一种车辆轮胎阻尼试验装置及分析方法
【专利摘要】本发明涉及车辆轮胎【技术领域】，特别是一种车辆轮胎阻尼试验装置及分析方法，包括牵引装置和拖引装置，其特征在于：在牵引装置中包括牵引车、计算机分析系统，所述计算机分析系统安装在牵引车上，其中，计算机分析系统包括信号放大器、滤波器、A/D转换器、计算机；在拖引装置中包括振动加速度传感器、路面计、待测轮胎、载物板、车桥、配重块，所述载物板与牵引车相连，与车桥连接为一体；所述振动加速度传感器与信号放大器相连；所述路面计与信号放大器相连；所述待测轮胎安装在车桥上；所述配重块固定于载物板几何中心位置处。本发明结构简单，能够快速、准确地对车辆轮胎的阻尼进行分析，有利于提高车辆的行驶平顺性及乘坐舒适性。
【专利说明】一种车辆轮胎阻尼试验装置及分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及车辆轮胎【技术领域】，特别是一种车辆轮胎阻尼试验装置及分析方法。
【背景技术】
[0002] 轮胎阻尼对车辆行驶平顺性及乘坐舒适性具有重要影响，准确地获得车辆轮胎的 阻尼，是研究车辆振动特性的基础，也是车辆研发人员关注的课题之一。然而，由于车辆轮 胎的阻尼系数主要由轮胎材料的阻尼特性和充气压力决定的，其阻尼的分析非常复杂。据 所查阅资料可知，尽管国、内外许多专家给出了相关轮胎阻尼分析的试验台，但其实验装置 庞大，结构复杂，分析确定过程复杂。因而，先前对于车辆悬架系统的设计，很多国内、外车 辆工程方面的专家只好采用简化的物理模型进行分析，即只考虑轮胎刚度，而忽略其阻尼 的影响，因此只能对悬架系统进行近似的设计。随着汽车行业的快速发展，目前悬架系统的 设计方法，不能满足车辆发展及乘坐舒适性的设计要求。为了提高车辆的行驶平顺性及乘 坐舒适性，因此，必须设计一种能够简单、快速、可靠地确定车辆轮胎阻尼的试验装置及分 析方法。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于解决上述问题，提供一种能够简单、快速、可靠地确定轮胎阻尼 的车辆轮胎阻尼试验装置及分析方法。本发明的具体技术方案如下：
[0004] 一种车辆轮胎阻尼试验装置及分析方法，包括牵引装置和拖引装置，其特征在于： 在牵引装置中包括牵引车、计算机分析系统，所述计算机分析系统安装在牵引车上，其中， 计算机分析系统包括信号放大器、滤波器、A/D转换器、计算机，所述信号放大器、滤波器、A/ D转换器、计算机依次顺序连接；在拖引装置中包括振动加速度传感器、路面计、待测轮胎、 载物板、车桥、配重块，所述载物板与牵引车相连，与车桥连接为一体；所述振动加速度传感 器与信号放大器相连，安装在待测轮胎所处位置处的载物板上；所述路面计与信号放大器 相连，安装在载物板几何中心位置处的下板面上；所述待测轮胎安装在车桥上；所述配重 块固定于载物板的几何中心位置处；其中，所述待测轮胎，包括四个，其类型及型号相同； 所述配重块用于测试车辆轮胎在不同承载质量下所具有的阻尼。
[0005] 所述一种车辆轮胎阻尼试验装置及分析方法的试验分析方法，其技术方案的具体 步骤如下：
[0006] (1)将四个待测轮胎安装在车桥上；根据轮胎承载的质量在载物板上加载相应配 重块；启动牵引车，使车辆轮胎阻尼试验装置在一定路面工况环境下行驶；
[0007] (2)利用所述试验装置中的振动加速度传感器、计算机分析系统，测量并采集得到 在某行驶工况下各待测轮胎所处位置处的载物板的垂直振动加速度信号；利用所述试验装 置中的路面计、计算机分析系统，测量并采集得到在相同测试时间段内的路面不平度信号； 采集振动加速度信号及路面不平度信号的时间长度为{〇，T} = {[0，〖1]+[^1']}，其中，前 一时间段[0，tj的振动加速度信号及路面不平度信号用于轮胎阻尼参数的辨识，后一时间 段[tpT]的振动加速度信号及路面不平度信号用于对阻尼参数辨识结果的仿真验证；
[0008] (3)将各待测轮胎的阻尼视为等效线性阻尼，即待辨识的轮胎阻尼Q，其中，i = 1，2, 3, 4 ;利用车辆轮胎的刚度Kt，拖引装置质量的1/4,即m，构建1/4车辆轮胎系统的单质 量垂向振动模型；
[0009] (4)根据步骤（3)中所构建的1/4车辆轮胎系统的单质量垂向振动模型，利用计算 机中的Matlab/Simulink仿真软件，建立车辆轮胎系统的仿真模型，以在前一时间段[0, tj 所测得的路面不平度信号作为输入信号，对各待测轮胎所处位置处的载物板的垂直振动加 权加速度均方根值进行仿真，其中，在不同频率下的加权值为
[0010]
【权利要求】
1. 一种车辆轮胎阻尼试验装置及分析方法，包括牵引装置和拖引装置，其特征在于： 在牵引装置中包括牵引车（1)、计算机分析系统（2)，所述计算机分析系统（2)安装在牵引 车（1)上，其中，计算机分析系统（2)包括信号放大器（16)、滤波器（17)、A/D转换器（18)、 计算机（19)，所述信号放大器（16)、滤波器（17)、A/D转换器（18)、计算机（19)依次顺序 连接；在拖引装置中包括待测轮胎（3) (5) (11) (13)、振动加速度传感器（4) (6) (10) (15)、 配重块（7)、路面计（8)、载物板（9)、车桥（12) (14)，所述载物板（9)与牵引车⑴相连，与 车桥（12)，车桥（14)连接为一体；所述振动加速度传感器⑷与信号放大器（16)相连，安 装在待测轮胎（3)所处位置处的载物板（9)上；所述振动加速度传感器（6)与信号放大器 (16)相连，安装在待测轮胎（5)所处位置处的载物板（9)上；所述振动加速度传感器（10) 与信号放大器（16)相连，安装在待测轮胎（11)所处位置处的载物板（9)上；所述振动加 速度传感器（15)与信号放大器（16)相连，安装在待测轮胎（13)所处位置处的载物板（9) 上；所述路面计（8)与信号放大器（16)相连，安装在载物板（9)的几何中心位置处的下板 面上；所述待测轮胎（3)及待测轮胎（13)安装在车桥（14)上；所述待测轮胎（5)及待测轮 胎（11)安装在车桥（12)上；所述配重块（7)固定于载物板（9)的几何中心位置处；其中， 所述待测轮胎（3) (5) (11) (13)的类型及型号相同。
2. 根据权利要求1所述的一种车辆轮胎阻尼试验装置及分析方法，其特征在于：所述 配重块（7)用于测试车辆轮胎在不同承载质量下所具有的阻尼。
3. 根据权利要求1所述的一种车辆轮胎阻尼试验装置及分析方法，其试验分析方法技 术方案的具体步骤如下： (1) 将四个待测轮胎安装在车桥上；根据轮胎承载的质量在载物板上加载相应配重 块；启动牵引车，使车辆轮胎阻尼试验装置在一定路面工况环境下行驶； (2) 利用所述试验装置中的振动加速度传感器、计算机分析系统，测量并采集得到在某 行驶工况下各待测轮胎所处位置处的载物板的垂直振动加速度信号；利用所述试验装置中 的路面计、计算机分析系统，测量并采集得到在相同测试时间段内的路面不平度信号；采集 振动加速度信号及路面不平度信号的时间长度为{〇，T} = {[0，〖1] + [^1']}，其中，前一时 间段[0，tJ的振动加速度信号及路面不平度信号用于轮胎阻尼参数的辨识，后一时间段 [kT]的振动加速度信号及路面不平度信号用于对阻尼参数辨识结果的仿真验证； (3) 将各待测轮胎的阻尼视为等效线性阻尼，即待辨识的轮胎阻尼Ci,其中，i= 1，2, 3, 4 ;利用车辆轮胎的刚度Kt，拖引装置质量的1/4,即m，构建1/4车辆轮胎系统的单质 量垂向振动模型； (4) 根据步骤（3)中所构建的1/4车辆轮胎系统的单质量垂向振动模型，利用计算机中 的Matlab/Simulink仿真软件，建立车辆轮胎系统的仿真模型，以在前一时间段[0，tj所 测得的路面不平度信号作为输入信号，对各待测轮胎所处位置处的载物板的垂直振动加权 加速度均方根值进行仿真，其中，在不同频率下的加权值为
(5) 以车辆轮胎阻尼Ci作为优化辨识变量，利用在前一时间段[0，tj仿真所得到的各 待测轮胎所处位置处的载物板的垂向振动加权加速度均方根值'其中i= 1，2, 3, 4， 与试验所测得的各待测轮胎所处位置处的载物板的垂向振动加权加速度均方根值士 其中i= 1，2, 3, 4,建立车辆轮胎阻尼参数辨识的目标函数（Ji)Hiin,其中i= 1，2, 3, 4,即
(6) 根据步骤（5)中所建立的车辆轮胎阻尼参数辨识的目标函数，利用优化算法求参 数辨识目标函数的最小值，此时所对应的优化变量即为辨识所得到的四个待测轮胎的阻 尼，即Ci ; (7) 根据步骤（6)中辨识所得到的四个待测轮胎的阻尼Ci，确定单个车辆轮胎的阻尼 Ct，即
(8) 根据步骤（7)中所确定的车辆轮胎的阻尼Ct，以在后一时间段[tpT]内所测得的 路面不平度信号作为输入信号，对各待测轮胎所处位置处的载物板的垂直振动加权加速度 值进行仿真计算，并与在该时间段内所测得的各待测轮胎所处位置处的载物板的垂直振动 加权加速度值进行比较，从而对车辆轮胎阻尼参数的辨识结果进行验证。
【文档编号】G01M17/02GK104266849SQ201410572795
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】周长城, 于曰伟 申请人:山东理工大学