线控转向 汽车强化试验路面模拟试验台架设计

第24卷第6期Vol 124,No 16

西华大学学报#自然科学版Journal of Xihua University #Natural Science

2005年11月Nov 12005

文章编号:1673-159X(2005)05-0001-05

收稿日期:2005-07-25

基金项目:四川省汽车工程重点实验室资助项目(Z01335);绵阳经开区孵化器资助项目(Z05203012)。 作者简介:孙仁云(1965-),男,四川省开江县人,西华大学交通与汽车工程学院教授,在读博士,主要从事汽车性能测试和汽车电子控制技

术等方面的研究。

汽车强化试验路面模拟试验台架设计

孙仁云1,徐延海1,李平飞1,高建荣2

(1.西华大学交通与汽车工程学院,四川成都610039;2.成都四威电子股份有限公司,四川成都610091)

摘 要:现代室内整车道路模拟试验方法及设备日趋完善,各种汽车模拟试验台能够方便、快捷、安全地检测汽车相关性能指标。针对现有道路模拟系统试验台的不足,提出了一种基于滚筒、液压控制系统和相关机构等构成的能够模拟车辆强化试验路面的试验台,对该试验台台架的结构和试验适应性进行了分析,设计了试验台架,阐述了设计方法和重要参数计算方法。该试验台能够模拟车辆强化试验的碎石路、搓板路及扭曲路面,且试验过程中安全、操作方便、自动化程度较高,适应性强,进一步开发可生产出产品。

关键词:汽车试验;路面模拟;试验台架 中图分类号:U 46113;U 463152

文献标识码:A

Design of Simulating Test Bench for Motor Vehicles on

S trengthened Test Pavement

S UN Ren -yun,X U Yan -hai ,LI Ping -f ei ,GA O Jian -rong

(1.S chool of T ransportation and Automobile Engineering,Xihua University,Chengdu 610039China;

2.Chengdu Siw ei Electronic Co.Ltd.Chengdu 610091China)

Abstract:The method and equipment of the simulating road test for motor vehicles in modern laboratory are more perfect day by day.Every simulating road test bed of a motor vehicle can examine the relev ant performance figures of the motor conveniently,rapidly as w ell as safely.Aiming at the

shortages of those ex isting simulating road test beds,a test bed of motor vehicles for simulating the strengthened test pavement is brought forw ard,w hich consists of the rollers and the hydraulic pressure system and the relative mechanisms and so on.T he structure of the test bench and the test adaptability are analyzed,and the test bench is designed,and its design method and a calculation technique of those key parameters are expounded.This test bed can simulate a m acadam pavement,a w ashboard pavement and a torture pavement to fulfill a strengthened test of an automobile,and there are better performances in security and operational facility and automaticity and test adaptability.The product for a practical test system w ith the application of the system can be further developed.

Key words:motor vehicle test;test pavement simulating;test bench

0 引言

汽车道路试验虽能全面地反映汽车的性能,但需要特定的场地,且颇费时间和财力,因此,上个世纪60年代发展了一种在室内对整车进行道路模拟试验,此方法及设备随着现代随机理论、控制技术及

计算机技术的迅速发展,日趋完善,如模拟汽车行驶

过程中路面不平度、转向、制动、环境影响以及研究悬架特性的道路模拟系统等等,各种模拟试验台不断研制出来,并投入实际应用[1-5]

。根据道路模拟系统对被试验车辆的输入结构形式,试验台主要有

轮耦合和轴耦合两大类。使用比较普遍的平面钢带的垂直激振模拟系统,即轮耦合的模拟试验系统;对汽车车轮轴头施加三个方向的载荷,即轴耦合的模拟试验系统[1]。这些模拟系统试验功能比较强,模拟试验与真实试验比较接近,比较适合用于新开发的车型和汽车性能试验研究的模拟试验,但存在安装不方便、对被试验车的安装时间长、成本高等问题。本文作者提出一种使用滚筒(不是平台)、液压控制系统及相关机构等,来实现模拟汽车强化试验路面的试验台,并进行台架结构设计与分析。

1 试验台功能设计

设计的路面模拟试验台能够满足如下的功能要求[1]。

(1)适用于被试验车辆的轮距、轴距、载荷等参数要求;(2)模拟的碎石路面比较均匀,碎石高度在15~25mm 范围内可调整;(3)被试验车辆的行驶速度在设计范围内(0~40km /h)可以调整;(4)扭曲路面的扭曲高度在设计范围内(80~100mm )可以调整;(5)搓板路的波距在500~800mm 范围内,波高在25~500m m 可以调整(如图1所示);(6)要求平均连续无故障工作时间;(7)控制参数可根据被试验车辆的要求在控制中心计算机上修改和调整,控制软件操作简单、美观;(8)试验中应保障人员、车辆

和设备的安全。

图1 汽车试验场搓板路面照片

2 试验台架设计与分析

211 重要参数计算21111 滚筒直径d

设搓板路的波距为L w ,在滚筒外园上布置/凸缘0的个数为p ,使用双滚筒,只在主动滚筒上布置/凸缘0,则滚筒的基本直径计算如下:

d =p L w /P

(1)

对于模拟比较均匀的碎石路的石子距滚筒基本表面平均高度取20mm,在滚筒的外圆上均匀布置。在滚筒上安装相应的/凸缘0和多个高度为15~

25mm 的/碎石0,滚筒的等效直径变大了,取其

/碎石0的平均高度20m m 的一半作为滚筒由于/凸缘0和/碎石0而增加的半径,因此,滚筒的等效平均直径d s 为:

d s =d +20

(2)

根据滚筒等效直径,使用下式校核模拟搓板路

的/凸缘0波距,应在500~800mm 范围内。

L w =P d s /p

(3)

21112 滚筒长度l

根据被试验车辆的轮距数据,计算滚筒的最小长度公式如下:

l m in =

B m ax -B m in

2

+w max +D mi n (4)式中,l m i n :滚筒的最小长度(mm);B min :被试车辆最

小轮距(m m );B m ax :被试车辆最大轮距(m m );w max :被试验车辆中的最宽车辆轮胎宽度值(mm );D m i n :最宽轮胎的被试车辆在试验台上,轮胎两侧的滚筒剩余空长度之和(m m);

试验台架可以适应多种被试验车型的轮距,且有一定的余量。

21113 台架左右滚筒内边之间的距离B i

为了在试验台架中间布置一定的装备或零部件,需要计算台架左右滚筒内边之间的距离B i ,其计算公式如式(5)所示。

B i =B m i n -w max -D min

(5)

图2 车轮在滚筒上的安装位置图

21114 滚筒安装中心距离、安置角和产生的附着系数如图2所示,根据被试验车型参数,设计滚筒安装中心距L c 、车轮安置角A 和产生的附着系数U ,计算公式如式(6)、(7)、(8)所示。

L c =(D +d )sin A (6) A =sin -1(L c D +d

)

(7) U [tg A

(8)2

西华大学学报#自然科学版2005年