采用 HBK 测量技术对车辆叉形杆进行优化

在国际“方程式学生”比赛中,来自全球高校的参赛团队用自己设计、制造的赛车,在多个学科领域展开较量。

卡尔斯鲁厄应用科学大学的 "High Speed Karlsruhe" 团队一直在寻找新的方法来实现尽可能快的单圈速度。

挑战

为了获得最佳的单圈时间,低重量对 High Speed Karlsruhe 赛车至关重要。这可以通过减少非减震部件质量来实现,包括叉形杆的重量。

解决方案

想法是叉形杆完全由碳纤维增强塑料制成。因此,进行了模拟分析,现在必须通过物理拉压试验进行验证。

结果

HBK应变片连接到表面,以确定实际力与模拟结果的对应关系。研究结果为进一步整车试验和叉杆的新设计提供了依据。

想法:碳纤维增强塑料制造叉形杆

为了减轻车辆重量,首先 必须减小轮胎和弹簧/减振器之间的非减震部件质量。这包括叉形杆,它将转向节连接到底盘。叉形杆完全由 碳纤维增强塑料 制成,可以带来以下好处:

  • 根低的重量
  • 通过内部生产进行控制
  • 更高稳定性

为了获得这些好处,必须详细分析叉形杆上的负载与运动,并进行模拟。同事还需要使用应变片进行试验验证,以确定实际与模拟结果的对应关系。

测量准备:使用 HBK 安装套件安装应变片

对于在试验台上进行拉伸试验,记录负载状况,必须在车辆的控制臂上,沿叉形杆的施力方向安装应变片。这通过 HBK 初学者安装套件 非常容易完成。

要正确安装应变片,必须首先用化学清洁剂 (如. RMS1), 随后,需用砂纸进行表面糙化并用 RMS1 再次清洁。随后即可用  Z70 快速固化胶 将应变片安装到叉形杆上。 

初学者安装套件是应变实验的理想工具。此外,随附的书籍提供了有关应变测量的技术信息,在 HBM 网站上您还可获得详细的视频教程。

测量设置和执行

在卡尔斯鲁厄应用科学大学实验室进行了拉伸和压缩试验,以测试应变片与碳纤维增强塑料管的材料连接,并评估是否适用于移动车辆

为此,通过一个专门设计的夹紧装置将控制臂夹在试验机中,以实现最佳方式固定控制臂。

用万用表测量 HBK 放大器的电压输出,然后与拉力试验机的结果进行比较。

由于一次只使用一个应变片进行测量,因此第二个应变片使用四分之一桥路进行热补偿。

测量结果及其解释

根据线性化原理进行测量,以使试验机能够施加不同的力并读取这些点的负载。这样就可以确定应变片是否产生与实验机相同的力曲线。

进行拉伸试验,从松弛状态开始施加张力,增量为5 kN至20 kN。之所以选择5 kN至20 kN,是因为在先前的试验中,控制臂在>25 kN的条件下受损。

Measured data of the tensile tests

在压缩试验中,荷载以2.5 kN的增量增加至7.5 kN。在这里,也可以看到一个相对的线性进程。

Measured data of the compression tests

在另一次拉伸试验中,控制臂的支座被破坏。然而,可以清楚地看到力曲线的线性。

Measured data of the traction unit during a breakage test

 

从试验中获得的结果为进一步的车辆试验提供了基础,已考虑采用新设计方案。


关于 High Speed Karlsruhe

10年来,卡尔斯鲁厄应用科学大学的 "High Speed Karlsruhe" 项目一直自主开发和制造赛车来参加国际学生方程式比赛。

国际学生方程式比赛为学生提供了将理论知识转化为实践经验的可能性。目标是学生团队在一年内自主开发、建造和生产一辆赛车。卡尔斯鲁厄应用科学大学有44名学生参与此项目。


联系我们 如果您希望与HBM联系,无论是技术问题还是希望进行商务合作或者是产品咨询,我们都将为您服务