可实现动态载荷模拟的多轴车辆实验台架及其工作方法技术

本发明专利技术涉及一种可实现动态载荷模拟的多轴车辆实验台架及其工作方法，包括底盘、数据采集系统、整车控制器和动态载荷调整装置；底盘通过悬架系统、转向系统、制动系统和驱动系统控制整车运动状态与姿态的变化；动态载荷调整装置安装于底盘上，包括上、下两层载荷调节机构，分别驱动其上的配重块沿横向、纵向移动；数据采集系统包括车轮转角、车速、横摆角速度、整车横向加速度和整车纵向加速度传感器；整车控制器根据设定的模拟工况、采集到的整车动力学参数，控制动态载荷调整装置工作，实时调整动态载荷在各车轴与左右轮间的变化。该实验台架可以真实、可靠地模拟动态载荷，扩大了实验台架的工程适用范围，以及其对整车载荷变化的模拟范围。模拟范围。模拟范围。

【技术实现步骤摘要】
可实现动态载荷模拟的多轴车辆实验台架及其工作方法


[0001]本专利技术属于多轴车辆实验装置
，具体涉及一种可实现动态载荷模拟的多轴车辆实验台架及其工作方法。

技术介绍

[0002]重型多轴车辆广泛应用于大型风电设备安装、大型桥梁施工、重型洲际导弹运输和全路面作战越野等众多领域。多轴重型车辆指车轴数在两轴以上的车辆，其具有多轴承载、车架超长的特点，可以提高整车的载重质量，降低单轴的承载质量，及对行驶路面的破坏，保证大型设备的完整运输与安装。然而，多轴重型车辆行驶路况多变，容易引起行驶过程中的垂直载荷变化，影响轮胎力学性能，甚至导致轮胎脱离地面接触，引发严重安全问题。因此，需要对多轴重型车辆行驶过程中载荷引起的车辆动力学变化进行研究。
[0003]近年来，随着重型车辆研究的深入，实验车型的整车试验更贴近真实效果而受到越来越多的公司以及科研机构的关注。然而，由于整车实验系统庞大、实验环境复杂(受季节更替、车辆作用、路面维修等因素影响)，实际使用时难以提供长期、稳定的实验条件。因此，依靠精简可靠的实验台架模拟整车实验技术是目前多轴重型车本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可实现动态载荷模拟的多轴车辆实验台架，其特征在于，包括由悬架系统、转向系统、制动系统、驱动系统以及车架组成的底盘、数据采集系统、整车控制器和动态载荷调整装置；所述底盘通过悬架系统、转向系统、制动系统和驱动系统控制整车运动状态与姿态的变化；所述动态载荷调整装置安装于底盘上，包括分别配设有配重块的上、下两层载荷调节机构，所述配重块用于模拟载荷，上、下两层载荷调节机构分别通过驱动其上的配重块沿横向、纵向移动，调节载荷在底盘上的位置变换；所述数据采集系统包括车轮转角传感器、车速传感器、横摆角速度传感器、整车横向加速度传感器和整车纵向加速度传感器，各传感器分别与整车控制器连接；所述整车控制器根据上位机设定的模拟工况、采集得到的整车动力学参数，输出控制指令控制动态载荷调整装置工作，实时调整动态载荷在各车轴与左右轮间的变化。2.根据权利要求1所述的可实现动态载荷模拟的多轴车辆实验台架，其特征在于，上、下两层载荷调节机构均包括配重块、配重驱动模块和支撑模块，所述支撑模块包括承重盘、滑动导轨和限位装置，所述配重驱动模块包括两个伺服缸、移动盘以及安装在移动盘下的滑块，所述配重块包括大质量配重块和小质量配重块，所述大质量配重块固定于移动盘上，所述小质量配重块置于大质量配重块上，所述滑动导轨固定于承重盘中，所述限位装置设置于滑动导轨两端，第一伺服缸固定在承重盘上且其驱动端与移动盘相连，以驱动移动盘、滑块及大质量配重块在滑动导轨上滑动，第二伺服缸也固定在承重盘上且其驱动端与小质量配重块相连，以驱动小质量配重块在大质量配重块上滑动，大、小质量配重块的运动方向一致；上、下两层载荷调节机构上的移动盘分别沿横向、纵向移动，即两者的运动轨迹相互垂直；两个伺服缸的激振频率、振幅根据整车动力学参数和上位机设定的工况进行调节。3.根据权利要求2所述的可实现动态载荷模拟的多轴车辆实验台架，其特征在于，所述承重盘上设有螺纹孔，所述滑动导轨通过锁紧螺钉固定安装在承重盘中；所述限位装置通过锁紧螺钉固定安装在滑动导轨两端，用于限制滑块在滑动导轨上的滑动距离；所述滑块与滑动导轨相配合，所述滑块上设有螺纹孔，所述移动盘底部通过锁紧螺钉固定安装在滑块上；所述第一、第二伺服缸分别通过螺栓固定连接在承重盘侧面，且其驱动端均设有带有关节轴承的单耳环，所述第一伺服缸上带有关节轴承的单耳环通过销轴与移动盘上的安装吊耳相连，所述第二伺服缸上带有关节轴承的单耳环通过销轴与小质量配重块上的安装吊耳相连。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的可实现动态载荷模拟的多轴车辆实验台架的工作方法，其特征在于，所述多轴车辆实验台架模拟所需工况时的工作步骤为：步骤S1：上位机设定多轴车辆所需模拟的路面行驶状态与偏载工况；步骤S2：数据采集系统中的车轮转角传感器、车速传感器、横摆角速度传感器、整车横向加速度传感器与整车纵向加速度传感器，实时接收车轮转角、车速、横摆角速度、整车横向加速度与整车纵向加速度信息，整车控制器根据获取得到的工况设定信息和整车动力学参数，计算得到模拟当前工况下配重块的目标运动轨迹；步骤S3：在获得配重块的目标运动轨迹后，结合动力学参数、车辆的二自由度方程及车辆行驶平衡方程，计算得到控制伺服缸输出的激振频率与振幅，进而控制配重块沿着当前模拟工况下所需的目标运动轨迹运动；步骤S4：当配重块沿着目标运动轨迹运动，通过控制伺服缸连续改变驱动配重块运动
的作用力以及作用方向，控制配重块在运动的过程中给多轴车辆施加设定的路面行驶状态、偏载工况下的载荷转移特性；步骤S5：当多轴车辆完成所需路面行驶状态和偏载工况的模拟后，整车控制器对伺服缸输出复位指令，控制配重块运动至车辆质心处，并返回步骤S1，等待下一工况模拟信号的到来。5.根据权利要求4所述的可实现动态载荷模拟的多轴车辆实验台架的工作方法，其特征在于，当需要模拟车辆处于不同的平顺路面行驶工况时，动态载荷调整装置中伺服缸的工作方式为：工作方式一：当模拟车辆处于静态工况时，此时伺服缸的控制量为伸出杆长度，在该工况下，伺服缸控制配重块处于车辆质心处，使载荷集中分布于质心处；工作方式二：当模拟车辆处于转向工况时，此时伺服缸的控制量为控制配重块向左或向右运动的力，在该工况下，上层横向伺服缸控制配重块在两侧车轮间向左或向右移动，且移动方向与车辆转向方向相反，使载荷集中在转向车辆的外侧，并且上层横向伺服缸输出力的大小根据车辆二自由度方程确定；工作方式三：当模拟车辆处于加速工况时，此时伺服缸的控制量为控制配重块向后轴运动的力，在该工况下，下层纵向伺服缸控制配重块由前轴向后轴移动，使载荷向后轴转移；当模拟车辆处于减速工况时，此时伺服缸的控制量为控制配重块向前轴运动的力，在该工况下，下层纵向伺服缸控制配重块由后轴向前轴移动，使载荷向前轴转移，同时，当模拟加、减工况时，下层纵向伺服缸输出力大小根据车辆行驶平衡方程确定；工作方式四：当车辆处于稳态转向及匀速行驶的工况时，此时伺服缸的控制量为伸出杆长度，在该工况下，通过控制伺服缸锁死，使配重块运动状态保持为静止，保证载荷在该工况下的作用位置一致不变。6.根据权利要求5所述的可实现动态载荷模拟的多轴车辆实验台架的工作方法，其特征在于，伺服缸控制配重块运动所需的作用力的计算方法为：征在于，伺服缸控制配重块运动所需的作用力的计算方法为：F
X
＝F
t
‑
F
f
‑
F
w
‑
F
i
其中，其中，式中，F
Y
为车辆沿Y轴方向的合力，F
X
为车辆沿X轴方向的合力，M
Z
为车辆绕Z轴方向的横摆力矩，I
Z
为车辆绕Z轴的转动惯量，w
r
为整车横摆角速度，M...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜恒，刘祺慧，张泽鑫，林文捷，郭堃，方锦辉，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：