CN110542567A - 汽车传动系路面冲击载荷模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车传动系路面冲击载荷模拟试验台的模拟方法。该模拟方法通过液压加载装置模拟颠簸路面冲击载荷，结合底盘测功机的路况模拟来研究传动系的性能，解决现有技术只能模拟单一路面情况，不能模拟颠簸路面冲击模拟载荷，并且适应性差的问题；与现有技术相比，本发明具有如下优点：利用液压加载装置在底盘测功机上模拟颠簸路面冲击载荷对传动系影响，解决了汽车传动系室内台架模拟试验颠簸路面冲击模拟载荷的问题，为准确评价汽车传动系零部件的可靠性和制定科学的室内台架模拟试验规范提供了依据；本发明的汽车传动系台架试验颠簸路面冲击载荷模拟试验方法比现有试验方法操作方便，试验效率有较大提高。

Description

汽车传动系路面冲击载荷模拟方法

技术领域

本发明涉及汽车台架试验载荷模拟领域，尤其涉及一种汽车传动系路面冲击载荷模拟方法。

背景技术

汽车底盘测功机试验是汽车研发中极其重要的环节，可以模拟汽车起步、加减速、上坡和滑行等工况，但是传统的底盘测功机试验不能模拟路面冲击载荷对传动系的影响。模拟汽车在颠簸路面行驶时，轮胎载荷的变化对车桥输出端载荷的影响。根据汽车理论，汽车滚动阻力等于车轮负荷与滚动阻力系数之积，即：F_f＝Wf；当滚动阻力系数f不变，载荷W发生变化时，滚动阻力的大小改变，进而影响传动系导致发动机的工作转速发生变化。通常认为满载汽车在平直路面上匀速行驶时，道路阻力是保持不变的。而在坏路、越野路或颠簸路面(如起伏路、比利时路、卵石路等)上行驶时，道路阻力会实时改变且变化十分复杂，而且这种变化会通过驱动轮传递给车辆传动系。当汽车越障时，轮胎的垂向力和纵向力都会大幅变化。研究表明当汽车轮胎以10km/h的速度通过15mm×15mm的凸块时，轮轴垂向载荷增大60％左右，当车速较高时还会伴随周期作用，对传动系产生较大影响。因此，模拟颠簸路面对汽车传动系的影响是非常有必要的。

为了准确模拟汽车在实际道路上行驶时所受的道路冲击载荷，目前传统的方法是在转鼓试验台的转鼓上加入凸块，使转鼓表面的轮廓形状接近实际路面轮廓形状，当汽车轮胎在转股试验台上运动时便受凸块对其的激励。如文献《转鼓试验台路面模拟凸块研究》(机械设计与制造,2018(8):45-48.)、《矩形凸块转鼓路面的仿真与试验》(汽车工程师,2018(1):28-29.)提出了一种结构简单、使用及维修成本较低的路面模拟转鼓式试验台。在转鼓试验台的转鼓上加入凸块，使转鼓表面的轮廓形状接近实际路面轮廓形状，模拟汽车在不同路面上行驶并以某汽车试验场波浪路面为例，介绍其几何构造特点及构建转鼓波浪路面凸块的方法，并利用MATLAB实现了凸块轮廓设计，提高了路面复现精度。

但是，上述传统的模拟是利用在转鼓试验台的转鼓上加入凸块，来模拟路面对车轮激励的方法具有如下缺点：

1.为了模拟不同颠簸路面的载荷冲击，需要制作多种形状的凸块样件，这对凸块形状的设计和加工都提出了较高要求。

2.需在转鼓台上安装不同的凸块形状，更换过程费时费力。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种汽车传动系路面冲击载荷模拟试验台的模拟方法，能够模拟不同颠簸路面对轮胎的冲击载荷，提高试验效率。

本发明采用的技术方案是：一种汽车传动系路面冲击载荷模拟试验台的模拟方法，包括以下步骤：

A、建立不同路面的道路模型

a、根据试车场标准或试验需求确定道路模型的基本参数；

b、创建不同路面的道路模型,为台架模拟试验提供虚拟颠簸路面；

B、建立轮胎模型

a、选择FTire轮胎模型；

b、根据实际试验确定轮胎模型的轮胎半径和宽高比参数，并与建立的道路模型匹配；

C、道路载荷实时模拟：

a、将建好的轮胎模型、道路模型加载到整车动力学模型中，并根据实际试验确定整车参数；

b、根据实际试验内容确定仿真模拟的整车行驶工况，包括车速、档位、换挡时间和行车路径；

c、提取仿真模拟结果参数，包括车速和轮轴垂向力参数；

D、液压激励装置的搭建：

在转鼓试验台上搭建液压激励装置，所述液压激励装置包括龙门架、液压作动器、压力传感器和液压控制单元，所述龙门架设置在转鼓试验台上，所述转鼓试验台上定位设有带车轮的后桥总成，所述带车轮的后桥总成设置在龙门架内，所述液压作动器的上端与龙门架固定连接，下端通过连接板与带车轮的后桥总成相连；所述转鼓试验台上的转鼓联动车轮，提供不同车速及纵向负载阻力，所述液压作动器通过连接板给带车轮的后桥总成施加模拟车辆上下颠簸的垂向载荷；

E、利用步骤C仿真模拟得到的车速和轮轴垂向力参数数据在室内实物模拟台架上通过液压控制单元进行加载：

将整车满载后在不同道路上测试的后桥颠簸冲击频率，输入到液压激励装置的系统中控制垂直方向的冲击加载频率来对后桥加载；

根据步骤C得到的后车轮所受到的垂向力数值控制液压加载装置，通过液压加载装置将要求的垂向力作用在后桥的板簧座上；

加载电机运行过程中通过转速扭矩传感器测量车速和车轮阻尼扭矩，两个压力传感器放在后桥的板簧座处测量液压作动器作用在后桥上模拟车辆上下颠簸的垂向载荷力。

作为优选，步骤A中，所述基本参数包括滚动阻力系数、路面障碍的尺寸、坡度、弯度及强化系数。

作为优选，步骤A中，所述道路模型包括比利时石块路和鹅卵石路的道路模型。

作为优选，步骤C中，所述整车参数包括整备质量、传动比及车轮的滚动半径。

作为优选，步骤D中，所述龙门架两侧下端设有丝杆，且通过螺纹与丝杆配合传动；所述丝杆与辅助电机传动连接；所述辅助电机驱动丝杆旋转，丝杆通过螺纹的作用驱动龙门架左右移动。

本发明取得的有益效果是：通过液压加载装置模拟颠簸路面冲击载荷，结合底盘测功机的路况模拟来研究传动系的性能，解决现有技术只能模拟单一路面情况，不能模拟颠簸路面冲击模拟载荷，并且适应性差的问题；与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、利用液压加载装置在底盘测功机上模拟颠簸路面冲击载荷对传动系影响，解决了汽车传动系室内台架模拟试验颠簸路面冲击模拟载荷的问题，为准确评价汽车传动系零部件的可靠性和制定科学的室内台架模拟试验规范提供了依据；

2、本发明的汽车传动系台架试验颠簸路面冲击载荷模拟试验方法比现有试验方法操作方便，试验效率有较大提高。

附图说明

图1为现有技术中路面冲击载荷模拟试验台；

图2-3为本发明试验台结构示意图；

附图标记：1、带车轮的后桥总成；2、液压加载装置；3、转鼓试验台；4、转速扭矩传感器；5、加载电机；6、龙门架；7、液压作动器；8、后桥；11、车轮；12、凸块；13、转鼓。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。

如图2-3所示，本发明的一种汽车传动系路面冲击载荷模拟试验台，包括转鼓试验台3及装在转鼓试验台上搭建的液压加载装置2，该液压装置由两个液压作动器、压力传感器和一个总的液压控制单元及支撑用的龙门架构成，带车轮的后桥总成1为传动系中承受冲击载荷的总成固定在转鼓试验台3上，液压加载装置2中液压作动器7的上端与龙门架6固定连接，下端与后桥8的板簧座相连，该处安装有压力传感器；转鼓试验台3的转鼓联动车轮，提供不同车速及纵向负载阻力，液压加载装置2将控制单元的指令通过作动器7给带车轮的后桥总成1施加模拟车辆上下颠簸的垂向载荷。通过液压加载装置2模拟颠簸路面冲击载荷，结合转鼓试验台3的路况模拟来研究传动系的性能，解决现有技术只能模拟单一路面情况，不能模拟颠簸路面冲击模拟载荷，并且适应性差的问题。

液压作动器7与后桥8板簧座相连处安装有压力传感器，两个压力传感器测量液压作动器作用与车桥模拟车辆上下颠簸的垂向载荷力。

带车轮的后桥总成1通过转鼓的定位装置将车轮固定转鼓上，然后通过连接板两端与龙门架立柱相连进行定位。

龙门架6两侧下端设有丝杆，且通过螺纹与丝杆配合传动；所述丝杆与辅助电机传动连接；所述辅助电机驱动丝杆旋转，丝杆通过螺纹的作用驱动龙门架左右移动。

液压作动器7上设有压力传感器，两个压力传感器测量液压作动器7作用与车桥模拟车辆上下颠簸的垂向载荷力。

一种汽车传动系路面冲击载荷模拟试验台的模拟方法，包括以下步骤：

A、建立不同路面的道路模型

a、根据试车场标准或试验需求确定道路模型的基本参数，该基本参数包括滚动阻力系数、路面障碍的尺寸、坡度、弯度及强化系数；

b、使用ADMAS/CAR的路面编辑器创建不同路面的道路模型,包括比利时石块路和鹅卵石路的道路模型,为台架模拟试验提供虚拟颠簸路面；

B、建立轮胎模型

a、选择FTire轮胎模型；

b、根据实际试验确定轮胎模型的轮胎半径、宽高比参数，并在ADMAS/CAR环境下建立轮胎模型与建立的道路模型匹配；

C、道路载荷实时模拟：

a、将建好的轮胎模型、道路模型加载到整车动力学模型中，并根据实际试验确定整车参数，包括整备质量、传动比及车轮的滚动半径；

b、根据实际试验内容确定仿真模拟的整车行驶工况，包括车速、档位、换挡时间和行车路径；

c、提取仿真模拟结果参数，包括车速和轮轴垂向力参数；

D、液压激励装置的搭建：

在转鼓试验台上搭建液压激励装置，液压激励装置包括两个龙门架6、两个液压作动器7、两个压力传感器、一个液压控制单元，两个液压作动器7分别与两龙门架6相连，其中，液压作动器7的上端与龙门架6支撑机构固定连接，下端通过连接板与带车轮的后桥总成1相连，液压控制单元与液压作动器7相连；转鼓联动车轮，提供不同车速及纵向负载阻力，液压作动器7通过连接板给带车轮的后桥总成1施加模拟车辆上下颠簸的垂向载荷。

液压加载位置2通过龙门架6前后移动实现，辅助电机驱动转向箱带动传动轴旋转，通过转向箱将传动轴的旋转方向改变90°驱动带螺纹的丝杠旋转，丝杠通过螺纹的作用驱动龙门架6前后移动。

带车轮的后桥总成1通过转鼓的定位装置将车轮固定转鼓上，然后通过连接板的两端与龙门架立柱相连进行定位。

E、利用步骤C仿真模拟得到的车速和轮轴垂向力参数数据在室内实物模拟台架上通过液压控制单元进行加载：

根据整车装载后在不同道路上的颠簸情况的测试频率，控制液压加载装置2的加载频率；

根据车轮所受到的垂向力要求控制液压加载装置2的加载压力大小，作用在后桥8的板簧座上；

加载电机5运行过程中通过转速扭矩传感器4(图3)测量车速和车轮阻尼扭矩，两个压力传感器放在后桥8的板簧座处测量液压作动器7作用在后桥8上模拟车辆上下颠簸的垂向载荷力。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种汽车传动系路面冲击载荷模拟试验台的模拟方法，包括以下步骤：

A、建立不同路面的道路模型

a、根据试车场标准或试验需求确定道路模型的基本参数；

b、创建不同路面的道路模型,为台架模拟试验提供虚拟颠簸路面；

B、建立轮胎模型

a、选择FTire轮胎模型；

b、根据实际试验确定轮胎模型的轮胎半径和宽高比参数，并与建立的道路模型匹配；

C、道路载荷实时模拟：

a、将建好的轮胎模型、道路模型加载到整车动力学模型中，并根据实际试验确定整车参数；

b、根据实际试验内容确定仿真模拟的整车行驶工况，包括车速、档位、换挡时间和行车路径；

C、提取仿真模拟结果参数，包括车速和轮轴垂向力参数；

D、液压激励装置的搭建：

在转鼓试验台上搭建液压激励装置，所述液压激励装置包括龙门架、液压作动器、压力传感器和液压控制单元，所述龙门架设置在转鼓试验台上，所述转鼓试验台上定位设有带车轮的后桥总成，所述带车轮的后桥总成设置在龙门架内，所述液压作动器的上端与龙门架固定连接，下端通过连接板与带车轮的后桥总成相连；所述转鼓试验台上的转鼓联动车轮，提供不同车速及纵向负载阻力，所述液压作动器通过连接板给带车轮的后桥总成施加模拟车辆上下颠簸的垂向载荷；

E、利用步骤C仿真模拟得到的车速和轮轴垂向力参数数据在室内实物模拟台架上通过液压控制单元进行加载：

将整车满载后在不同道路上测试的后桥颠簸冲击频率，输入到液压激励装置的系统中控制垂直方向的冲击加载频率来对后桥加载；

根据步骤C得到的后车轮所受到的垂向力数值控制液压加载装置，通过液压加载装置将要求的垂向力作用在后桥的板簧座上；

加载电机运行过程中通过转速扭矩传感器测量车速和车轮阻尼扭矩，两个压力传感器放在后桥的板簧座处测量液压作动器作用在后桥上模拟车辆上下颠簸的垂向载荷力。

2.根据权利要求1所述的汽车传动系路面冲击载荷模拟试验台的模拟方法，其特征在于：步骤A中，所述基本参数包括滚动阻力系数、路面障碍的尺寸、坡度、弯度及强化系数。

3.根据权利要求1所述的汽车传动系路面冲击载荷模拟试验台的模拟方法，其特征在于：步骤A中，所述道路模型包括比利时石块路和鹅卵石路的道路模型。

4.根据权利要求1所述的汽车传动系路面冲击载荷模拟试验台的模拟方法，其特征在于：步骤C中，所述整车参数包括整备质量、传动比及车轮的滚动半径。

5.根据权利要求1所述的汽车传动系路面冲击载荷模拟试验台的模拟方法，其特征在于：步骤D中，所述龙门架两侧下端设有丝杆，且通过螺纹与丝杆配合传动；所述丝杆与辅助电机传动连接；所述辅助电机驱动带螺纹的丝杠旋转，丝杠通过螺纹的作用驱动龙门架左右移动。