基于道路载荷谱的重型汽车后悬架推力杆受力分析
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58
满载 最大 应变
-347 237 -276 250 -265 320
满载最 大载荷 （KN）
-72.9 54.7 -54.5
49 -53.9 60.3
100%超 载最大
应变
-199 201 -301 254 -297 266
100%超 载最大 载荷 （KN） -41.8
46.4 -59.5 49.8 -60.4 50.1
杆的制动力峰值如表 2 所示。表中数据正值表示受拉，负值表示受压。从表中可以看出，不同车速制动对 推力杆受力影响不明显。
图 9 汽车制动时推力杆受力（红线为后直拉推力杆，绿线为前直拉推力杆）
前直推力杆 后直推力杆 左前斜推力杆 左后斜推力杆 右前斜推力杆 右后斜推力杆
满载最 大应变
-198 234 -312 285 -304 342
5 结论
本文提出的测试推力杆道路载荷谱的方法，也可以推广到其他零部件。设计人员和试验人员可以利用测 得的数据更加客观的进行零部件的静力设计、疲劳寿命设计、计算机仿真分析。从而优化设计，避免不足 设计和过度设计。通过分析以上数据，可以得出以下结论： 1. 矿路工况同样配载时，不同车速对推力杆的受力影响不明显。 2. 矿路工况同样车速时，超载相对于满载推力杆所受动载荷增加 83%， 3. 平路制动同样配载下，车速对推力杆的受力影响较小。
表 2 不同车速制动最大动应变和动载荷
车速 20 制动
车速 30 制动
满载最 大载荷 （KN）
100%超 载最大 应变
-41.6 54
-61.7 55.9 -61.8 64.4
-232 211 -316 300 -324 308
100%超 载最大
载荷 （KN） -48.7
48.7 -62.5 58.8 -65.9
46.4
386
89.1
191
44.1
299
25.5
211
41.7
127
25.1
278
26.7
213
41.8
151
29.6
265
25.8
215
43.7
125
25.4
286
25.4
264
49.7
149
28.1
254
100%超 载最大
载荷 （KN）
75.4 69.1 54.9 52 58.1 47.8
4 平路制动工况数据采集及分析
满载 最大 应变
196 201 129 136 127 135
表 1 不同车速矿路最大动态应变和载荷
车速 10
车速 15
满载最 大载荷 （KN）
100%超 载最大
应变
100%超 载最大
载荷 （KN）
满载最 大应变
满载最 大载荷 （KN）
100%超 载最大
应变
41.2
396
83.2
183
38.4
359
Abstract: Traction bar is one of the most important force parts of heavy truck rear suspension system. This text regards heavy 8X4 self-discharging truck as research objective. Traction bar is made into force sensor through the way of strain calibration. In order to simulate the customer road more effectively, the test road concludes mine road, brake runway and 30% slope. We count the biggest value for brake and slope condition, and count the rain-flow counting data for mine road. By comparing, we can know the different force situation of traction bar under different speed and weight.
基于道路载荷谱的重ຫໍສະໝຸດ Baidu汽车后悬架推力杆受力分析
王明东 郝少锋 李聪
（陕西重型汽车有限公司）
【摘要】推力杆是重型汽车后悬架系统最为重要的受力部件之一。本文以重型 8X4 自卸车为研究对象， 通过应变标定的方法将推力杆制成一个力传感器。为了能更有效的模拟用户使用道路，选择的道路是周边 的煤场矿路、制动调试跑道和 30%斜坡。对于刹车和爬坡工况，统计其最大值。对于煤场矿路工况，统计其 雨流计数结果。通过比较，得到不同车速和不同配载情况下推力杆的受力有何不同。
图 1 应变片粘贴位置及方向
图 2 直拉推力杆标定曲线
图 3 斜拉推力杆标定曲线
图 4 推力杆安装状态
3 矿路道路载荷谱采集及分析
3.1 道路谱采集 标定完成后，将推力杆装到试验车上。如图 4 所示，此试验车已经过 2000km 的磨合，状态良好，气压
足，满载和 100%超载工况。驾驶室配重有试验人员代替。按照正常驾驶速度行驶。经过估算，推力杆系统 的固有频率在 30HZ 以下，又考虑到采样频率过高会引进噪声信号，故采样频率选择 100HZ。启动采样前， 发动机熄火，通道平衡清零。采样时间 210s 左右。 3.2 数据分析
本文以重型 8X4 自卸车为试验对象。在拉伸试验台上进行标定，在周边煤场矿路采集路谱。获得的数 据利用 lms 公司的 tecware 疲劳分析软件进行处理。最终获得推力杆在矿路、制动和爬坡时的受力情况。
2 传感器标定
通过标定，可以将推力杆制作成一个力传感器。由于推力杆只受到轴向力的作用，其受力状态为单向 应力。贴片时沿轴向方向，如图 1 所示。后悬架共有 4 个斜拉推力杆和 2 个直拉推力杆。拉和压共标定 9 个点，如图 2 和图 3 所示，纵坐标表示微应变，横坐标表示载荷。从标定曲线可以看出，载荷和应变 成线性关系，但斜拉推力杆的刚度略小于直拉推力杆。
The key words: Traction bar, Load spectrum, Calibration, Rain-flow counting.
1 前言
在汽车行驶过程中，车轮产生的牵引力全部通过推力杆传递到车架，进而推动整车前进。所以，得到 推力杆在不同路面上的载荷谱很有必要。如果将汽车比作一个马车，那么推力杆就是缰绳，故推力杆只受 拉和压的作用。要获得推力杆在典型路面上的载荷谱，最经典的方法是通过应变标定的方法获得载荷。只 要载荷对应变的关系是线性的，就可以通过应变谱和标定系数得到载荷谱。为了能更有效的模拟用户使用 道路，选择的道路是周边的煤场矿路、制动调试跑道和 30%斜坡。对于制动和爬坡工况，统计其最大值。对 于煤场矿路工况，统计其雨流计数结果。利用这些信息，设计部门可以优化其设计，计算机仿真部门可以 将其作为原始输入，还可以为台架疲劳试验提供输入。
主题词：推力杆，载荷谱，标定，雨流计数
Force Analysis on Traction Bar of Heavy Truck Rear Suspension
Based on Road Load Spectrum
Wang mingdong Hao shaofeng Li cong
(Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd)
6 个推力杆在测试路面上的峰值统计结果如表 1 所示。从表中可以看出，不同车速对推力杆的受力影响 不明显。
图 5 前直拉推力杆矿路载荷谱
图 6 右后斜拉拉推力杆矿路载荷谱
图 7 后直拉推力杆雨流计数结果
图 8 斜拉推力杆雨流计数结果
前直推力杆 后直推力杆 左前斜推力杆 左后斜推力杆 右前斜推力杆 右后斜推力杆
希望本文数据和结论可以为推力杆设计及分析提供参考。 作者邮箱：673897326@qq.com
用 LMS 公司的 tecware 疲劳分析软件对原始数据进行处理。原始数据是应变信号，所以时域信号会产 生漂移。经过 0.5HZ 低通滤波，可以消除趋势项，滤波后的数据如图 5 和图 6 所示，纵坐标表示微应变， 横坐标表示时间。雨流计数结果如图 7 和图 8 所示，纵坐标表示雨流循环的峰谷值，横坐标表示大于对应 纵坐标的峰谷值出现的累积次数。从图中可以看出不同幅值的循环的分布情况。有了雨流计数结果，结合 推力杆材料 S-N 特性曲线和线性疲劳理论，可以计算推力杆贴片位置的损伤。也可以将雨流计数结果转化 为多级正弦谱进行疲劳试验。
推力杆是车架和车桥之间的传力部件，制动时整车的惯性力几乎全部传递到推力杆，所以制动是推力 杆最为重要的考核项目。试验场地是制动调试跑道，满载和 100%超载工况，制动时将刹车踩死，车轮抱死。 图 9 为超载工况下前后直拉推力杆的受力时域波形，纵坐标表示为应变，横坐标表示时间。从图中可以看 出，制动时后直拉推力杆受压，前直拉推力杆受拉。而且两者受力大小相等，相位相反。由于刹车完全踩 下需要短暂时间，所以推力杆受力达到最大值需要一定时间。在汽车速度降到零之前，制动力几乎保持在 恒定状态。汽车速度降到零后，惯性力消失，推力杆受力几乎直线下降，经过衰减振荡后趋于零。6 个推力
满载 最大 应变
-347 237 -276 250 -265 320
满载最 大载荷 （KN）
-72.9 54.7 -54.5
49 -53.9 60.3
100%超 载最大
应变
-199 201 -301 254 -297 266
100%超 载最大 载荷 （KN） -41.8
46.4 -59.5 49.8 -60.4 50.1
杆的制动力峰值如表 2 所示。表中数据正值表示受拉，负值表示受压。从表中可以看出，不同车速制动对 推力杆受力影响不明显。
图 9 汽车制动时推力杆受力（红线为后直拉推力杆，绿线为前直拉推力杆）
前直推力杆 后直推力杆 左前斜推力杆 左后斜推力杆 右前斜推力杆 右后斜推力杆
满载最 大应变
-198 234 -312 285 -304 342
5 结论
本文提出的测试推力杆道路载荷谱的方法，也可以推广到其他零部件。设计人员和试验人员可以利用测 得的数据更加客观的进行零部件的静力设计、疲劳寿命设计、计算机仿真分析。从而优化设计，避免不足 设计和过度设计。通过分析以上数据，可以得出以下结论： 1. 矿路工况同样配载时，不同车速对推力杆的受力影响不明显。 2. 矿路工况同样车速时，超载相对于满载推力杆所受动载荷增加 83%， 3. 平路制动同样配载下，车速对推力杆的受力影响较小。
表 2 不同车速制动最大动应变和动载荷
车速 20 制动
车速 30 制动
满载最 大载荷 （KN）
100%超 载最大 应变
-41.6 54
-61.7 55.9 -61.8 64.4
-232 211 -316 300 -324 308
100%超 载最大
载荷 （KN） -48.7
48.7 -62.5 58.8 -65.9
46.4
386
89.1
191
44.1
299
25.5
211
41.7
127
25.1
278
26.7
213
41.8
151
29.6
265
25.8
215
43.7
125
25.4
286
25.4
264
49.7
149
28.1
254
100%超 载最大
载荷 （KN）
75.4 69.1 54.9 52 58.1 47.8
4 平路制动工况数据采集及分析
满载 最大 应变
196 201 129 136 127 135
表 1 不同车速矿路最大动态应变和载荷
车速 10
车速 15
满载最 大载荷 （KN）
100%超 载最大
应变
100%超 载最大
载荷 （KN）
满载最 大应变
满载最 大载荷 （KN）
100%超 载最大
应变
41.2
396
83.2
183
38.4
359
Abstract: Traction bar is one of the most important force parts of heavy truck rear suspension system. This text regards heavy 8X4 self-discharging truck as research objective. Traction bar is made into force sensor through the way of strain calibration. In order to simulate the customer road more effectively, the test road concludes mine road, brake runway and 30% slope. We count the biggest value for brake and slope condition, and count the rain-flow counting data for mine road. By comparing, we can know the different force situation of traction bar under different speed and weight.
基于道路载荷谱的重ຫໍສະໝຸດ Baidu汽车后悬架推力杆受力分析
王明东 郝少锋 李聪
（陕西重型汽车有限公司）
【摘要】推力杆是重型汽车后悬架系统最为重要的受力部件之一。本文以重型 8X4 自卸车为研究对象， 通过应变标定的方法将推力杆制成一个力传感器。为了能更有效的模拟用户使用道路，选择的道路是周边 的煤场矿路、制动调试跑道和 30%斜坡。对于刹车和爬坡工况，统计其最大值。对于煤场矿路工况，统计其 雨流计数结果。通过比较，得到不同车速和不同配载情况下推力杆的受力有何不同。
图 1 应变片粘贴位置及方向
图 2 直拉推力杆标定曲线
图 3 斜拉推力杆标定曲线
图 4 推力杆安装状态
3 矿路道路载荷谱采集及分析
3.1 道路谱采集 标定完成后，将推力杆装到试验车上。如图 4 所示，此试验车已经过 2000km 的磨合，状态良好，气压
足，满载和 100%超载工况。驾驶室配重有试验人员代替。按照正常驾驶速度行驶。经过估算，推力杆系统 的固有频率在 30HZ 以下，又考虑到采样频率过高会引进噪声信号，故采样频率选择 100HZ。启动采样前， 发动机熄火，通道平衡清零。采样时间 210s 左右。 3.2 数据分析
本文以重型 8X4 自卸车为试验对象。在拉伸试验台上进行标定，在周边煤场矿路采集路谱。获得的数 据利用 lms 公司的 tecware 疲劳分析软件进行处理。最终获得推力杆在矿路、制动和爬坡时的受力情况。
2 传感器标定
通过标定，可以将推力杆制作成一个力传感器。由于推力杆只受到轴向力的作用，其受力状态为单向 应力。贴片时沿轴向方向，如图 1 所示。后悬架共有 4 个斜拉推力杆和 2 个直拉推力杆。拉和压共标定 9 个点，如图 2 和图 3 所示，纵坐标表示微应变，横坐标表示载荷。从标定曲线可以看出，载荷和应变 成线性关系，但斜拉推力杆的刚度略小于直拉推力杆。
The key words: Traction bar, Load spectrum, Calibration, Rain-flow counting.
1 前言
在汽车行驶过程中，车轮产生的牵引力全部通过推力杆传递到车架，进而推动整车前进。所以，得到 推力杆在不同路面上的载荷谱很有必要。如果将汽车比作一个马车，那么推力杆就是缰绳，故推力杆只受 拉和压的作用。要获得推力杆在典型路面上的载荷谱，最经典的方法是通过应变标定的方法获得载荷。只 要载荷对应变的关系是线性的，就可以通过应变谱和标定系数得到载荷谱。为了能更有效的模拟用户使用 道路，选择的道路是周边的煤场矿路、制动调试跑道和 30%斜坡。对于制动和爬坡工况，统计其最大值。对 于煤场矿路工况，统计其雨流计数结果。利用这些信息，设计部门可以优化其设计，计算机仿真部门可以 将其作为原始输入，还可以为台架疲劳试验提供输入。
主题词：推力杆，载荷谱，标定，雨流计数
Force Analysis on Traction Bar of Heavy Truck Rear Suspension
Based on Road Load Spectrum
Wang mingdong Hao shaofeng Li cong
(Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd)
6 个推力杆在测试路面上的峰值统计结果如表 1 所示。从表中可以看出，不同车速对推力杆的受力影响 不明显。
图 5 前直拉推力杆矿路载荷谱
图 6 右后斜拉拉推力杆矿路载荷谱
图 7 后直拉推力杆雨流计数结果
图 8 斜拉推力杆雨流计数结果
前直推力杆 后直推力杆 左前斜推力杆 左后斜推力杆 右前斜推力杆 右后斜推力杆
希望本文数据和结论可以为推力杆设计及分析提供参考。 作者邮箱：673897326@qq.com
用 LMS 公司的 tecware 疲劳分析软件对原始数据进行处理。原始数据是应变信号，所以时域信号会产 生漂移。经过 0.5HZ 低通滤波，可以消除趋势项，滤波后的数据如图 5 和图 6 所示，纵坐标表示微应变， 横坐标表示时间。雨流计数结果如图 7 和图 8 所示，纵坐标表示雨流循环的峰谷值，横坐标表示大于对应 纵坐标的峰谷值出现的累积次数。从图中可以看出不同幅值的循环的分布情况。有了雨流计数结果，结合 推力杆材料 S-N 特性曲线和线性疲劳理论，可以计算推力杆贴片位置的损伤。也可以将雨流计数结果转化 为多级正弦谱进行疲劳试验。
推力杆是车架和车桥之间的传力部件，制动时整车的惯性力几乎全部传递到推力杆，所以制动是推力 杆最为重要的考核项目。试验场地是制动调试跑道，满载和 100%超载工况，制动时将刹车踩死，车轮抱死。 图 9 为超载工况下前后直拉推力杆的受力时域波形，纵坐标表示为应变，横坐标表示时间。从图中可以看 出，制动时后直拉推力杆受压，前直拉推力杆受拉。而且两者受力大小相等，相位相反。由于刹车完全踩 下需要短暂时间，所以推力杆受力达到最大值需要一定时间。在汽车速度降到零之前，制动力几乎保持在 恒定状态。汽车速度降到零后，惯性力消失，推力杆受力几乎直线下降，经过衰减振荡后趋于零。6 个推力