一种铰接系统试验方法、系统、介质及设备技术方案

本发明专利技术公开了一种铰接系统试验方法、系统、介质及设备，此方法包括步骤：建立动态虚拟试验台架；其中动态虚拟试验台架包括V1、V2车辆车体动力学模型和铰接系统动力学模型；失效铰接系统中与阻尼特性相关的子系统，建立V1车与大地之间的固定副，建立V2车与大地之间绕x轴或y轴或z轴的旋转副，并在该旋转副上施加力矩，并失效其它旋转副，计算铰接系统等效刚度；失效铰接系统中所有与刚度特性相关的子系统，保持V1车与大地之间的固定副，激活V2车与大地之间绕x轴或y轴或z轴的旋转副，在该旋转副上施加力矩，并失效其它旋转副，计算铰接系统等效阻尼。本发明专利技术具有成本低、通用性好、测试周期短、操作简便且测试精度高等优点。操作简便且测试精度高等优点。操作简便且测试精度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种铰接系统试验方法、系统、介质及设备


[0001]本专利技术主要涉及车辆铰接系统
，具体涉及一种铰接系统试验方法、系统、介质及设备。

技术介绍

[0002]随着社会对绿色出行需求的提升，公交运输的重要性日益凸显。其中，铰接式客车由于其载客量大、运行灵活，在国内外得到推广应用，如智轨电车就是一种铰接式客运车辆。铰接式客车一般由多节车通过铰接系统连接而成。铰接系统分为前后架和转盘轴承，其中前、后架和前后车体分别通过橡胶衬套连接，使车体之间能够实现一定角度的俯仰、侧倾运动；前后架之间通过转盘轴和阻尼器连接，使得前后车体之间能够实现一定角度的横摆运动。
[0003]针对铰接系统三向扭转刚度和阻尼(俯仰、横摆、侧倾)的测试对车辆动力学研究至关重要，因为通过主流商业仿真软件如TruckSim或者通过MATLAB等建立铰接式车辆整车动力学模型的时候，铰接系统等效刚度和阻尼是必不可少的建模参数，如图1所示。同时铰接系统扭转刚度、阻尼对车辆动力学响应尤其是横向动力学响应有重要影响，然而目前鲜有文献或专利公开介绍该系统等效特性(刚度和阻尼)的测试设备、方法及相应测试结果。
[0004]目前有专利文献“一种用于客车铰接系统的试验装置及其控制方法”公开了一种用于客车铰接系统的试验装置及其控制方法，由转弯平台、俯仰平台、固定平台及扭转油缸、俯仰油缸、转弯油缸等组成，此机构实现了客车铰接系统转弯、扭转、俯仰三个运动的解耦控制。综合运用了机械机构、液压传动和控制、电气控制、计算机测控等技术，实现了客车铰接系统的各种试验方案。然而，上述技术方案存在的问题有：
[0005](1)上述技术方案需要设计和制作相关试验台架，结构复杂，周期长，代价高；同一个试验台架可能无法针对不同类型的客车铰接系统进行测试；
[0006](2)上述技术方案将测试驱动直接加载在铰接系统本身结构上，不足以测出铰接系统作为铰接车辆子系统的等效刚度、阻尼特性；
[0007](3)上述技术方案描述的是只有一个俯仰轴的测试工况，对于双俯仰轴的铰接系统(如图2中A、B轴)，现有测试方法不足以测出系统等效刚度、阻尼特性。
[0008]另外，也有现有技术详细描述了铰接系统的结构原理，并示意性给出了铰接系统的相关刚度特性，但是并没有给出具体的测试方法。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种成本低、测试周期短、通用性强、操作简便且测试精度高的铰接系统试验方法、系统、介质及设备。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0011]一种铰接系统试验方法，包括步骤：
[0012]建立动态虚拟试验台架；其中动态虚拟试验台架包括V1车辆、V2车辆车体动力学模型和铰接系统动力学模型；
[0013]失效铰接系统中所有与阻尼特性相关的子系统，使其在虚拟试验台架中不起作用；建立并保持V1车与大地之间的固定副，建立并保持V2车与大地之间绕x轴或y轴或z轴的旋转副，并在该旋转副上施加力矩，并失效其它旋转副，计算铰接系统等效刚度；
[0014]失效铰接系统中所有与刚度特性相关的子系统，使其在虚拟试验台架中不起作用；保持V1车与大地之间的固定副，激活V2车与大地之间绕x轴或y轴或z轴的旋转副，在该旋转副上施加力矩，并失效其它旋转副，计算铰接系统等效阻尼；
[0015]基于铰接系统等效刚度和铰接系统等效阻尼，对铰接系统进行试验。
[0016]优选地，建立动态虚拟试验台架的具体步骤为：
[0017]1.1)建立V1车辆、V2车辆的车体动力学模型；
[0018]1.2)建立铰接系统动力学模型，该模型包含了对其刚度、阻尼特性产生影响的所有子系统动力学模型；
[0019]1.3)通过弹性元件建立铰接系统前架、后架和V1、V2车体之间的柔性连接；
[0020]1.4)测量实际橡胶衬套的刚度特性，更新到铰接系统动力学模型中弹性元件的属性文件；测量实际阻尼器阀系结构的流量特性，更新到铰接系统动力学模型中阻尼元件的属性文件；
[0021]1.5)建立最终的动态虚拟试验台架。
[0022]优选地，所述铰接系统等效刚度包括等效俯仰刚度、等效横摆刚度或等效侧倾刚度中的一个或多个。
[0023]优选地，得到等效俯仰刚度的过程为：
[0024]失效铰接系统中所有与阻尼特性相关的子系统，使其在虚拟试验台架中不起作用；
[0025]建立V1车与大地之间的固定副，位于V1车的质心处c.p.1；
[0026]建立V2车与大地之间绕y轴的旋转副，位于V2车的质心处c.p.2，在该旋转副上缓慢施加俯仰力矩M
y
，使得V2车产生俯仰角α，则等效俯仰刚度计算公式为：K
pitch
＝M
y
/α。
[0027]优选地，得到等效横摆刚度的过程为：保持V1车与大地之间的固定副，失效V2车与大地之间绕y轴的旋转副,同时在V2车的质心处c.p.2建立V2车与大地之间绕z轴的旋转副，在该旋转副上缓慢施加横摆力矩M
z
，使得V2车产生横摆角β，则等效横摆刚度计算公式为：K
yaw
＝M
z
/β。
[0028]优选地，得到等效侧倾刚度的过程为：保持V1车与大地之间的固定副，失效V2车与大地之间绕y轴、z轴的旋转副,同时在V2车的质心处c.p.2建立V2车与大地之间绕x轴的旋转副，在该旋转副上缓慢施加侧倾力矩M
x
，使得V2车产生侧倾角γ，则等效侧倾刚度计算公式为：K
roll
＝M
x
/γ。
[0029]优选地，所述铰接系统等效阻尼包括等效俯仰阻尼、等效横摆阻尼或等效侧倾阻尼中的一种或多种。
[0030]优选地，得到等效俯仰阻尼的过程为：
[0031]失效铰接系统中所有与刚度特性相关的子系统，使其在虚拟试验台架中不起作用；
[0032]建立并保持V1车与大地之间的固定副，激活V2车与大地之间绕y轴的旋转副，失效其他运动副，在该旋转副上以一定速度施加俯仰力矩M
y
，使得V2车产生俯仰角α，则等效俯仰阻尼计算公式为：
[0033]优选地，得到等效横摆阻尼的过程为：保持V1车与大地之间的固定副，激活V2车与大地之间绕z轴的旋转副，失效其他运动副，在该旋转副上以一定速度施加横摆力矩M
z
，使得V2车产生横摆角β，则等效横摆阻尼计算公式为：
[0034]优选地，得到等效侧倾阻尼的过程为：保持V1车与大地之间的固定副，激活V2车与大地之间绕x轴的旋转副，失效其他运动副，在该旋转副上以一定速度施加侧倾力矩M
x
，使得V2车产生横摆角γ，则等效侧倾阻尼计算公式为：
[0035]本专利技术还公开了一种铰接系统等效刚度和阻尼的计算系统，包括：
[0036]建立模块，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铰接系统试验方法，其特征在于，包括步骤：建立动态虚拟试验台架；其中动态虚拟试验台架包括V1车辆、V2车辆车体动力学模型和V1车辆与V2车辆之间的铰接系统动力学模型；失效铰接系统中所有与阻尼特性相关的子系统，使其在虚拟试验台架中不起作用；建立并保持V1车与大地之间的固定副，建立并保持V2车与大地之间绕x轴或y轴或z轴的旋转副，并在该旋转副上施加力矩，并失效其它旋转副，计算铰接系统等效刚度；失效铰接系统中所有与刚度特性相关的子系统，使其在虚拟试验台架中不起作用；保持V1车与大地之间的固定副，激活V2车与大地之间绕x轴或y轴或z轴的旋转副，在该旋转副上施加力矩，并失效其它旋转副，计算铰接系统等效阻尼；基于铰接系统等效刚度和铰接系统等效阻尼，对铰接系统进行试验。2.根据权利要求1所述的铰接系统试验方法，其特征在于，建立动态虚拟试验台架的具体步骤为：1.1)建立V1车辆、V2车辆的车体动力学模型；1.2)建立铰接系统动力学模型，该模型包含了对其刚度、阻尼特性产生影响的所有子系统动力学模型；1.3)通过弹性元件建立铰接系统前架、后架和V1、V2车体之间的柔性连接；1.4)测量实际橡胶衬套的刚度特性，更新到铰接系统动力学模型中弹性元件的属性文件；测量实际阻尼器阀系结构的流量特性，更新到铰接系统动力学模型中阻尼元件的属性文件；1.5)建立最终的动态虚拟试验台架。3.根据权利要求1所述的铰接系统试验方法，其特征在于，所述铰接系统等效刚度包括等效俯仰刚度、等效横摆刚度或等效侧倾刚度中的一个或多个。4.根据权利要求3所述的铰接系统试验方法，其特征在于，得到等效俯仰刚度的过程为：失效铰接系统中所有与阻尼特性相关的子系统，使其在虚拟试验台架中不起作用；建立V1车与大地之间的固定副，位于V1车的质心处c.p.1；建立V2车与大地之间绕y轴的旋转副，位于V2车的质心处c.p.2，在该旋转副上缓慢施加俯仰力矩M
y
，使得V2车产生俯仰角α，则等效俯仰刚度计算公式为：K
pitch
＝M
y
/α。5.根据权利要求4所述的铰接系统试验方法，其特征在于，得到等效横摆刚度的过程为：保持V1车与大地之间的固定副，失效V2车与大地之间绕y轴的旋转副,同时在V2车的质心处c.p.2建立V2车与大地之间绕z轴的旋转副，在该旋转副上缓慢施加横摆力矩M
z
，使得V2车产生横摆角β，则等效横摆刚度计算公式为：K
yaw
＝M
z
/β。6.根据权利要求5所述的铰接系统试验方法，其特征在于，得到等效侧倾刚度的过程为：保持V1车与大地之间的固定副，失效V2车与大地之间绕y轴、z轴的旋转副,同时在V2车的质心处c.p.2建立V2车与大地之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：张沙，袁希文，胡云卿，黄瑞鹏，张新锐，张乾，胡云浩，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：