【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及汽车零部件碰撞冲击试验装置，特别是涉及一种小能量汽车内饰碰撞冲击设备及冲击试验方法。
技术介绍
1、碰撞冲击试验是测试汽车零部件产品性能的常用方法，其能够有效模拟车辆部件在遭受外物撞击情况下的性能表现。工作原理通常是将落锤以某种方式提升至特定高度，然后对其释放，最终以某一速度冲击待测样品。试验过程中通过改变落锤的质量或者是改变落锤提升的高度来实现不同能量的冲击。
2、现有冲击试验装置的冲击能量通常集中在几百焦耳至几千焦耳之间，针对汽车上的车辆前大灯、车门内饰板、仪表板以及高压线束等小型部件的撞击工况，无法满足测试需求；另一方面，受机械摩擦阻力、空气阻力等影响，冲击过程中普遍会存在能量损失问题。现有冲击试验方法中通常会忽视这个能量损失，而能量损失又不是极小量，忽视会导致结果不精准。
3、随着汽车零部件工业的迅速发展以及新能源汽车产业的飞速崛起，产品的质量要求也愈发提高，同时对测试精度的需求也在提高，需要更精准的测试方案。为了满足日益严苛的测试要求，因此开发新的试验设备来进行试验检测，以确保各零部件的使用安全性，具有重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种针对汽车内饰撞击工况的小能量(小于等于100焦耳)汽车内饰碰撞冲击设备及冲击试验方法，能为小能量、高精度的汽车零部件级别的纵向动态冲击提供测试平台。
2、本专利技术的一方面，提供一种小能量汽车内饰碰撞冲击设备，包括基座及布置于所述基座上
3、其中，所述套筒导轨的顶端及底端与导轨固定装置连接固定，所述导轨固定装置布置于所述龙门架的立柱内侧。
4、其中，所述落锤由锤体和锤头两部分组成，所述锤体布置于所述锤头的顶端，其径向方向布置有保险通孔，其上端用于与所述电磁吸盘连接配合。
5、其中，所述安全插销在执行保险功能时，沿径向穿过所述套筒导轨后，安装在所述落锤的锤体的保险通孔中。
6、其中，所述基座的底部布置有调平支脚，以实现对所述基座的调平。
7、本专利技术的另一方面，提供一种小能量汽车内饰碰撞冲击试验方法，采用所述小能量汽车内饰碰撞冲击设备进行，在冲击试验时，采用以下步骤：
8、步骤一：安装测试用锤头，组成落锤；
9、步骤二：将安全插销安装在落锤的保险通孔中；
10、步骤三：在基座上安装待测样品及其相应工装夹具；
11、步骤四：拔掉安全插销；
12、步骤五：控制电机通过牵引钢丝绳与电磁吸盘以调整落锤位置，直至与待测样品及其相应的工装夹具相接触为止；
13、步骤六：将激光测距传感器的读数置零，以置零后位置为高度0；
14、步骤七：根据预先计算出的下落高度h，将落锤提升到指定高度；
15、步骤八：电磁吸盘释放，落锤沿着套筒导轨下落，冲击待测样品及其相应的工装夹具。
16、其中，所述下落高度h通过以下式预先计算获得：
17、h＝{w1+w2+w3+e}/{(m+m)g}
18、式中，为摩擦阻力做功，为电磁吸盘做功，为空气阻力做功，h0为落锤与电磁吸盘完全分离时对应的下落高度，e为锤头的冲击能量；m为锤头质量，m为锤体质量，g为重力加速度，f为落锤下落的电磁吸盘阻力，f为落锤下落的摩擦阻力，f(h)表示下落高度与摩擦阻力的函数，f(h)表示下落高度与电磁吸盘阻力的函数，cv(h)表示下落高度与阻尼系数c、接触速度v的函数。
19、其中，所述冲击能量e时通过以下方程表示：
20、e＝0.5(m+m)v2，
21、(m+m)gh-w1-w2-w3＝0.5(m+m)v2。
22、其中，所述cv(h)、f(h)与f(h)通过预先测试后计算获得，处理步骤包括：
23、定义落锤下落期间，下落高度h是时间t的连续函数，表达为h(t),下落高度h随时间t的变化而连续变化，离散数据表达为hi与hi+1；
24、落锤下落瞬间，落锤存在如下动力学方程：
25、(m+m)g-fi-fi＝(m+m)ai (1)
26、式中，a为落锤下落的冲击加速度，i为角标，表示第i时刻，ai表示第i时刻落锤下落的冲击加速度，fi表示第i时刻落锤下落的电磁吸盘阻力，fi表示第i时刻落锤下落的摩擦阻力；
27、当落锤与电磁吸盘完全分离后，落锤的动力学方程如下：
28、(m+m)g-fi-civi＝(m+m)ai (2)
29、(m+m)g-fi+1-ci+1vi+1＝(m+m)ai+1 (3)
30、式中，ci为第i时刻落锤下落的阻尼系数，vi为第i时刻落锤下落的接触速，fi+1，ci+1，vi+1分别表示第i+1时刻落锤下落的摩擦阻力、阻尼系数以及接触速；
31、当hi和hi+1无限趋近时，近似ci＝ci+1和fi＝fi+1，求解下列方程组得ci，fi：
32、ci＝ci+1＝(m+m)(ai-ai+1)/(vi+1-vi) (4)
33、fi＝fi+1＝(m+m){g-ai-vi(ai-ai+1)/(vi+1-vi)} (5)
34、将式(5)代入式(1)，求解方程得fi＝：
35、fi＝(m+m)vi(ai-ai+1)/(vi+1-vi) (6)
36、测试过程中，数据采集器采样频率设置为10000hz,时间间隔0.0001s，每间隔0.0001s，数据采集器记录输出一个加速度，通过积分处理后对应输出一个速度以及一个下落高度；将速度以及下落高度数据分别代入式(4)、(5)与(6)，会得到多组ci、fi以及fi，通过数据统计得到cv(h)、f(h)与f(h)。
37、本专利技术小能量汽车内饰碰撞冲击设备技术，可以为汽车上的车辆前大灯、车门内饰板、仪表板以及高压线束等车辆部件的跌落试验提供试验方法，为小能量、高精度的汽车零部件级别的纵向动态冲击提供测试平台。
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1.小能量汽车内饰碰撞冲击设备，其特征在于，包括基座及布置于所述基座上表面的龙门架，所述基座上设置有工装夹具，所述基座的上方垂直设置有套筒导轨，所述套筒导轨内布置有落锤，所述落锤的顶端布置有电磁吸盘，所述电磁吸盘通过对线圈通放电控制磁力大小，实现对落锤的吸附和释放控制；所述电磁吸盘顶端通过钢丝绳连接布置于龙门架的横梁上的电机，所述电机一侧布置激光测距传感器，用以测量所述激光测距传感器与落锤之间距离；设置有安全插销，为用于防止所述电磁吸盘意外失效而增加的保险装置。
2.根据权利要求1所述小能量汽车内饰碰撞冲击设备，其特征在于，所述套筒导轨的顶端及底端与导轨固定装置连接固定，所述导轨固定装置布置于所述龙门架的立柱内侧。
3.根据权利要求1所述小能量汽车内饰碰撞冲击设备，其特征在于，所述落锤由锤体和锤头两部分组成，所述锤体布置于所述锤头的顶端，其径向方向布置有保险通孔，其上端用于与所述电磁吸盘连接配合。
4.根据权利要求3所述小能量汽车内饰碰撞冲击设备，其特征在于，所述安全插销在执行保险功能时，沿径向穿过所述套筒导轨后，安装在所述落锤的锤体的保险通孔
5.根据权利要求1所述小能量汽车内饰碰撞冲击设备，其特征在于，所述基座的底部布置有调平支脚，以实现对所述基座的调平。
6.小能量汽车内饰碰撞冲击试验方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述小能量汽车内饰碰撞冲击设备进行，在冲击试验时，采用以下步骤：
7.根据权利要求6所述的小能量汽车内饰碰撞冲击试验方法，其特征在于，所述下落高度H通过以下式预先计算获得：
8.根据权利要求7所述的小能量汽车内饰碰撞冲击试验方法，其特征在于，所述冲击能量E时通过以下方程表示：
9.根据权利要求7所述的小能量汽车内饰碰撞冲击试验方法，其特征在于，所述cV(H)、f(H)与F(H)通过预先测试后计算获得，处理步骤包括：
...【技术特征摘要】
1.小能量汽车内饰碰撞冲击设备，其特征在于，包括基座及布置于所述基座上表面的龙门架，所述基座上设置有工装夹具，所述基座的上方垂直设置有套筒导轨，所述套筒导轨内布置有落锤，所述落锤的顶端布置有电磁吸盘，所述电磁吸盘通过对线圈通放电控制磁力大小，实现对落锤的吸附和释放控制；所述电磁吸盘顶端通过钢丝绳连接布置于龙门架的横梁上的电机，所述电机一侧布置激光测距传感器，用以测量所述激光测距传感器与落锤之间距离；设置有安全插销，为用于防止所述电磁吸盘意外失效而增加的保险装置。
2.根据权利要求1所述小能量汽车内饰碰撞冲击设备，其特征在于，所述套筒导轨的顶端及底端与导轨固定装置连接固定，所述导轨固定装置布置于所述龙门架的立柱内侧。
3.根据权利要求1所述小能量汽车内饰碰撞冲击设备，其特征在于，所述落锤由锤体和锤头两部分组成，所述锤体布置于所述锤头的顶端，其径向方向布置有保险通孔，其上端用于与所述电磁吸盘连接配合。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：丛艳军，娄磊，李志，贺宁宁，张爱法，郭树文，赵微，王景琛，贺永龙，
申请(专利权)人：中汽研汽车检验中心天津有限公司，
类型：发明
国别省市：
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