車四門兩蓋試驗臺的設計

索 乾，朱天軍，孔現偉，賈繼龍

（1.河北工程大學機電學院，河北邯鄲 056038；2中國汽車技術研究中心，天津 300300）

目前，中國國內大部分廠商所使用的四門兩蓋試驗臺均是做常溫開閉件疲勞試驗，很少有廠商嘗試在高溫、低溫條件下進行試驗的。但是隨著消費者生活水平的提高以及對于汽車的品質越來越著重，至此要求生廠商對四門兩蓋試驗臺進行不斷的改進，以滿足消費者的需求和提高試驗效率。

以壓縮空氣作為動力源是大部分生產商的首選，選擇空氣作為動力源既經濟又方便，由于此次試驗需在環境倉中進行，因此要求配以相應的保暖措施確保四門兩蓋系統及設備能夠正常的在高溫和低溫條件下進行相關試驗［1-4］。

1 四門兩蓋試驗臺的主要組成部件

試驗臺主要由：試驗臺底架、4個各自獨立的側門外啟、閉機構、發動機艙蓋解鎖、啟、閉機構、后備箱解鎖、啟、閉機構、側門開、閉測速、測力傳感元件以及氣動傳動系統和計算機控制系統。試驗臺的結構如圖1所示［5］。

2 四門兩蓋執行系統

2.1 四門執行系統

四門執行系統俗稱左、右門執行機構系統主要由直動氣缸、傳動件、門測速、限位開關、測力使用的傳感器、傳動支架機構等組成。側門開、關機構動作：通過直動氣缸帶動傳動桿件回轉，牽引車門轉動的牽引桿上的軟帶另一端與外門把手上的夾具相連，以此來達到開門的動作。如圖2所示。

圖1 試驗臺的結構Fig.1 Structure of the test bench

圖2 四門執行系統Fig.2 Four door executive system

2．2 前蓋執行系統

發動機艙蓋試驗臺架由支架體、驅動汽缸、真空吸盤、二步解鎖機構等組成。

實現開啟艙門、關閉艙門動作：1）試驗支架主體為框架結構，橫跨發動機艙蓋前上方，在支架的橫梁上安裝提升氣缸、拉動機構通過真空吸盤將啟、閉力傳遞給前蓋。試驗一般采用兩步解鎖，然后實現開啟艙蓋。2）艙蓋開啟角度和關閉是否到位，通過在支架的2處安裝有接近開關來取得信號，實現檢測艙蓋開啟是否達到試驗所需要的開啟角度，關閉是否到位。如圖3所示。

圖3 前蓋執行系統Fig.3 Front cover execution system

2.3 后備箱（后蓋）執行系統

后備箱試驗臺架由支架體、驅動汽缸、電子解鎖機構等組成。

實現開啟后備箱、關閉后備箱動作：

1）此試驗車后備箱蓋為電子鎖，則解鎖由計算機控制正、負端分別連接到電動鎖體上的12V直流電源信號接通或斷開，以實現后備箱蓋鎖的解鎖。

2）當后備箱實現解鎖后，由于開啟角度不能很準確的到達最大開啟角度和后備箱關門速度無法達到試驗要求，因此在這里需要另外的添加一個氣缸機構，以達到試驗要求。

3）后備箱開啟角度和關閉是否到位，通過安裝在支架和后備箱內的接近開關來判斷開閉狀態是否達到試驗要求。如圖4所示。

圖4 后備箱執行系統Fig.4 Trunk execution system

2.4 四門內開執行系統

四門內開執行系統主要由直動氣缸、限位開關、傳動支架機構組成，側門開、關機構動作：通過安裝在支架上面的直動小氣缸收縮動作來拉動四門內把手的開關。如圖5所示。

圖5 四門內開執行系統Fig.5 Four door open execution system

2.5 白車身承載框架設計

為了滿足占地面積小、移動靈活、方便等特點，故采用某型號的重型（6063）作為承載框架的主框架。型材具有強度、剛度高和單位質量輕等優點。同時，考慮到四門兩蓋試驗臺經常需要在室溫環境和低溫環境、高溫濕度環境、高溫環境試驗艙之間移動，因此選取相應承載能力的腳輪，安裝于承重鋼板的下端［5］。

2.6 其余附件設計

整車在進行四門兩蓋試驗時，需要對發動機艙蓋鎖進行內外解鎖動作。首先應用一個安裝在汽車內部的小氣缸對發罩進行內解鎖，然后再通過布置在外面的小氣缸進行外解鎖，這樣實現了發罩解鎖動作的自動化，不需要通過手動去打開外解鎖，這樣減小了危險性，提高了解鎖的安全性和效率［6-7］。

因四門兩蓋試驗需要在高低溫環境中進行，人們不可能長時間的待在環境艙里面，因此需要把一些控制單元給連接到環境艙外面，這樣使得試驗操作起來比較方便。在進行試驗時，每一個廠商都會提出不同的要求，在此有些廠商提出了中控鎖解鎖，本研究采取在環境艙外面設計一個中控鎖控制器這種辦法。也有些廠商提出在同一種環境下玻璃需要分別實現上止點、中止點、下止點這三種疲勞操作，因為不可能人為進行操作，所以在此需要設計一種玻璃升降器用來控制玻璃的位置［8-11］。

為了在試驗過程中監測車門系統、發動機艙蓋系統、行李箱蓋系統在試驗過程中是否開啟到最大位置和處于完全關閉狀態。因此，在各執行機構中分別配備2個短距離接觸傳感器，不僅可以監測試驗運行的質量，還可以監測試驗過程中因樣件失效而導致各系統無法以正常狀態工作，從而反饋給控制單元，試驗臺自動停機而發出報警聲。

3 試驗數據分析

3.1 試驗要求

試驗要求見表1。

表1 試驗要求Tab.1 Experimental requirements

3.2 數據分析

選取左前車門與B柱的測量點來進行試驗數據分析，見圖6—圖8。

圖6 測量值Fig.6 Measured values

圖7 測量值的變化量Fig.7 Variation of measured values

圖8 測量值的衰減率Fig.8 Rate of change of measured values

從圖6—圖8可以看出，每一個觀測點所測量的數值均符合線性變化規律。變化量與衰減率之間的變化率＜5% ，所以此次試驗符合預期試驗要求。

4 四門兩蓋試驗臺的二次開發

隨著汽車技術的迅猛發展，各個廠商都在研發方面進行了大量資金的投入來滿足試驗要求、試驗標準，可以在控制柜留出相應的模塊單元，以用來完善試驗臺控制程序，逐步提高試驗臺的試驗能力和試驗效率。

5 結 語

四門兩蓋試驗臺運用機電一體化技術、機器人控制原理、模塊化設計等現代設計理念。解決了試驗臺的耐用性，降低了環境因素對試驗臺性能的影響。同時，隨著電氣化時代的到來，各種不同種類的高低溫傳感器普及和各種現代設計理念不斷地融合為試驗臺的二次開發奠定了良好的基礎。

／References：

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