一種車輛輪胎阻尼試驗裝置及分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及車輛輪胎【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種車輛輪胎阻尼試驗裝置及分析方法，包括牽引裝置和拖引裝置，其特征在于：在牽引裝置中包括牽引車、計算機分析系統(tǒng)，所述計算機分析系統(tǒng)安裝在牽引車上，其中，計算機分析系統(tǒng)包括信號放大器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、計算機；在拖引裝置中包括振動加速度傳感器、路面計、待測輪胎、載物板、車橋、配重塊，所述載物板與牽引車相連，與車橋連接為一體；所述振動加速度傳感器與信號放大器相連；所述路面計與信號放大器相連；所述待測輪胎安裝在車橋上；所述配重塊固定于載物板幾何中心位置處。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，能夠快速、準確地對車輛輪胎的阻尼進行分析，有利于提高車輛的行駛平順性及乘坐舒適性。
【專利說明】一種車輛輪胎阻尼試驗裝置及分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車輛輪胎【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種車輛輪胎阻尼試驗裝置及分析方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 輪胎阻尼對車輛行駛平順性及乘坐舒適性具有重要影響，準確地獲得車輛輪胎的 阻尼，是研究車輛振動特性的基礎(chǔ)，也是車輛研發(fā)人員關(guān)注的課題之一。然而，由于車輛輪 胎的阻尼系數(shù)主要由輪胎材料的阻尼特性和充氣壓力決定的，其阻尼的分析非常復(fù)雜。據(jù) 所查閱資料可知，盡管國、內(nèi)外許多專家給出了相關(guān)輪胎阻尼分析的試驗臺，但其實驗裝置 龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分析確定過程復(fù)雜。因而，先前對于車輛懸架系統(tǒng)的設(shè)計，很多國內(nèi)、外車 輛工程方面的專家只好采用簡化的物理模型進行分析，即只考慮輪胎剛度，而忽略其阻尼 的影響，因此只能對懸架系統(tǒng)進行近似的設(shè)計。隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，目前懸架系統(tǒng)的 設(shè)計方法，不能滿足車輛發(fā)展及乘坐舒適性的設(shè)計要求。為了提高車輛的行駛平順性及乘 坐舒適性，因此，必須設(shè)計一種能夠簡單、快速、可靠地確定車輛輪胎阻尼的試驗裝置及分 析方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種能夠簡單、快速、可靠地確定輪胎阻尼 的車輛輪胎阻尼試驗裝置及分析方法。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：
[0004] 一種車輛輪胎阻尼試驗裝置及分析方法，包括牽引裝置和拖引裝置，其特征在于： 在牽引裝置中包括牽引車、計算機分析系統(tǒng)，所述計算機分析系統(tǒng)安裝在牽引車上，其中， 計算機分析系統(tǒng)包括信號放大器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、計算機，所述信號放大器、濾波器、A/ D轉(zhuǎn)換器、計算機依次順序連接；在拖引裝置中包括振動加速度傳感器、路面計、待測輪胎、 載物板、車橋、配重塊，所述載物板與牽引車相連，與車橋連接為一體；所述振動加速度傳感 器與信號放大器相連，安裝在待測輪胎所處位置處的載物板上；所述路面計與信號放大器 相連，安裝在載物板幾何中心位置處的下板面上；所述待測輪胎安裝在車橋上；所述配重 塊固定于載物板的幾何中心位置處；其中，所述待測輪胎，包括四個，其類型及型號相同； 所述配重塊用于測試車輛輪胎在不同承載質(zhì)量下所具有的阻尼。
[0005] 所述一種車輛輪胎阻尼試驗裝置及分析方法的試驗分析方法，其技術(shù)方案的具體 步驟如下：
[0006] (1)將四個待測輪胎安裝在車橋上；根據(jù)輪胎承載的質(zhì)量在載物板上加載相應(yīng)配 重塊；啟動牽引車，使車輛輪胎阻尼試驗裝置在一定路面工況環(huán)境下行駛；
[0007] (2)利用所述試驗裝置中的振動加速度傳感器、計算機分析系統(tǒng)，測量并采集得到 在某行駛工況下各待測輪胎所處位置處的載物板的垂直振動加速度信號；利用所述試驗裝 置中的路面計、計算機分析系統(tǒng)，測量并采集得到在相同測試時間段內(nèi)的路面不平度信號； 采集振動加速度信號及路面不平度信號的時間長度為{〇，T} = {[0，〖1]+[^1']}，其中，前 一時間段[0，tj的振動加速度信號及路面不平度信號用于輪胎阻尼參數(shù)的辨識，后一時間 段[tpT]的振動加速度信號及路面不平度信號用于對阻尼參數(shù)辨識結(jié)果的仿真驗證；
[0008] (3)將各待測輪胎的阻尼視為等效線性阻尼，即待辨識的輪胎阻尼Q，其中，i = 1，2, 3, 4 ;利用車輛輪胎的剛度Kt，拖引裝置質(zhì)量的1/4,即m，構(gòu)建1/4車輛輪胎系統(tǒng)的單質(zhì) 量垂向振動模型；
[0009] (4)根據(jù)步驟（3)中所構(gòu)建的1/4車輛輪胎系統(tǒng)的單質(zhì)量垂向振動模型，利用計算 機中的Matlab/Simulink仿真軟件，建立車輛輪胎系統(tǒng)的仿真模型，以在前一時間段[0, tj 所測得的路面不平度信號作為輸入信號，對各待測輪胎所處位置處的載物板的垂直振動加 權(quán)加速度均方根值進行仿真，其中，在不同頻率下的加權(quán)值為
[0010]

【權(quán)利要求】
1. 一種車輛輪胎阻尼試驗裝置及分析方法，包括牽引裝置和拖引裝置，其特征在于： 在牽引裝置中包括牽引車（1)、計算機分析系統(tǒng)（2)，所述計算機分析系統(tǒng)（2)安裝在牽引 車（1)上，其中，計算機分析系統(tǒng)（2)包括信號放大器（16)、濾波器（17)、A/D轉(zhuǎn)換器（18)、 計算機（19)，所述信號放大器（16)、濾波器（17)、A/D轉(zhuǎn)換器（18)、計算機（19)依次順序 連接；在拖引裝置中包括待測輪胎（3) (5) (11) (13)、振動加速度傳感器（4) (6) (10) (15)、 配重塊（7)、路面計（8)、載物板（9)、車橋（12) (14)，所述載物板（9)與牽引車⑴相連，與 車橋（12)，車橋（14)連接為一體；所述振動加速度傳感器⑷與信號放大器（16)相連，安 裝在待測輪胎（3)所處位置處的載物板（9)上；所述振動加速度傳感器（6)與信號放大器 (16)相連，安裝在待測輪胎（5)所處位置處的載物板（9)上；所述振動加速度傳感器（10) 與信號放大器（16)相連，安裝在待測輪胎（11)所處位置處的載物板（9)上；所述振動加 速度傳感器（15)與信號放大器（16)相連，安裝在待測輪胎（13)所處位置處的載物板（9) 上；所述路面計（8)與信號放大器（16)相連，安裝在載物板（9)的幾何中心位置處的下板 面上；所述待測輪胎（3)及待測輪胎（13)安裝在車橋（14)上；所述待測輪胎（5)及待測輪 胎（11)安裝在車橋（12)上；所述配重塊（7)固定于載物板（9)的幾何中心位置處；其中， 所述待測輪胎（3) (5) (11) (13)的類型及型號相同。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛輪胎阻尼試驗裝置及分析方法，其特征在于：所述 配重塊（7)用于測試車輛輪胎在不同承載質(zhì)量下所具有的阻尼。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛輪胎阻尼試驗裝置及分析方法，其試驗分析方法技 術(shù)方案的具體步驟如下： (1) 將四個待測輪胎安裝在車橋上；根據(jù)輪胎承載的質(zhì)量在載物板上加載相應(yīng)配重 塊；啟動牽引車，使車輛輪胎阻尼試驗裝置在一定路面工況環(huán)境下行駛； (2) 利用所述試驗裝置中的振動加速度傳感器、計算機分析系統(tǒng)，測量并采集得到在某 行駛工況下各待測輪胎所處位置處的載物板的垂直振動加速度信號；利用所述試驗裝置中 的路面計、計算機分析系統(tǒng)，測量并采集得到在相同測試時間段內(nèi)的路面不平度信號；采集 振動加速度信號及路面不平度信號的時間長度為{〇，T} = {[0，〖1] + [^1']}，其中，前一時 間段[0，tJ的振動加速度信號及路面不平度信號用于輪胎阻尼參數(shù)的辨識，后一時間段 [kT]的振動加速度信號及路面不平度信號用于對阻尼參數(shù)辨識結(jié)果的仿真驗證； (3) 將各待測輪胎的阻尼視為等效線性阻尼，即待辨識的輪胎阻尼Ci,其中，i= 1，2, 3, 4 ;利用車輛輪胎的剛度Kt，拖引裝置質(zhì)量的1/4,即m，構(gòu)建1/4車輛輪胎系統(tǒng)的單質(zhì) 量垂向振動模型； (4) 根據(jù)步驟（3)中所構(gòu)建的1/4車輛輪胎系統(tǒng)的單質(zhì)量垂向振動模型，利用計算機中 的Matlab/Simulink仿真軟件，建立車輛輪胎系統(tǒng)的仿真模型，以在前一時間段[0，tj所 測得的路面不平度信號作為輸入信號，對各待測輪胎所處位置處的載物板的垂直振動加權(quán) 加速度均方根值進行仿真，其中，在不同頻率下的加權(quán)值為
(5) 以車輛輪胎阻尼Ci作為優(yōu)化辨識變量，利用在前一時間段[0，tj仿真所得到的各 待測輪胎所處位置處的載物板的垂向振動加權(quán)加速度均方根值'其中i= 1，2, 3, 4， 與試驗所測得的各待測輪胎所處位置處的載物板的垂向振動加權(quán)加速度均方根值士 其中i= 1，2, 3, 4,建立車輛輪胎阻尼參數(shù)辨識的目標函數(shù)（Ji)Hiin,其中i= 1，2, 3, 4,即
(6) 根據(jù)步驟（5)中所建立的車輛輪胎阻尼參數(shù)辨識的目標函數(shù)，利用優(yōu)化算法求參 數(shù)辨識目標函數(shù)的最小值，此時所對應(yīng)的優(yōu)化變量即為辨識所得到的四個待測輪胎的阻 尼，即Ci ; (7) 根據(jù)步驟（6)中辨識所得到的四個待測輪胎的阻尼Ci，確定單個車輛輪胎的阻尼 Ct，即
(8) 根據(jù)步驟（7)中所確定的車輛輪胎的阻尼Ct，以在后一時間段[tpT]內(nèi)所測得的 路面不平度信號作為輸入信號，對各待測輪胎所處位置處的載物板的垂直振動加權(quán)加速度 值進行仿真計算，并與在該時間段內(nèi)所測得的各待測輪胎所處位置處的載物板的垂直振動 加權(quán)加速度值進行比較，從而對車輛輪胎阻尼參數(shù)的辨識結(jié)果進行驗證。
【文檔編號】G01M17/02GK104266849SQ201410572795
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】周長城, 于曰偉 申請人:山東理工大學