CN204064685U - 一种研究铰接转向车辆侧倾稳定性的实验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种研究铰接转向车辆侧倾稳定性的实验系统，包括：检测模块、数据处理模块(Ⅳ)、无线驾驶控制模块(Ⅴ)、被测车辆(Ⅵ)和试验场(Ⅶ)，被测车辆(Ⅵ)的结构参数可根据实验需要进行调整，检测模块包括侧倾角检测模块(Ⅰ)、惯性检测模块(Ⅱ)、铰接转向角检测模块(Ⅲ)，其分别与被测车辆(Ⅵ)连接，测得不同结构参数下的实验数据。本实用新型可研究铰接车辆结构参数对其侧倾稳定性的影响，并可以改变试验场(Ⅶ)的设置模拟实际工况，本实用新型结构简单，拆卸方便，实验安全，所获数据真实可靠。

Description

一种研究铰接转向车辆侧倾稳定性的实验系统

技术领域

本实用新型属于工程车辆实验测量技术领域，具体涉及一种研究结构参数对铰接转向车辆侧倾稳定性影响的实验系统。本实验系统可以通过改变被测车辆的结构参数，以及设置不同试验场，研究在多种工况下，铰接车辆结构参数对其侧倾稳定性的影响。

背景技术

铰接转向车辆行驶地面复杂、工作环境恶劣，车辆结构稳定性差，尤其是车辆在承载时，重心上移，翻车事故频发，致使驾驶人员的安全受到严重威胁。同时，有学者指出，铰接转向车辆在弯道上的翻车事故次数占各种事故总数的30％，说明其侧倾稳定性较差。为了提高铰接转向车辆的侧倾稳定性，对铰接转向车辆侧倾稳定性尤其是其结构参数对侧倾稳定性影响的研究具有重要意义。

现有的铰接车辆结构参数对侧倾稳定性影响的研究方法主要是建立数学模型或者动力学模型进行求解仿真，这种研究方法虽然节省成本，减少周期，但仿真环境与真实的相差太大，求解结果不能令人信服。由于真车实验成本太高，危险性大，为了更方便、真实充分的研究铰接车辆结构参数对侧倾稳定性的影响，有必要开发出一种经济合理且能完全满足实验研究要求的试验系统。

实用新型内容

本实用新型公开了一种用于研究铰接转向车辆侧倾稳定性的试验系统，该实验系统可以检测不同结构参数对车辆侧倾稳定性的影响，以及在不同路面工况中研究铰接转向车辆的侧倾稳定性。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种研究铰接转向车辆侧倾稳定性的实验系统，包括：检测模块、数据处理模块Ⅳ、无线驾驶控制模块Ⅴ、被测车辆Ⅵ和试验场Ⅶ，其特征在于，所述被测车辆Ⅵ的结构参数根据实验需要进行调整，包括重心、前后轴距、前后轮距以及后桥摆动角；所述检测模块包括用于测量被测车辆Ⅵ后桥23的侧倾角、侧倾角速度的侧倾角检测模块Ⅰ、用于测量被测车辆Ⅵ后车架27的侧倾角、侧倾角速度和侧向加速度的惯性检测模块Ⅱ和用于测量被测车辆Ⅵ铰接转向角度的铰接转向角检测模块Ⅲ，其分别与被测车辆Ⅵ连接，测得不同结构参数下的实验数据。

所述侧倾角检测模块由侧倾角传感器1、角速度传感器29和A/D转换器2组成，其中，侧倾角传感器1和角速度传感器29安装在被测车辆Ⅵ的后桥23上，并分别与A/D转换器2通过数据线连接；

所述惯性检测模块Ⅱ包含惯性测量单元4，惯性测量单元4固定在后车架上，位于被测车辆Ⅵ前后车架铰接点的正下方，所述惯性测量单元4直接与数据处理模块Ⅳ连接；

所述铰接转向角检测模块Ⅲ由位移传感器6和A/D转换器7组成，位移传感器6两端分别与被测车辆Ⅵ前后车架铰接连接，并与A/D转换器7通过数据线连接。

所述数据处理模块Ⅳ由数据采集卡3、计算机5、显示器9和外壳10组成，通过计算机5直接读取惯性测量单元4输送的数据，进行分析处理并保存；并将位移传感器6测量到的位移数据转换成铰接转向角数据。

所述无线驾驶控制模块Ⅴ由控制手柄11和无线控制器8组成，其中，控制手柄11并通过无线方式向无线控制器8发射控制信号，无线控制器8通过光缆与被测车辆Ⅵ的转向电动缸26及电动机连接，通过操纵控制手柄11上的按钮控制转向电动缸26和电动机，进而控制被测车辆Ⅵ的铰接转向角度及速度。

所述试验场Ⅶ主要由路面13构成，所述路面13根据实验的要求设置障碍或改变坡度。

本实用新型的有益效果：

本实用新型建立了一套能单独分析和研究铰接转向车辆结构参数对侧倾稳定性影响的实验系统，其更安全、真实地研究铰接转向车辆结构参数对其侧倾稳定性的影响。同时，本实用新型将侧倾稳定性所需要的系统整合在一起，可以对侧倾稳定性进行检测。并且，被测车辆Ⅵ简单实用，拆卸方便，实验安全数据可靠真实。另外，本实用新型可以通过改变地面参数来完成不同测试条件下铰接转向车辆的侧倾稳定性研究，可见本实用新型通用性强，节省成本，操作简单，具有很好的应用前景。

附图说明

图1为本实验系统组成示意图

图2为本实验系统框图

图3为本实验系统中被测车辆结构示意图

图4为本实验系统的平路转弯工况实验示意图

图5为本实验系统的直线行驶越障工况实验示意图

图6为本实验系统的斜坡转向越障工况实验示意图

图中：

Ⅰ-侧倾角检测模块，Ⅱ-惯性测量单元模块，Ⅲ-铰接转向角检测模块，Ⅳ-数据处理模块，Ⅴ-无线驾驶控制模块，Ⅵ-被测车辆，Ⅶ-试验场

1-侧倾角传感器，2-A/D转换器，3-数据采集卡，4-惯性测量单元，5-计算机，6-位移传感器，7-A/D转换器，8-无线控制器，9-显示器，10-外壳，11-控制手柄，12-路面，13-轮胎，14-上支架，15-摆动桥固定板，16-配重块，17-配重箱，18-后车体，19-限位滑块，20-限位滑槽，21-上摆动桥，22-下摆动桥，23-后桥，24-前车架，25-配重，26-转向电动缸，27-后车架，28-结构可调铰接转向试验车，29-角速度传感器

具体实施方式

下面，结合附图对本实用新型中技术方案的实施进行详细介绍。

如图1和图2所示，本实用新型的铰接转向车辆结构参数对侧倾稳定性影响研究实验系统由侧倾角检测模块Ⅰ、惯性测量单元模块Ⅱ、铰接转向角检测模块Ⅲ、数据处理模块Ⅳ、无线驾驶控制模块Ⅴ、被测车辆Ⅵ和试验场Ⅶ组成。所述的侧倾角检测模块Ⅰ、惯性测量单元模块Ⅱ、铰接转向角检测模块Ⅲ通过电缆与数据处理模块Ⅳ相连，其中，侧倾角检测模块Ⅰ放置在被测车辆Ⅵ的后桥上，惯性测量单元模块Ⅱ放置在后车架27前端铰接点正下方，铰接转向角检测模块Ⅲ与前、后车架铰接连接，数据处理模块Ⅳ放置在后车架27前端位置。

所述的侧倾角检测模块Ⅰ由侧倾角传感器1、角速度传感器29和A/D转换器2组成。侧倾角传感器1和角速度传感器29通过摆动桥固定板15安装在被测车辆Ⅵ的后车架27后桥上。侧倾角检测模块Ⅰ角速度传感器29用以测量被测车辆Ⅵ后桥23的侧倾角和侧倾角速度，并通过A/D转换器2转换为数字信号，与数据采集卡3相连，输送入数据处理模块Ⅳ中进行处理并保存。

所述的惯性测量单元模块Ⅱ由惯性测量单元4组成，可以测量被测车辆Ⅵ后车体18的侧倾角、侧倾角速度、侧向加速度等，其放置在被测车辆Ⅵ的铰接点正下方并与后车体18固定相连，通过数据线与计算机5直接相连，由于计算机中安装有数据采集软件,通过数据线接收的数据直接可以由数据采集软件读取并处理分析,数据不需要转换即可直接输入到数据处理模块Ⅳ进行分析并保存。

所述的铰接转向角检测模块Ⅲ由位移传感器6和A/D转换器7组成。位移传感器6两端分别与被测车辆Ⅵ的前后车架铰接连接，并与数据处理模块Ⅳ的数据采集卡3通过数据线相连。铰接转向角检测模块Ⅲ通过测量被测车辆Ⅵ转向过程中位移传感器6两端铰接点之间的位移，通过A/D转换器7转换为数字信号，与数据采集卡3相连，输送入数据处理模块Ⅳ，通过在计算机5中编好的计算程序把位移转换成被测车辆Ⅵ的转向铰接角度。

如图3所示，被测车辆Ⅵ是一种结构可调的铰接转向试验车，由前车架24、后车架27、转向电动缸26、配重25组成。后车架27由后车体18、上摆动桥21、下摆动桥22、后桥23和轮胎13组成。前车架24和后车架27之间采用旋转铰接，转向电动缸26两端分别与前车架24和后车架27铰接连接。前、后车架上的配重箱17内都放置有配重块16。通过转向电动缸26的伸长和收缩来实现被测车辆Ⅵ的转向。该转向电动缸26通过电缆与无线驾驶控制模块Ⅴ的无线控制器8相连，可以接受无线驾驶控制模块Ⅴ的控制信号实现无线控制转向。同时，该车辆可以通过分别改变其重心位置、轴距、轮距和摆动桥摆动角度来研究各结构参数对侧倾稳定性的影响。其中，通过改变前后车架的配重箱17前后、左右位置来改变前后车架的重心，进而改变被测车辆的重心；通过改变上支架14在前车架24或上摆动桥21在后车架27中的纵向位置可以改变前轴距和后轴距，进而改变轴距；通过改变前桥和后桥的轮距进而改变轮距；上摆动桥21和下摆动桥22之间铰接连接，可以相对转动一定角度，通过改变限位滑块19在限位滑槽20中的相对位置来决定上、下摆动桥相对摆动角度。同时，该车辆后桥集成了电动机和差速器，后轮驱动，电动机通过电缆与无线驾驶控制模块Ⅴ的无线控制器8相连，可以接收无线驾驶控制模块Ⅴ的控制信号，实现被测车辆Ⅵ的启停、速度大小控制。

所述的数据处理模块Ⅳ由数据采集卡3、计算机5、显示器9和外壳10组成。所述的数据采集卡3可对多路传感器收入信号进行快速处理。所述的计算机5配有分析软件，可以及时完成数据分析与存取。显示器9供实验人员观察输入数据处理模块Ⅳ的数据。所述的外壳10将计算机5和显示器9整合在一起并安装于被测车辆Ⅵ的后车架27前端，数据采集卡3放置在被测车辆Ⅵ后车架27的配重箱17内。

所述的无线驾驶控制模块Ⅴ由控制手柄11和无线控制器8组成。控制手柄11可以通过无线方式向无线控制器8发射控制信号。通过操纵控制手柄11上不同按钮来控制转向电动缸26和电动机，可以实现被测车辆Ⅵ的转向、启停和速度大小的控制。

所述的试验场Ⅶ由路面12组成。所述的路面12可以进行设障或坡度的改变来满足铰接转向车辆侧倾稳定性研究实验的不同条件要求。如图4平面转弯路面，图5直线行驶越障工况，图6斜坡转向越障工况。

Claims (5)

1.一种研究铰接转向车辆侧倾稳定性的实验系统，包括：检测模块、数据处理模块(Ⅳ)、无线驾驶控制模块(Ⅴ)、被测车辆(Ⅵ)和试验场(Ⅶ)，其特征在于，所述被测车辆(Ⅵ)的结构参数根据实验需要进行调整，包括重心、前后轴距、前后轮距以及后桥摆动角；所述检测模块包括用于测量被测车辆(Ⅵ)后桥(23)的侧倾角、侧倾角速度的侧倾角检测模块(Ⅰ)、用于测量被测车辆(Ⅵ)后车架(27)的侧倾角、侧倾角速度和侧向加速度的惯性检测模块(Ⅱ)和用于测量被测车辆(Ⅵ)铰接转向角度的铰接转向角检测模块(Ⅲ)，其分别与被测车辆(Ⅵ)连接，测得不同结构参数下的实验数据。 

2.如权利要求1所述一种研究铰接转向车辆侧倾稳定性的实验系统，其特征在于， 

所述侧倾角检测模块由侧倾角传感器(1)、角速度传感器(29)和A/D转换器(2)组成，其中，侧倾角传感器(1)和角速度传感器(29)安装在被测车辆(Ⅵ)的后桥(23)上，并分别与A/D转换器(2)通过数据线连接； 

所述惯性检测模块(Ⅱ)包含惯性测量单元(4)，惯性测量单元(4)固定在后车架上，位于被测车辆(Ⅵ)前后车架铰接点的正下方，所述惯性测量单元(4)直接与数据处理模块(Ⅳ)连接； 

所述铰接转向角检测模块(Ⅲ)由位移传感器(6)和A/D转换器(7)组成，位移传感器(6)两端分别与被测车辆(Ⅵ)前后车架铰接连接，并与A/D转换器(7)通过数据线连接。 

3.如权利要求1或2所述一种研究铰接转向车辆侧倾稳定性的实验系统，其特征在于，所述数据处理模块(Ⅳ)由数据采集卡(3)、计算机(5)、显示器(9)和外壳(10)组成，通过计算机(5)直接读取惯性测量单元(4)输送的数据，进行分析处理并保存；并将位移传感器(6)测量到的位移数据转换成铰接转向角数据。 

4.如权利要求1或2所述一种研究铰接转向车辆侧倾稳定性的实验系统，其特征在于，所述无线驾驶控制模块(Ⅴ)由控制手柄(11)和无线控制器(8)组成，其中，控制手柄(11)并通过无线方式向无线控制器(8)发射控制信号，无线控制器(8)通过光缆与被测车辆(Ⅵ)的转向电动缸(26)及电动机连接，通过操纵控制手柄(11)上的按钮控制转向电动缸(26)和电动机，进而控制被测车辆(Ⅵ)的铰接转向角度及速度。 

5.如权利要求1或2所述一种研究铰接转向车辆侧倾稳定性的实验系统，其特征在于，所述试验场(Ⅶ)主要由路面(13)构成，所述路面(13)根据实验的要求设置障碍或改变坡度。