一种汽车悬架性能测试系统及方法与流程

本发明涉及汽车测试，具体而言，涉及一种汽车悬架性能测试系统及方法。

背景技术：

1、悬架是现代汽车的总成之一，是将车架和车桥相连接的一种装置，具有缓和不平波动路面传给车架的冲击力，并衰减由此引起的振动。悬架k&c特性测试台是专门用来测量悬架k&c特性的试验设备，主要考察在运动及力加载下车轮定位参数的变化规律。由于国产设备测试精度、可靠性、功能、自动化程度等方面仍存在不足，该类设备目前主要依赖于进口，而进口设备的价格高昂，造成了更高的测试成本。

2、即使进口的传统测试台仍采用静态台架测试的方法，通过将车身或车轮固定在测试台架上，存在的问题如下：

3、1、结构复杂，主要是需要通过主动产生驱动力，并对车辆部分结构进行夹紧，使悬架相对车身运动，且需要克服悬架本身的各项刚度，对驱动力要求大，特别质量大的车辆；同时还需要复杂的控制、测试系统保证驱动运动、驱动力达到目标；原因为其原理是台架模拟试验，需要通过驱动模拟汽车行驶工况下的悬架运动及受力状态；

4、2、测试空间及时间受限，由于台架固定，需要进行转运，在空间便利性及时间效率上受到制约；

5、3、测试结果不能直接反应汽车行驶状态下的悬架性能参数，需求对测量参数进行复杂的处理，无法实现对悬架性能进行更精确的设计；原因为现有测试方法为基于整车行驶工况分解出悬架的各种单一运动或受力状态，如：悬架垂直跳动、侧倾运动、转向运动、侧向受力等，而实际车辆行驶时悬架常处于多种单一运动和受力的复合状态，如：车辆转向时，悬架处于转向运动、侧倾运动、侧向受力等多种状态的综合作用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种汽车悬架性能测试系统及方法，通过在待测车辆上设置gps/ins测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置、悬架垂向位移测量装置，进行实车道路实验，降低了测试成本的同时提高了测试效率，可以与整车稳操、舒适性测试同步开展。

2、本发明通过以下技术方案实现：一种汽车悬架性能测试系统，所述系统至少包括一个gps/ins测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置、悬架垂向位移测量装置以及数据采集处理终端；其中，

3、所述gps/ins测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置以及悬架垂向位移测量装置均与被测车辆相连接，所述数据采集处理终端分别与gps/ins测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置以及悬架垂向位移测量装置点连接。

4、根据一种优选实施方式，所述gps/ins测量装置用于测量被测车辆的动态侧倾角和俯仰角、被测车辆的行驶轨迹和侧向加速度，并将所述动态侧倾角和俯仰角、被测车辆的行驶轨迹和侧向加速度数据上传至数据采集处理终端；

5、所述方向盘转角测量装置用于测量被测车辆的方向盘转角，并将所述方向盘转角数据上传至数据采集处理终端；

6、所述方向盘力矩测量装置用于测量被测车辆的方向盘力矩，并将所述方向盘力矩数据上传至数据采集处理终端；

7、所述六轴陀螺仪测量装置用于测量被测车辆车轮前束、外倾角以及转动角三个方向的角度，并将所述三个方向的角度数据上传至数据采集处理终端；

8、所述悬架侧纵向位移测量装置用于测量被测车辆的转向节相对于车身侧向、纵向两个方向的位移，并将所述两个方向的位移数据上传至数据采集处理终端；

9、所述悬架垂向位移测量装置用于测量被测车辆轮心垂向位移变化，并将所述轮心垂向位移变化数据上传至数据采集处理终端；

10、所述数据采集处理终端基于接收到的动态侧倾角和俯仰角、被测车辆的行驶轨迹和侧向加速度数据、方向盘转角数据、方向盘力矩数据、车轮前束、外倾角以及转动角数据、转向节相对于车身侧向、纵向两个方向的位移数据、轮心垂向位移变化分析所述被测车辆的悬架动态运动学性能，并生成对应的性能曲线。

11、根据一种优选实施方式，所述gps/ins测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置以及悬架垂向位移测量装置在被测车辆实际运动期间测量对应数据。

12、根据一种优选实施方式，所述悬架侧纵向位移测量装置采用3d霍尔传感器。

13、本发明还提供一种基于上述所述汽车悬架性能测试系统进行汽车悬架性能测试的方法，包括如下步骤：

14、将至少一个所述gps/ins测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置以及悬架垂向位移测量装置安装于被测车辆；

15、在标准测试环境及载荷状态下，进行各装置初始校准；

16、基于测试需求选取工况进行单一测试或组合测试，获取各测试工况下测试数据，并将测试数据实时上传至数据采集处理终端；

17、数据采集处理终端接收实时上传的数据并进行预处理，基于预处理后的数据进行参数解算，基于解算的参数结果输出各测试工况下的性能曲线。

18、根据一种优选实施方式，所述工况包括但不限于单一运动稳态工况、复合运动稳态工况以及瞬态工况。

19、根据一种优选实施方式，所述预处理包括：对数据进行低通滤波以及异常处理。

20、根据一种优选实施方式，所述参数解算包括：基于车轮前束、车轮外倾角、车轮转动角以及多体动力学计算主销定位参数，表达式如下：

21、

22、

23、

24、

25、

26、

27、上式中，τ表示主销后倾角，δ表示车轮转向角，σ表示主销内倾角，rσ表示主销偏移距，rτ表示主销后倾距，ra表示主销侧向偏移距，nτ表示主销纵向偏移距，γl、γr分别表示车轮左转、右转车轮外倾角，θcl、θcr分别表示车轮左转、右转车轮转动角，kxl、kxr分别表示车轮左转、右转后名义印迹中心横向位移，kyl、kyr分别表示车轮左转、右转后名义印迹中心侧向位移，wxl、wxr分别表示车轮左转、右转后轮心纵向位移，wyl、wyr分别表示车轮左转、右转后轮心侧向位移。

28、根据一种优选实施方式，所述单一运动稳态工况包含直线匀速、原地转向、直线均匀缓慢加速或制动；

29、所述复合运动稳态工况包含定转角缓慢加速度到极限、定车速缓慢转向到指定侧向加速度、不同车速下的正弦转向输入；

30、所述瞬态工况包含不同车速、不同输入频率下的正弦转向输入、不同车速下的角阶跃输入、不同车速下的角脉冲输入、蛇形绕桩及移线。

31、根据一种优选实施方式，所述基于解算的参数结果输出各测试工况下的性能曲线，包括：

32、根据待测车辆处于直线匀速的单一运动稳态工况确定车轮前束－悬架垂向位移变化关系曲线、车轮外倾角－悬架垂向位移变化关系曲线、车轮转动角－悬架垂向位移变化关系曲线、悬架侧向位移－悬架垂向位移变化关系曲线、悬架纵向位移－悬架垂向位移变化关系曲线；

33、根据待测车辆处于原地转向的单一运动稳态工况确定车轮转动角－方向盘转角关系曲线、车轮外倾角－方向盘转角关系曲线、方向盘力矩－方向盘转角关系曲线、主销参数－方向盘转角关系曲线；

34、根据待测车辆处于直线均匀缓慢加速或制动的单一运动稳态工况确定车轮前束－纵向加速度关系曲线、车轮外倾角－纵向加速度关系曲线、车轮转动角－纵向加速度关系曲线、悬架测量位移－纵向加速度关系曲线、悬架纵向位移－纵向加速度关系曲线、悬架垂向位移－纵向加速度关系曲线；

35、根据待测车辆处于定转角缓慢加速度到极限、定车速缓慢转向到指定侧向加速度、不同车速下的正弦转向输入的复合运动稳态工况确定车轮前束－侧向加速度关系曲线、车轮外倾角－侧向加速度关系曲线、车轮转动角－侧向加速度关系曲线、轮心侧向位移－侧向加速度关系曲线、轮心纵向位移－侧向加速度关系曲线；

36、通过对方向盘转角、侧向加速度惯性引起的力，方向盘力矩的输入进行解耦确定车轮前束－车身侧倾角关系曲线、车轮外倾角－车身侧倾角关系曲线、车轮转动角－车身侧倾角关系曲线、侧倾中心高度－车身侧倾角关系曲线、侧倾中心横向偏移－车身侧倾角关系曲线。

37、本发明实施例一种汽车悬架性能测试系统及方法的技术方案至少具有如下优点和有益效果：本发明通过在待测车辆上设置gps/ins测量装置、方向盘转角测量装置、方向盘力矩测量装置、六轴陀螺仪测量装置、悬架侧纵向位移测量装置、悬架垂向位移测量装置，进行实车道路实验，降低了测试成本的同时提高了测试效率，可以与整车稳操、舒适性测试同步开展；此外，相较于台架式k&c特性实验平台只能测量静态悬架的参数，本系统还可以获取车辆动态及整车形式工况下的悬架参数，在数据完整性方面具有明显的优势，可帮助测试者更快、更省、更完整、精确及方便的进行车辆悬架性能的开发及结构优化设计，最终提高相应的整车性能。