第38卷第2期2018年4月寿星图
振动㊁测试与诊断
J o u r n a l o fV i b r a t i o n,M e a s u r e m e n t&D i a g n o s i s
V o l.38N o.2
A p r.2018
d o i:10.16450/j.c n k i.i s s n.1004-6801.2018.02.008
郑国峰1，上官文斌1,2，段小成2，徐驰2，叶必军2 (1.华南理工大学机械与汽车工程学院广州,510641)(2.宁波拓普集团股份有限公司宁波,315800)
摘要基于自由度解耦工装设计方法，设计了具有四个方向同时加载㊁且四个方向运动独立的四轴球铰磨损实验装置㊂论述了球铰磨损的道路实验和室内模拟实验的关系，和对球铰进行室内道路模拟实验的方法㊂利用开发的球铰四轴磨损的实验装置，将采集到的球铰载荷谱作用于球铰上，分别模拟球铰在汽车 转向㊁制动及转弯等工况下的球铰磨损㊂采用远程参数控制技术对球铰进行磨损模拟实验，在一个可控的环境下了对球铰进行了磨损实验测试，对磨损前后球铰的性能参数进行了进行了分析讨论㊂结果表明，球铰的磨损性能合格，且所设计的球铰试验台能够实现球铰磨损情况的复现㊂设计球铰四轴磨损的试验装置所采用的自由度分析方法，相关自由度解耦工装设计方法，可应用到其他零件的多轴加载工装设计中㊂
幻紫斑蝶
关键词球铰；磨损实验；解耦；远程参数控制；球铰磨损实验装置
亲核反应
中图分类号 T H136
引言
在汽车运行中，悬架上的球铰受到多方向的拉
压㊁扭转及热效应的共同作用，球铰的球销与球碗间
不可避免的存在细小的硬质颗粒㊂在复杂的载荷条
件下，将导致球销表面与硬质颗粒相互摩擦引起表
面材料损失[1-2]，而过多的材料损失将致使球铰的磨损失效㊂磨损之后的球铰，球碗与球销之间将产生
松动，引起汽车在行驶过程中出现操纵失稳等现象,企业改制律师
直接影响汽车的行驶平稳性㊁乘客的乘坐舒适性㊂
目前对于球铰的研究主要集中在其刚度㊁强度
的计算方法[1,3-6]㊂在已经发表的文献中，对类似球铰的人体关节的耐磨损实验研究较多，可为汽车球铰的磨损研究提供参考㊂对于人体关节磨损研究比较典型的有:S a i k k o等[7-8]利用单向旋转的髋关节模拟试验台，对两种不同髋关节进行磨损模拟研究㊂C h y r等[9]设计了一个膝关节的两轴磨损模拟试验台，可模拟膝关节球铰受到轴向M z和径向M x扭转载荷下的磨损情况㊂O l i v e i r a等[10]设计了人造关节的三轴模拟磨损试验台，可以进行R x,R y,R z三个方向的扭转磨损实验，模拟人体关节在屈伸㊁旋转以及外展与内收时的磨损情况㊂李锋等[11-12]采用球面接触型四轴人工膝关节标准模拟试验机，利用牛
关节软骨与不锈钢摩擦副进行了试验研究，模拟膝关节受到(Z)向恒定载荷时的屈曲伸展(R x)㊁前后位移运动(X)以及内外旋转(R z)运动㊂
笔者设计了一个四轴球铰磨损试验台，通过对球铰施加M z,M x,F z以及F y四个方向的载荷谱，可模拟球铰在汽车转向㊁制动及转弯等工况下的球铰磨损㊂在同时施加四个方向载荷谱时，有关方向的运动会耦合，通过对各个加载点的自由度分析，设计了具有四个方向加载㊁且各个方向运动独立的四轴球铰磨损实验装置㊂利用开发的球铰磨损试验台和采集的作用在球铰上的载荷谱，采用远程参数控制(r e m o t e p a r a m e t e r c o n t r o l，简称R P C)技术对球铰进行磨损模拟试验，在一个可控的环境下对球铰在实际运行过程中的磨损进行了实验测试㊂减肥行为疗法
1球铰
汽车悬架球铰一般由球头销㊁球座㊁防尘罩㊁卡环及非金属球碗所组成，其中球销和球碗构成球面运动副㊂球铰的结构示意图及坐标系见图1所示，其中Z轴沿球销轴线方向,X轴沿球销中心向里㊂球铰通过球座与悬架控制臂连接，球销与车轮转向节连接，实现了车轮与悬架之间的运动传递㊂汽车在转向时，车轮转动而悬架控制臂相对车轮静
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*国家自然科学基金资助项目(51275175)收稿日期:2016-06-25；修回日期:2016-08-15
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