CN108152053A - 一种基于车桥结构应力测试的汽车载荷谱识别的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于车桥应力测试的汽车载荷谱识别的方法，具体过程为：首先，建立车轮轴头六分力与车桥若干关键位置测点的力的传递关系；其次，在车桥及传动轴上关键测点粘贴应变传感器，并进行应力标定，得到标定系数；最后，测量车辆在行驶工况下车桥及传动轴上关键测点的应力信号，根据标定系数及实测的应力信号，基于所述力的传递关系，计算得到车辆连体坐标系下的轴头六分力数值，识别得到车轮载荷谱。该方法能够替代价格昂贵的车轮六分力仪，解决车轮轴头主要分力载荷谱测试难题。

Description

一种基于车桥结构应力测试的汽车载荷谱识别的方法
技术领域
本发明属于车辆工程技术领域，具体涉及一种基于车桥结构应力测试的汽车载荷谱识别的方法。
背景技术
在过去，由于车轮道路载荷谱识别技术和试验测试设备的缺乏，国内外汽车设计研发人员往往简单地把汽车道路试验时测得的车轮轴头的振动加速度谱等参数作为设计输入，进行载货汽车关键总成或整车的动态设计和轻量化设计开发。另外，由于条件限制，目前进行道路模拟试验时，一般以道路试验实测车轮轴头加速度或应变信号作为迭代目标信号，并利用台架和RPC技术来复现整车及零部件的实际使用载荷，完成载货汽车关键总成或整车结构强度和疲劳性能试验。但这种道路载荷谱模拟技术，亦即利用RPC技术迭代所得加载谱不能真实反映实际路面载荷情况，且存在精度不够高、迭代收敛时间长等缺点。因而设计开发的各种类型车辆是不能完全适应各种道路路面，且以重型载货汽车暴露的问题尤为突出。如以识别得到的车轮轴头载荷信号作为迭代目标信号，则可克服以上缺点，大大提高精度和效率。重型载货汽车由于行驶道路路况和载荷工况要比乘用汽车和轻型、中型卡车复杂，底盘系统往往要承受较大振动激励力和冲击力，因而重卡车轮六分力传感器系统研制极为困难，国际上也只有瑞士Kistler等公司有成熟产品面世，且价格极为昂贵。国内有关单位也开发了车轮六分力传感器系统，但系统可靠性与精度一直未有实质提高，因而在实际场合未有真正应用。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了解决汽车车桥轴头载荷谱识别问题，提出一种基于车桥应力测试的汽车载荷谱识别的方法，该方法能够替代价格昂贵的车轮六分力仪，解决车轮轴头主要分力载荷谱测试难题。
本发明方法是通过下述技术方案实现的：
一种基于车桥应力测试的汽车载荷谱识别的方法，具体过程为：
首先，建立车轮轴头六分力与车桥若干关键位置测点的力的传递关系；
其次，在车桥及传动轴上关键测点粘贴应变传感器，并进行应力标定，得到标定系数；
最后，测量车辆在行驶工况下车桥及传动轴上关键测点的应力信号，根据标定系数及实测的应力信号，基于所述力的传递关系，计算得到车辆连体坐标系下的轴头六分力数值，识别得到车轮载荷谱。
进一步地，本发明在车桥的前桥左侧悬臂梁结构上粘贴4组应变传感器，第1组为前桥左侧外侧上下表面应变传感器，第2组为前桥左侧内侧上下表面应变传感器，第3组为前桥左侧外侧正面前后表面应变传感器，第4组为前桥左侧内侧正面前后表面应变传感器；在前桥右侧悬臂梁结构与左侧4组应变传感器对称位置上粘贴4组应变传感器。
进一步地，本发明在车桥的中桥左侧悬臂梁结构上粘贴5组应变传感器：第1组为中桥左侧上下表面弯曲应变传感器；第2组为中桥左侧前后表面弯曲应变传感器；第3组为中桥左侧上下表面X向剪切应变传感器；第4组为中桥上下表面Y向剪切应变传感器；第5组为中桥前后表面Z向剪切应变传感器；其中X、Y、Z方向是这样定义的：如图2所示，X方向沿汽车前后方向，Y方向沿汽车左右方向，Z方向沿汽车垂直方向；在中桥右侧悬臂梁结构与左侧5组应变传感器对称位置上粘贴5组应变传感器。
进一步地，本发明在传动轴长度大约中间处沿圆周0°和180°布置一对剪切应变传感器。
进一步地，本发明在车桥的后桥左侧悬臂梁结构上粘贴5组应变传感器：第1组为后桥左侧上下表面弯曲应变传感器；第2组为后桥左侧前后表面弯曲应变传感器；第3组为后桥左侧上下表面X向剪切应变传感器；第4组为后桥上下表面Y向剪切应变传感器；第5组为后桥前后表面Z向剪切应变传感器，其中X、Y、Z方向是这样定义的：如图2所示，X方向沿汽车前后方向，Y方向沿汽车左右方向，Z方向沿汽车垂直方向；在后桥右侧悬臂梁结构与左侧5组应变传感器对称位置上粘贴5组应变传感器。
进一步地，本发明所述行驶工况包括的因素有：试验载荷、试验车速、路面状况，针对不同的工况，分别测量车桥及传动轴上的应力信号。
有益效果
第一，本发明在实验室环境下对车桥及传动轴进行应力标定，在实际行驶中对应力信号进行采集，基于两种情况所得到的结果识别出汽车载荷谱，本发明解决了该领域长期存在的需要购买昂贵的六分力仪才能测量车桥轴头的主要分力载荷谱的难题。
第二，本发明方法，对比已有技术，能够正确识别车桥轴头在各种道路工况下的载荷谱，具有快速、简单、方便、花费少和正确的效果。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
图2为本发明实施方式的6×4牵引车三维模型图；
图3为前桥左侧车轮侧向力Fy、垂向力(即法向力)Fz和纵向力Fx测点布置图；
图4为前桥左侧车轮垂向载荷加载时得到的前桥左侧四个应变测点的标定直线图；
图5为前桥左侧车轮侧向载荷加载时得到的前桥左侧四个应变测点的标定直线图；
图6为前桥左侧车轮纵向载荷加载时得到的前桥左侧四个应变测点的标定直线图；
图7为前桥右侧车轮垂向载荷加载时得到的前桥右侧四个应变测点的标定直线图；
图8为前桥右侧车轮侧向载荷加载时得到的前桥右侧四个应变测点的标定直线图；
图9为前桥右侧车轮纵向载荷加载时得到的前桥右侧四个应变测点的标定直线图；
图10为中桥左侧车轮垂向载荷加载时得到的中桥左侧五个应变测点的标定直线图；
图11为中桥左侧车轮侧向载荷加载时得到的中桥左侧五个应变测点的标定直线图；
图12为中桥左侧车轮纵向载荷加载时得到的中桥左侧五个应变测点的标定直线图；
图13为中桥右侧车轮垂向载荷加载时得到的中桥右侧五个应变测点的标定直线图；
图14为中桥右侧车轮侧向载荷加载时得到的中桥右侧五个应变测点的标定直线图；
图15为中桥右侧车轮纵向载荷加载时得到的中桥右侧五个应变测点的标定直线图；
图16为后桥左侧车轮垂向载荷加载时得到的后桥左侧五个应变测点的标定直线图；
图17为后桥左侧车轮侧向载荷加载时得到的后桥左侧五个应变测点的标定直线图；
图18为后桥左侧车轮纵向载荷加载时得到的后桥左侧五个应变测点的标定直线图；
图19为后桥右侧车轮垂向载荷加载时得到的后桥右侧五个应变测点的标定直线图；
图20为后桥右侧车轮侧向载荷加载时得到的后桥右侧五个应变测点的标定直线图；
图21为后桥右侧车轮纵向载荷加载时得到的后桥右侧五个应变测点的标定直线图；
图22为传动轴剪切应变标定曲线图；
图23为空载长直线60km/h车速前桥右侧车轮三个分力波形图；
图24空载长直线60km/h车速前桥左侧车轮三个分力波形图；
图25空载长直线60km/h车速中桥右侧车轮三个分力波形图；
图26空载长直线60km/h车速中桥左侧车轮三个分力波形图；
图27空载长直线60km/h车速后桥右侧车轮三个分力波形图；
图28空载长直线60km/h车速后桥左侧车轮三个分力波形图；
图29空载长直线60km/h车速前桥左右车轮侧倾力矩波形图；
图30空载长直线60km/h车速前桥左右车轮回正力矩波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明方法的实施方式做详细说明。
一种基于车桥应力测试的汽车载荷谱识别的方法，如图1所示，具体过程为：
首先，通过对各种重型载货汽车车轮、车架、车桥、减振器、各种杆系(纵向推杆、纵向拉杆和转向拉杆)的受力分析及多体动力学仿真分析，建立车轮轴头六分力与车桥若干关键位置测点的力的传递关系；
其次，在车桥、传动轴、减震器、各种杆系(纵向推杆、纵向拉杆和转向拉杆)粘贴应变传感器，并进行应力标定；最后，根据载货汽车在各种行驶道路工况下测量得到的应变应力信号，计算(包括迭代计算)得到汽车连体坐标系下的轴头六分力数值，识别得到车轮载荷谱，从而为车架与车桥、各种杆系(纵向推杆、纵向拉杆和转向拉杆)CAE强度计算和结构优化、台架振动与疲劳试验提供关键的载荷数据。
实例：
一种基于车桥应力测试的汽车载荷谱识别的方法，其具体步骤包括：
前桥
步骤一、如图3所示，在前桥左侧悬臂梁结构上布置4组应变传感器：第1组为前桥左侧外侧上下表面应变传感器(测点1)-距左侧轮胎着地点的平均垂直距离为R、左右水平距离为a、前后水平距离为0；第2组为前桥左侧内侧上下表面应变传感器(测点3)-距左侧轮胎着地点的平均垂直距离为r、左右水平距离为c、前后水平距离为0；第3组为前桥左侧外侧正面前后表面应变传感器(测点2)-距左侧轮胎着地点的垂直距离为R、左右水平距离为b1、前后水平距离为0；第4组为前桥左侧内侧正面前后表面应变传感器(测点4)-距左侧轮胎着地点的垂直距离为r、左右水平距离为b2、前后水平距离为0。具体位置尺寸如图2，并组成4个全桥电路。
步骤二、用手动液压油缸给加载板(此板安装在车桥车轮轮毂的外端面上，并通过轮毂上的10个螺栓固定)垂直加载与卸载，即给加载板施加法向力Fz；与此同时，用信号采集仪同时记录手动液压油缸传递给加载板的垂向载荷以及前桥左侧布置的4个应变传感器(测点1、测点2、测点3和测点4)的应变信号。
步骤三、把采样得到的前桥左侧布置的4个应变传感器(测点1、测点2、测点3和测点4)的应变信号分别作为横坐标，再把采集得到的手动液压油缸传递给加载板的垂直载荷信号作为纵坐标，在X-Y坐标平面上画出4条折线，然后拟合出车轮垂向加载时以上4个应变测点的标定直线方程，如图4所示，该标定直线方程的系数为Z方向上的标定系数，进而得到4个Z方向上的标定系数。
步骤四、用手动液压油缸给加载板侧向加载与卸载，即给加载板施加侧向力Fy；与此同时，用信号采集仪同时记录手动液压油缸传递给加载板的侧向载荷以及前桥左侧布置的4个应变传感器(测点1、测点2、测点3和测点4)的应变信号。
步骤五、把采样得到的前桥左侧布置的4个应变传感器(测点1、测点2、测点3和测点4)的应变信号分别作为横坐标，再把采集得到的手动液压油缸传递给加载板的侧向载荷信号作为纵坐标，在X-Y坐标平面上画出4条折线，然后拟合出车轮侧向加载时以上4个应变测点的标定直线方程，如图5所示，进而获得4个Y方向上应变系数。
步骤六、用手动液压油缸给加载板纵向加载与卸载，即给车轮施加纵向力Fx；与此同时，用信号采集仪同时记录手动液压油缸传递给加载板的纵向载荷以及前桥左侧布置的4个应变传感器(测点1、测点2、测点3和测点4)的应变信号。
步骤七、把采样得到的前桥左侧布置的4个应变传感器(测点1、测点2、测点3和测点4)的应变信号分别作为横坐标，再把采集得到的手动液压油缸传递给加载板的纵向载荷信号作为纵坐标，在X-Y坐标平面上画出4条折线，然后拟合出车轮侧向加载时以上4个应变测点的标定直线方程，如图6所示，进而获得4个X方向的应变系数。
步骤八、接着在前桥右侧悬臂梁结构与左侧4个应变传感器对称位置上的4个测点(测点5、测点6、测点7和测点8)，布置4个全桥电路，然后采用同步骤二至步骤七一样的方法，用手动液压油缸分别对加载板进行垂向、侧向和纵向加载，分别获取前桥右侧4个测点(测点5、测点6、测点7和测点8)垂向、侧向和纵向的三个标定拟合直线方程，其标定直线方程如图7、图8和图9所示，进而在X,Y,Z方向分别获得4个的标定系数。
中桥
步骤九、在中桥左侧悬臂梁结构上布置5个应变传感器：第1组为中桥左侧上下表面弯曲应变传感器(测点15)-距左侧轮胎着地点的平均垂直距离为h、左右水平距离为l、前后水平距离为0；第2组为中桥左侧前后表面弯曲应变传感器(测点16)-距左侧轮胎着地点的垂直距离为z16、左右水平距离为y16、前后水平距离为0；第3组为中桥左侧上下表面X向剪切应变传感器(测点17)-距左侧轮胎着地点的垂直距离为z17、左右水平距离为y17、前后水平距离为0；第4组为中桥上下表面Y向剪切应变传感器(测点18)-距左侧轮胎着地点的垂直距离为z18、左右水平距离为y18、前后水平距离为0；第5组为中桥前后表面Z向剪切应变传感器(测点19)-距左侧轮胎着地点的垂直距离为z19、左右水平距离为y19、前后水平距离为0，并组成5个全桥电路。
步骤十、用手动液压油缸给加载板垂直加载与卸载，即给加载板施加法向力Fz；与此同时，用信号采集仪同时记录手动液压油缸传递给加载板的垂向载荷以及中桥左侧布置的5个应变传感器(测点15、测点16、测点17、测点18和测点19)的应变信号。
步骤十一、把采样得到的中桥左侧布置的5个应变传感器(测点15、测点16、测点17、测点18和测点19)的应变信号分别作为横坐标，再把采集得到的手动液压油缸传递给加载板的垂直载荷信号作为纵坐标，在X-Y坐标平面上画出5条折线，然后拟合出车轮垂向加载时以上5个应变测点的标定直线方程，如图10所示，5个标定直线方程的系数为标定系数，进而得到5个Z方向上的标定系数。
步骤十二、用手动液压油缸给加载板侧向加载与卸载，即给加载板施加侧向力Fy；与此同时，用信号采集仪同时记录手动液压油缸传递给加载板的侧向载荷以及中桥左侧布置的5个应变传感器(测点15、测点16、测点17、测点18和测点19)的应变信号。
步骤十三、把采样得到的中桥左侧布置的5个应变传感器(测点15、测点16、测点17、测点18和测点19)的应变信号分别作为横坐标，再把采集得到的手动液压油缸传递给加载板的侧向载荷信号作为纵坐标，在X-Y坐标平面上画出5条折线，然后拟合出车轮侧向加载时以上5个应变测点的标定直线方程，如图11所示，进而得到5个Y方向上的标定系数。
步骤十四、用手动液压油缸给加载板纵向加载与卸载，即给加载板施加纵向力Fx；与此同时，用信号采集仪同时记录手动液压油缸传递给加载板的纵向载荷以及中桥左侧布置的5个应变传感器(测点15、测点16、测点17、测点18和测点19)的应变信号。
步骤十五、把采样得到的中桥左侧布置的5个应变传感器(测点15、测点16、测点17、测点18和测点19)的应变信号分别作为横坐标，再把采集得到的手动液压油缸传递给加载板的纵向载荷信号作为纵坐标，在X-Y坐标平面上画出5条折线，然后拟合出车轮侧向加载时以上5个应变测点的标定直线方程，如图12所示，进而得到5个X方向的标定系数。
步骤十六、接着在中桥右侧悬臂梁结构与左侧5个应变传感器对称位置上的5个应变传感器(测点20、测点21、测点22、测点23和测点24)，布置5个全桥电路，然后采用同步骤九至步骤十五一样的方法，用手动液压油缸分别对加载板进行垂向、侧向和纵向加载，分别获取中桥右侧5个测点(测点20、测点21、测点22、测点23和测点24)垂向、侧向和纵向的三大组标定拟合直线方程，其标定直线方程如图13、图14和图15所示，进而在X、Y、Z三个方向分别得到5个标定系数。
步骤十七、在传动轴长度大约中间处沿圆周0°和180°布置一对剪切应变传感器，记为测点46，并组成1个全桥电路。
步骤十八、用手动液压油缸给加载杠杆加载与卸载；与此同时，用信号采集仪同时记录手动液压油缸传递给加载杠杆的载荷以及传动轴上布置的1对剪切应变传感器(测点46)的应变信号。
步骤十九、把采样得到的传动轴上布置的1组剪切应变传感器(测点46)的应变信号作为横坐标，再把采集得到的手动液压油缸传递给加载杠杆的载荷信号作为纵坐标，在X-Y坐标平面上画出1条折线，然后拟合出传动轴1组剪切应变测点(测点46)的标定直线方程，如图22所示，得到该测点的标定系数。
后桥
步骤二十、在后桥左侧悬臂梁结构上布置5个应变传感器：第1组为后桥左侧上下表面弯曲应变传感器(测点25)-距左侧轮胎着地点的平均垂直距离为h、左右水平距离为l、前后水平距离为0；第2组为后桥左侧前后表面弯曲应变传感器(测点26)-距左侧轮胎着地点的垂直距离为z26、左右水平距离为y26、前后水平距离为0；第3组为后桥左侧上下表面X向剪切应变传感器(测点27)-距左侧轮胎着地点的垂直距离为z27、左右水平距离为y27、前后水平距离为0；第4组为后桥上下表面Y向剪切应变传感器(测点28)-距左侧轮胎着地点的垂直距离为z28、左右水平距离为y28、前后水平距离为0；第5组为后桥前后表面Z向剪切应变传感器(测点29)-距左侧轮胎着地点的垂直距离为z29、左右水平距离为y29、前后水平距离为0，并组成5个全桥电路。
步骤二十一、用手动液压油缸给加载板垂直加载与卸载，即给加载板施加法向力Fz；与此同时，用信号采集仪同时记录手动液压油缸传递给加载板的垂向载荷以及后桥左侧布置的5个应变传感器(测点25、测点26、测点27、测点28和测点29)的应变信号。
步骤二十二、把采样得到的后桥左侧布置的5个应变传感器(测点25、测点26、测点27、测点28和测点29)的应变信号分别作为横坐标，再把采集得到的手动液压油缸传递给加载板的垂直载荷信号作为纵坐标，在X-Y坐标平面上画出5条折线，然后拟合出车轮垂向加载时以上5个应变测点的标定直线方程，如图16所示，进而得到5个Z方向的标定系数。
步骤二十三、用手动液压油缸给加载板侧向加载与卸载，即给加载板施加侧向力Fy；与此同时，用信号采集仪同时记录手动液压油缸传递给加载板的侧向载荷以及后桥左侧布置的5个应变传感器(测点25、测点26、测点27、测点28和测点29)的应变信号。
步骤二十四、把采样得到的后桥左侧布置的5个应变传感器(测点25、测点26、测点27、测点28和测点29)的应变信号分别作为横坐标，再把采集得到的手动液压油缸传递给加载板的侧向载荷信号作为纵坐标，在X-Y坐标平面上画出5条折线，然后拟合出车轮侧向加载时以上5个应变测点的标定直线方程，如图17所示，进而得到5个Y方向上的标定系数。
步骤二十五、用手动液压油缸给加载板纵向加载与卸载，即给加载板施加纵向力Fx；与此同时，用信号采集仪同时记录手动液压油缸传递给加载板的纵向载荷以及后桥左侧布置的5个应变传感器(测点25、测点26、测点27、测点28和测点29)的应变信号。
步骤二十六、把采样得到的后桥左侧布置的5个应变传感器(测点25、测点26、测点27、测点28和测点29)的应变信号分别作为横坐标，再把采集得到的手动液压油缸传递给加载板的纵向载荷信号作为纵坐标，在X-Y坐标平面上画出5条折线，然后拟合出车轮侧向加载时以上5个应变测点的标定直线方程，如图18所示，进而得到5个X方向上的标定系数。
步骤二十七、接着在后桥右侧悬臂梁结构与左侧5个应变传感器对称位置上的5个测点(测点30、测点31、测点32、测点33和测点34)，布置5个全桥电路，然后采用同步骤二十至步骤二十六一样的方法，用手动液压油缸分别对加载板进行垂向、侧向和纵向加载，分别获取后桥右侧5个测点(测点30、测点31、测点32、测点33和测点34)垂向、侧向和纵向的三大组标定拟合直线方程，其标定直线方程如图19、图20和图21所示，进而在X、Y、Z三个方向上分别得到5个标定系数。
步骤二十八、把标定完成的前桥、中桥、后桥，以及贴放在这些结构上的所有应变传感器，装回如图2所示的整车上，然后进行整车道路试验。试验载荷为：空载、半载和满载；试验车速为：30km/h、40km/h、50km/h、60km/h、70km/h和80km/h；试验道路路面状况有：坑洼路、扭曲路、鹅卵石路、石块路、搓板路、起伏路和上坡路面等。试验时采集前桥、中桥、后桥及传动轴上各应变传感器信号。
步骤二十九、把台架标定取得的前桥左侧结构4组应变传感器(即测点1、测点2、测点3和测点4)若干方向的标定系数：C测点1y、C测点1z、C测点2x、C测点3y、C测点3z和C测点4x，代入下面公式(1)；并把步骤二十八采集得到的前桥左侧结构上4组测点(即测点1、测点2、测点3和测点4)应变信号一起代入下面公式(1)，这样就可以计算得到前桥左车轮三个方向载荷FX、FY和FZ：
式中：R-外侧弯曲应变片到左侧轮胎着地点的垂直距离；
r-内侧弯曲应变片到左侧轮胎着地点的垂直距离；
c-内侧弯曲应变片到左侧轮胎着地点的左右方向水平距离；
a-外侧弯曲应变片到左侧轮胎着地点的左右方向水平距离；
b1-外侧正面弯曲应变片到左侧轮胎着地点的左右方向水平距离；
b2-内侧正面弯曲应变片到左侧轮胎着地点的左右方向水平距离；
C测点ij表示测点i在j方向的标定系数，i＝1，2，3，4，j＝x，y，z；
例如：C测点3y表示测点3在y方向的标定系数；
步骤三十、把台架标定取得的前桥右侧结构4个应变传感器(即测点5、测点6、测点7和测点8)若干方向的标定系数：C测点5y、C测点5z、C测点6x、C测点7y、C测点7z和C测点8x，代入下面公式(2)；并把步骤二十八采集得到的前桥右侧结构上四个测点(即测点5、测点6、测点7和测点8)应变信号一起代入下面公式(2)，这样就可以计算得到前桥右车轮三个方向载荷FX、FY和FZ：
式中：R-外侧弯曲应变片到右侧轮胎着地点的垂直距离；
r-内侧弯曲应变片到右侧轮胎着地点的垂直距离；
c-内侧弯曲应变片到右侧轮胎着地点的左右方向水平距离；
a-外侧弯曲应变片到右侧轮胎着地点的左右方向水平距离；
b1-外侧正面弯曲应变片到右侧轮胎着地点的左右方向水平距离；
b2-内侧正面弯曲应变片到右侧轮胎着地点的左右方向水平距离；
步骤三十一、把台架标定取得的前桥左侧结构2个应变传感器(测点1和测点3)三个方向的标定系数：C1x、C1y、C1z、C3x、C3y和C3z，代入下面公式(3)；并把步骤二十八采集得到的前桥左侧结构上测点1和测点3的应变信号一起代入下面公式(3)和公式(4)，计算得到前桥左车轮两个方向力矩MX和MZ；再把步骤二十六获得的前桥左轮FX代入公式(5)，计算得到力矩MY。
My＝Fx×cc (5)
式中：R-外侧弯曲应变片到左侧轮胎着地点的垂直距离；
r-内侧弯曲应变片到左侧轮胎着地点的垂直距离；
c-内侧弯曲应变片到左侧轮胎着地点的左右方向水平距离；
cc-车轮轮胎半径；
a-外侧弯曲应变片到左侧轮胎着地点的左右方向水平距离；
步骤三十二、把台架标定取得的前桥右侧结构2个应变传感器(测点5和测点7)三个方向的标定系数：C5x、C5y、C5z、C7x、C7y和C7z，代入下面公式(3)；并把步骤二十八采集得到的前桥右侧结构上测点5和测点7的应变信号一起代入下面公式(6)和公式(7)，计算得到前桥右车轮两个方向力矩MX和MZ；再把步骤三十获得的前桥右轮FX代入公式(8)，计算得到力矩MY。
My＝Fx×cc (8)
式中：R-外侧弯曲应变片到右侧轮胎着地点的垂直距离；
r-内侧弯曲应变片到右侧轮胎着地点的垂直距离；
c-内侧弯曲应变片到右侧轮胎着地点的左右方向水平距离；
cc-车轮轮胎半径；
a-外侧弯曲应变片到右侧轮胎着地点的左右方向水平距离；
C-各测点的应变标定系数；
步骤三十三、把台架标定取得的中桥左侧结构3个应变传感器(即测点17、测点18和测点19)三个方向的标定系数：C17x、C17y、C17z、C18x、C18y、C18z、C19x、C19y和C19z，代入下面公式(9)；并把步骤二十八采集得到的中桥左侧结构上三个测点(即测点17、测点18和测点19)应变信号一起代入下面公式(9)，计算得到中桥左车轮三个方向载荷FX、FY和FZ：
式中：ε17、ε18和ε19分别是测点17、测点18和测点19的应变测量值；
C17x、C17y、C17z、C18x、C18y、C18z、C19x、C19y和C19z分别是测点17、测点18和测点19的应变标定系数。
步骤三十四、把台架标定取得的中桥右侧结构3个应变传感器(测点22、测点23和测点24)三个方向的标定系数：C22x、C22y、C22z、C23x、C23y、C23z、C24x、C24y和C24z，代入下面公式(10)；并把步骤二十八采集得到的中桥右侧结构上三个测点(即测点22、测点23和测点24)应变信号一起代入下面公式(10)，计算得到中桥右车轮三个方向载荷FX、FY和FZ：
式中：ε22、ε23和ε24分别是测点22、测点23和测点24的应变测量值；
C22x、C22y、C22z、C23x、C23y、C23z、C24x、C24y和C24z分别是测点22、测点23和测点24的应变标定系数。
步骤三十五、把台架标定取得的中桥左侧结构2个弯曲应变传感器(测点15和测点16)和1个传动轴剪切应变传感器(测点46)的标定系数：C15y、C15z、C16z和C46τ，代入下面公式(11)；并把步骤二十八采集得到的中桥左侧结构上测点15、测点16和测点46的应变信号一起代入下面公式(11)，计算得到中桥左车轮三个方向力矩MX、MZ和MY。
式中：l-弯曲应变片到左侧轮胎着地点的水平距离；
h-上下表面弯曲应变片到左侧轮胎着地点的垂直距离；
i中减-中驱动桥主减传动比；
C-各测点的应变标定系数。
步骤三十六、把台架标定取得的中桥右侧结构2个弯曲应变传感器(测点20和测点21)和1个传动轴剪切应变传感器(测点46)的标定系数：C20y、C20z、C21z和C46τ，代入下面公式(11)；并把步骤二十八采集得到的中桥右侧结构上测点20、测点21和测点46的应变信号一起代入下面公式(12)，计算得到中桥右车轮三个方向力矩MX、MZ和MY。
式中：l-弯曲应变片到右侧轮胎着地点的水平距离；
h-上下表面弯曲应变片到右侧轮胎着地点的垂直距离；
i中减-驱动桥主减传动比；
C-各测点的应变标定系数。
步骤三十七、把台架标定取得的后桥左侧结构3个应变传感器(测点27、测点28和测点29)三个方向的标定系数：C27x、C27y、C27z、C28x、C28y、C28z、C29x、C29y和C29z，代入下面公式(13)；并把步骤二十八采集得到的后桥左侧结构上第27、第28和第29这三个测点应变信号一起代入下面公式(13)，计算得到后桥左车轮三个方向载荷FX、FY和FZ：
式中：ε-各测点的应变测量值；
C-各测点的应变标定系数。
步骤三十八、把台架标定取得的后桥右侧结构3个应变传感器(测点32、测点33和测点34)三个方向的标定系数：C32x、C32y、C32z、C33x、C33y、C33z、C34x、C34y和C34z，代入下面公式(14)；并把步骤二十八采集得到的后桥右侧结构上第32、第33和第34这三个测点应变信号一起代入下面公式(14)，计算得到后桥右车轮三个方向载荷FX、FY和FZ：
式中：ε-各测点的应变测量值；
C-各测点的应变标定系数。
步骤三十九、把台架标定取得的后桥左侧结构2个弯曲应变传感器(测点25和测点26)和1个传动轴剪切应变传感器(测点46)的标定系数：C25y、C25z、C26z和C46τ，代入下面公式(15)；并把步骤二十八采集得到的后桥左侧结构上测点20、测点21和测点46的应变信号一起代入下面公式(15)，计算得到后桥左车轮三个方向力矩MX、MZ和MY。
式中：l-弯曲应变片到左侧轮胎着地点的左右方向水平距离；
h-上下表面弯曲应变片到左侧轮胎着地点的垂直距离；
i后减-驱动桥主减传动比；
C-各测点的应变标定系数。
步骤四十、把台架标定取得的后桥右侧结构2个弯曲应变传感器(测点30和测点31)和1个传动轴剪切应变传感器(测点46)的标定系数：C30y、C30z、C31z和C46τ，代入下面公式(16)；并把步骤二十八采集得到的后桥右侧结构上测点30、测点31和测点46的应变信号一起代入下面公式(16)，计算得到后桥右车轮三个方向力矩MX、MZ和MY。
式中：l-弯曲应变片到右侧轮胎着地点的左右方向水平距离；
h-上下表面弯曲应变片到右侧轮胎着地点的垂直距离；
i后减-驱动桥主减传动比；
C-各测点的应变标定系数。
自此，就完成了/实现了汽车载荷谱识别。
本发明通过研究载荷谱识别技术，通过对牵引试验样车车桥、减震器、各种杆系(纵向推杆、纵向拉杆和转向拉杆)台架应力标定，并通过对试验样车在空载、半载和满载三种工况、在包含多种恶劣道路路面上行驶时车桥、减震器、各种杆系等关键部位动态应力和振动位移、振动加速度信号的采集，并对以上测试信号进行分析与识别，得到底盘各车桥轴头的主要分力载荷谱，从而为后续的车架、车桥、悬架等关键总成的开发提供至关重要的数据。本发明解决了该领域长期存在的需要购买昂贵的六分力仪才能测量车桥轴头的主要分力载荷谱的难题。
图23和图24是根据前面发明原理识别得到的空载长直线60km/h车速工况下前桥左右两轮三个分力波形图；图25和图26是根据前面发明原理识别得到的空载长直线60km/h车速工况下中桥左右两轮三个分力波形图；图27和图28是根据前面发明原理识别得到的空载长直线60km/h车速工况下后桥左右两轮三个分力波形图；图29和图30是根据前面发明原理识别得到的空载长直线60km/h车速工况下前桥左右两轮侧倾力矩与回正力矩波形图。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于车桥应力测试的汽车载荷谱识别的方法，其特征在于，具体过程为：
首先，建立车轮轴头六分力与车桥若干关键位置测点的力的传递关系；
其次，在车桥及传动轴上关键测点粘贴应变传感器，并进行应力标定，得到标定系数；
最后，测量车辆在行驶工况下车桥及传动轴上关键测点的应力信号，根据标定系数及实测的应力信号，基于所述力的传递关系，计算得到车辆连体坐标系下的轴头六分力数值，识别得到车轮载荷谱。
2.根据权利要求1所述基于车桥应力测试的汽车载荷谱识别的方法，其特征在于，在车桥的前桥左侧悬臂梁结构上粘贴4组应变传感器，第1组为前桥左侧外侧上下表面应变传感器，第2组为前桥左侧内侧上下表面应变传感器，第3组为前桥左侧外侧正面前后表面应变传感器，第4组为前桥左侧内侧正面前后表面应变传感器；在前桥右侧悬臂梁结构与左侧4组应变传感器对称位置上粘贴4组应变传感器。
3.根据权利要求1所述基于车桥应力测试的汽车载荷谱识别的方法，其特征在于，在车桥的中桥左侧悬臂梁结构上粘贴5组应变传感器：第1组为中桥左侧上下表面弯曲应变传感器；第2组为中桥左侧前后表面弯曲应变传感器；第3组为中桥左侧上下表面X向剪切应变传感器；第4组为中桥上下表面Y向剪切应变传感器；第5组为中桥前后表面Z向剪切应变传感器；其中X方向沿汽车前后方向，Y方向沿汽车左右方向，Z方向沿汽车垂直方向；在中桥右侧悬臂梁结构与左侧5组应变传感器对称位置上粘贴5组应变传感器。
4.根据权利要求1所述基于车桥应力测试的汽车载荷谱识别的方法，其特征在于，在传动轴长度大约中间处沿圆周00和1800布置一对剪切应变传感器。
5.根据权利要求1所述基于车桥应力测试的汽车载荷谱识别的方法，其特征在于，在车桥的后桥左侧悬臂梁结构上粘贴5组应变传感器：第1组为后桥左侧上下表面弯曲应变传感器；第2组为后桥左侧前后表面弯曲应变传感器；第3组为后桥左侧上下表面X向剪切应变传感器；第4组为后桥上下表面Y向剪切应变传感器；第5组为后桥前后表面Z向剪切应变传感器，其中X方向沿汽车前后方向，Y方向沿汽车左右方向，Z方向沿汽车垂直方向；在后桥右侧悬臂梁结构与左侧5组应变传感器对称位置上粘贴5组应变传感器。
6.根据权利要求1所述基于车桥应力测试的汽车载荷谱识别的方法，其特征在于，所述行驶工况包括的因素有：试验载荷、试验车速、路面状况，针对不同的工况，分别测量车桥及传动轴上的应力信号。
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