路譜驅(qū)動汽車臺架耐久性試驗(yàn)可行性研究

路譜驅(qū)動汽車臺架耐久性試驗(yàn)可行性研究

1試車場耐久性方案規(guī)劃使用四臺路模擬機(jī)對車輛框架的耐久性進(jìn)行測試，首先應(yīng)收集試驗(yàn)車輛在測試臺架上的期望反應(yīng)信號（通常為4個(gè)軸向加速度），然后計(jì)算和模擬實(shí)驗(yàn)路徑，然后對試驗(yàn)臺架進(jìn)行耐久性試驗(yàn)。汽車試驗(yàn)場的耐久性道路是不變的,如果以路面不平度為基礎(chǔ)生成驅(qū)動信號,然后在汽車試驗(yàn)臺架上模擬汽車道路耐久性試驗(yàn)狀態(tài),即可得到各種車型通用的臺架耐久性試驗(yàn)驅(qū)動信號(以下稱路譜驅(qū)動試驗(yàn)),這樣就會大大縮短試驗(yàn)周期、減少試驗(yàn)費(fèi)用。目前尚未有該方面的研究報(bào)道。本文論述了在國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)《中國典型汽車道路譜統(tǒng)計(jì)測量及應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)》課題中進(jìn)行的試車場耐久性道路譜和試驗(yàn)車響應(yīng)信號采集、利用路譜驅(qū)動四柱道路模擬機(jī)進(jìn)行汽車耐久性模擬試驗(yàn)的嘗試。通過對路譜驅(qū)動臺架試驗(yàn)、汽車道路試驗(yàn)及載荷譜驅(qū)動試驗(yàn)的試驗(yàn)車響應(yīng)信號與臺架驅(qū)動信號等比較分析,探討了路譜驅(qū)動臺架耐久性試驗(yàn)的可行性,提出了提高路譜驅(qū)動臺架試驗(yàn)精度的途徑。2試驗(yàn)車響應(yīng)信號比較分析道路譜采集是利用《中國典型汽車道路譜統(tǒng)計(jì)測量及應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)》課題研制的道路譜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(圖1)在某汽車試驗(yàn)場進(jìn)行的,測試道路包括搓板路、比利時(shí)路和魚鱗坑路等典型耐久試驗(yàn)路段,道路譜信號為試驗(yàn)車左、右車輪跡處路面的高程時(shí)間歷程信號汽車臺架耐久性道路模擬試驗(yàn)精度需要通過對道路和臺架試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)車的響應(yīng)信號比較分析確定。響應(yīng)信號為反映汽車底盤和車身耐久性的參數(shù),包括軸頭垂向加速度、車身地板加速度、車輪與車身間的相對位移和懸架的彈簧應(yīng)變等。在路譜采集車上安裝傳感器進(jìn)行試驗(yàn)車響應(yīng)信號采集,圖3為部分傳感器安裝照片。響應(yīng)信號采集與路譜采集同時(shí)進(jìn)行。3試驗(yàn)期望響應(yīng)信號路譜驅(qū)動試驗(yàn)要求試驗(yàn)車車輪垂向位移按照試驗(yàn)車道路行駛時(shí)左、右車輪跡處路面的高程變化運(yùn)動,即將測試的路譜信號作為道路模擬機(jī)2個(gè)前輪作動器的試驗(yàn)期望響應(yīng)信號,2個(gè)后輪作動器試驗(yàn)的期望響應(yīng)信號根據(jù)測試的路譜信號、試驗(yàn)車速和試驗(yàn)車軸距按下式生成:式中,x4平臺試驗(yàn)的動力信號生成對于路譜驅(qū)動試驗(yàn),各試驗(yàn)路段通過5~10次迭代后,期望信號的均方根誤差均達(dá)到5%以下(見圖4),此時(shí)生成了路譜驅(qū)動信號5試驗(yàn)車響應(yīng)信號比較圖5~圖7分別為在比利時(shí)路工況下,路譜驅(qū)動汽車臺架道路模擬試驗(yàn)、道路行駛試驗(yàn)及載荷譜驅(qū)動臺架試驗(yàn)后,試驗(yàn)車響應(yīng)的時(shí)間歷程信號和響應(yīng)信號相對損傷、功率譜密度和穿級計(jì)數(shù)計(jì)算結(jié)果。由于3種道路試驗(yàn)工況響應(yīng)信號的相對關(guān)系相近,因而略去了搓板路和魚鱗坑路的比較。6路譜驅(qū)動試驗(yàn)與試驗(yàn)對試驗(yàn)車響應(yīng)的差別由圖8~圖14可看出,在幅值域,底盤件路譜驅(qū)動試驗(yàn)響應(yīng)信號幅值低于道路試驗(yàn),小幅值信號頻次多于道路試驗(yàn),相對損傷也低于道路試驗(yàn);在頻率域,在頻率為7~15Hz時(shí),道路試驗(yàn)和臺架試驗(yàn)響應(yīng)信號相近,7Hz以下時(shí)道路測試信號能量明顯高于臺架路譜驅(qū)動測試,15Hz以上時(shí)路譜驅(qū)動臺架試驗(yàn)響應(yīng)信號能量高于道路試驗(yàn)。比較臺架道路模擬試驗(yàn)的驅(qū)動信號可知,在幅值域,載荷譜驅(qū)動信號大幅值高于路譜驅(qū)動,路譜驅(qū)動小幅值信號頻次多于載荷譜驅(qū)動;在頻率域,在頻率為4~26Hz時(shí)2種驅(qū)動信號相近,5Hz以下時(shí)載荷譜驅(qū)動信號能量明顯高于路譜驅(qū)動,26Hz以上時(shí)路譜驅(qū)動信號能量高于載荷譜驅(qū)動。從對車輪激勵(lì)看,四柱道路模擬機(jī)作動器與試驗(yàn)車輪胎為平面接觸,以路面高程變化信號直接驅(qū)動作動器不能反映路面對車輪的縱向和側(cè)向撞擊載荷及輪胎的包絡(luò)效應(yīng),這是道路試驗(yàn)與臺架試驗(yàn)對試驗(yàn)車激勵(lì)的主要差別。由以上分析可知,由于路面和試驗(yàn)機(jī)對試驗(yàn)車車輪激勵(lì)的差別,導(dǎo)致了試驗(yàn)車路譜驅(qū)動試驗(yàn)與道路試驗(yàn)的差別,對試驗(yàn)車響應(yīng)的主要差別表現(xiàn)在頻率為5Hz以下道路試驗(yàn)的信號能量明顯高于四柱道路模擬機(jī)路譜驅(qū)動試驗(yàn)。若對臺架試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),使試驗(yàn)系統(tǒng)可以模擬路面對車輪的縱向和側(cè)向撞擊載荷及輪胎的包絡(luò)效應(yīng),必然提高路譜輸入臺架模擬試驗(yàn)精度,但此種改進(jìn)技術(shù)難度極大。但可以對路譜輸入信號進(jìn)行修正研究,增加頻率為5Hz以下的激勵(lì)能量來提高路譜驅(qū)動試驗(yàn)的精度。7道路模擬機(jī)路譜驅(qū)動試驗(yàn)與道路試驗(yàn)系統(tǒng)的差別通過路譜驅(qū)動臺架汽車道路模擬試驗(yàn),并與汽車道路試驗(yàn)和載荷譜驅(qū)動臺架道路模擬試驗(yàn)比較表明:a.四柱道路模擬機(jī)可較好地模擬試車場耐久性道路高程信號。b.由于路面和試驗(yàn)機(jī)對試驗(yàn)車車輪激勵(lì)的差別,導(dǎo)致汽車響應(yīng)四柱道路模擬機(jī)路譜驅(qū)動試驗(yàn)與道路試驗(yàn)存在一定差別。c