本发明涉及一种车辆钢板弹簧动刚度测定方法，属于汽车悬架技术领域。
背景技术：
钢板弹簧是汽车悬架中的一种弹性元件，由于其结构简单，维修保养方便，制造成本低且可兼作导向机构等特点，在商用车中广泛应用。钢板弹簧悬架系统中，簧上共振频率以及基于此匹配的减振器参数是影响车辆平顺性的重要因素，其中，簧上共振频率受到钢板弹簧动态刚度的影响，但是受摩擦的影响，钢板弹簧在车辆行驶时所表现出的动态刚度往往大于设计刚度，特别是多片簧车型或某些润滑较差的少片簧车型，其动刚度可能数倍于设计刚度，因此，若基于钢板弹簧的设计刚度对悬架系统进行动态特性设计会出现较大的偏差，最终使车辆的平顺性变差。
目前，国内外学者通过试验研究了钢板弹簧摩擦的影响，指出轴荷与振幅是影响动刚度的因素，同一架钢板弹簧在不同的轴荷、路面激励、轮胎激励下动刚度都可能不同。因此，若通过台架加载、卸载曲线测定的设计刚度预测悬架系统动态特性，可能因摩擦的影响导致较大偏差；或者，通过台架模拟簧上共振工况测定其动态刚度则试验过程繁琐，周期长，试验过程中需要拆卸钢板弹簧，费时费力。因此，如何获取簧上共振时钢板弹簧的动刚度成为悬架系统动态特性设计中亟需解决的问题。
技术实现要素：
为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种车辆钢板弹簧动刚度测定方法，通过车辆行驶工况测定簧上共振频率，基于簧上共振频率以及簧下、簧上质量，轮胎刚度等参数反求钢板弹簧动刚度，可准确、高效地测定簧上共振时钢板弹簧动刚度。
本发明的技术方案如下：一种车辆钢板弹簧动刚度测定方法，主要包括以下步骤：
步骤一，在簧下车桥部位与簧上车架部位布置加速度传感器后将车辆驶入测试道路；
步骤二，进行行驶工况测试，将加速度传感器测得的加速度信号进行频域变换，基于频谱识别簧上共振现象，记录簧上共振频率fi；
步骤三，根据簧上共振频率fi、簧下质量m1、簧上质量m2和轮胎刚度kt计算求得簧上共振时钢板弹簧动刚度k，计算公式为，
本发明的技术方案还包括：所述步骤三中簧上共振频率取平均值进行计算，记为平均共振频率fe，簧上共振时钢板弹簧动刚度k的计算公式为，
本发明的技术方案还包括：所述平均共振频率fe的获取方法为，
第一步，当车辆在行驶工况测试时，基于频谱识别簧上共振现象，记录簧上共振时的转速特性参数；
第二步，基于转速特性参数进行n轮匀速测试，其中n取值2-100，记录每轮测试的簧上共振频率为fi，其中i＝1，2，3…，n；
第三步，对n个簧上共振频率进行平均，得平均共振频率
本发明的技术方案还包括：所述第二步中匀速测试的测试道路为同一方向的同一路段。
本发明的技术方案还包括：所述第一步中的转速特性参数是车速、某档下发动机转速、某档下传动轴转速中的一个。
本发明的技术方案还包括：所述步骤一中加速度传感器的测量方向与地面垂直。
本发明的技术方案还包括：所述步骤二中行驶工况是加速工况、滑行工况中的一种。
本发明的技术方案还包括：所述步骤二中当安装在簧下车桥部位和簧上车架部位的加速度传感器测量值频域变换后幅频值在同一频率同时出现局部最大值且簧上幅值大于簧下幅值且相频值在该同一频率下相等时，可识别为簧上共振现象，该同一频率记录为簧上共振频率fi。
本发明的技术方案还包括：所述步骤一中的测试道路是高等级公路平直段。
本发明的有益效果是：本方法基于簧上共振工况测定钢板弹簧动刚度，通过在簧下车桥部位与簧上车架部位放置加速度传感器，利用车辆行驶工况测定簧上共振频率，之后再基于簧上共振频率以及簧下、簧上质量，轮胎刚度等参数反求钢板弹簧动刚度，试验结果中体现了摩擦对动刚度的影响效应，较加载、卸载试验测定刚度的方法更加精确，并且，无需拆卸钢板弹簧、无需台架试验，可更加高效地测定钢板弹簧动刚度。
附图说明
图1是本发明的测定方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
本发明的车辆钢板弹簧动刚度测定方法，在簧下车桥部位与簧上车架部位放置加速度传感器，通过车辆行驶工况测定簧上共振频率，基于簧上共振频率以及簧下、簧上质量，轮胎刚度等参数反求钢板弹簧动刚度，可快速准确地测定簧上共振时钢板弹簧动刚度，为钢板弹簧的设计进行指导与验证。
本发明的实施例一：
以卡车前悬采用钢板弹簧悬架系统为例。
其中，簧下质量m1＝369.61kg，簧上质量m2＝1675.39kg，两侧轮胎总刚度kt＝960n/mm。测定步骤如下：
步骤一：在前悬簧下车桥部位与簧上车架部位布置单向加速度传感器，并且该加速度传感器的测量方向与地面垂直，以便于利用垂向数据的变化来判断是否出现共振。选取郊区某高等级公路平直段为测试道路，即，尽量选用无拐弯、斜坡的路段进行测试。为了提高测定数据的准确度，减少外部测试条件对测定数据的不利影响，可将选取的测试道路条件控制在路面坡度小于1％，不平度均匀无突变，测试时路面干燥。
步骤二：采用加速工况进行测试，4档传动轴转速约960rpm时车桥测点与车架测点垂直地面方向幅频值出现局部峰值且车架测点大于车桥测点，相频值相等，此为前悬簧上共振状态，此时对应频率fi＝2.870hz即为簧上共振频率。
步骤三：将簧上共振频率fi＝2.870hz，簧下质量m1＝369.61kg，簧上质量m2＝1675.39kg，轮胎刚度kt＝960n/mm带入计算公式：
反求钢板弹簧动刚度k＝776n/mm。
本发明的实施例二，选用的悬架系统与实施例一相同，不同的是对共振频率进行了多次试验取平均值进行计算，以提高测定结果的准确度。如图1所示，具体测定步骤如下：
步骤一：在前悬簧下车桥部位与簧上车架部位布置单向加速度传感器，选取郊区某高等级公路平直段为测试道路，路面坡度小于1％，不平度均匀无突变，测试时路面干燥。
步骤二：以4档时的传动轴转速为特性参数，采用加速工况进行测试，4档传动轴转速约960rpm时车桥测点与车架测点垂直地面方向幅频值出现局部峰值且车架测点大于车桥测点，相频值相等，为前悬簧上共振。
步骤三：保持车辆4档传动轴转速960rpm工况进行10组匀速测试，每轮测试均在道路的同一方向、同一段路段进行，以确保测定数据的准确性。基于频谱识别簧上共振频率f1＝2.872hz，f2＝2.876hz，f3＝2.889hz,f4＝2.884hz，f5＝2.875hz，f6＝2.864hz,f7＝2.867hz，f8＝2.879hz，f9＝2.866hz，f10＝2.891hz。
步骤四：将10个簧上共振频率带入计算公式：
计算平均共振频率fe＝2.876hz。
步骤五：将平均共振频率fe＝2.876hz，簧下质量m1＝369.61kg，簧上质量m2＝1675.39kg，轮胎刚度kt＝960n/mm带入计算公式：
反求钢板弹簧动刚度k＝786n/mm。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡在本发明的精神和原则之内所做任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。