作用力，力的方向按照后箱盖闭合的方向，大小从50～500N逐级递增，测量点为Mp1、Mp2和Mp3，测量完成后，对换支撑和力作用点的位置重新试验。
3、试验结果
弯曲刚度试验结果见表1和图4，扭转刚度试验结果见表2和图5。（图片） （图片） （图片） （图片） 从试验数据分析图中可以看出，后箱盖变形随着力的加大而增加，总体上在加载点位置的变形为最大。试验中上海大众VW241 POLO轿车后箱盖的弯曲变形最大为5.6mm，扭转变形为42′换算刚度为464Nm/度，满足设计要求。
结语
从试验结果可以看出，后箱盖静态刚度试验系统可以通过自动或手动方式精确加载压向力，并且可以通过各个测试点的位移传感器得到每个测试点的精确变形。在试验过程中，由于采用了比较精确的测量装置，测量精度比较高，完全可以满足汽车后箱盖弯曲和扭转刚度的检验。
6/30/2008
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