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多轴车辆操纵稳定性试验_王云超

多轴车辆操纵稳定性试验

王云超 高秀华, 邵明亮

(集美大学机械工程学院 厦门,361021) (吉林大学机械科学与工程学院 长春,130022)

摘要 大型多轴转向车辆的操纵稳定性试验方法尚在探讨阶段,而汽车操纵稳定性试验方法无法适用多轴转向车辆,建立和完善针对大型多轴转向车辆的操纵稳定性试验方法具有重要意义。在现有汽车操纵稳定性试验方法的基础上,针对某六轴转向车辆的操纵稳定性做了探讨性的试验研究,进行了该车的稳态回转试验、蛇形试验和转向轻便性试验,并制定了相应的试验方法,为多轴转向车辆操纵稳定性试验方法的制定奠定了基础。

关键词 车辆工程 多轴转向机构 操纵稳定性 试验研究

中图分类号 T H213.6 

1 问题的提出

目前,关于多轴转向车辆的操纵稳定性的评价和测试标准还没有明确的规定,相关的测试也少之甚少。关于多轴转向车辆讨论最多的还是转向系统的优化,多轴车辆操纵稳定性的研究也只是局限于理论和仿真分析阶段[1-6]。大型多轴转向车辆和汽车在结构尺寸、转向形式、行驶速度、整车质量和重心高度等方面具有较大的差别,因此目前的汽车操纵稳定性的评价和测试标准无法完全适用于多轴转向车辆。

本文针对该问题,以某六轴大型工程车辆为研究对象,对其操纵稳定性进行探索性试验研究。参照《汽车操纵稳定性试验方法》,针对六轴车辆的特点,选择了稳态回转试验、蛇形试验和转向轻便性试验3种典型试验对车辆进行了试验研究。样车主要状态参数如表1所示,主要检验仪器设备参数如表2所示,为多轴转向车辆的操纵稳定性评价和测试标准的制定提供一定的试验参考。

2 稳态回转试验

2.1 稳态回转试验工况

稳态回转试验采用直径为50m圆周进行试验。驾驶员操纵车辆以最低稳定速度沿所画圆周行驶,待安装于车纵向对称面上的车速传感器在半圈内都能对准地面所画圆周时,固定转向盘不动,停车并开始记录,记下车速、横摆角速度、车身侧倾角、重心侧偏角、纵向加速度和侧向加速度的零线,然后车辆起步,缓缓连续而均匀地加速,直至车辆出现不稳定状态为止。

表1 样车主要状态参数

参数测试结果

长×宽×高/m16.13×3×4

轮距/m 2.59

1~2轴距/m 2.75

3~4轴距/m 1.65

4~5轴距/m2

5~6轴距/m 1.65

前悬/m 2.325

后悬/m 1.89

接近角/(°)25

离去角/(°)18

最小离地间隙/m0.278

转向盘直径/m0.48

整备质量/t71

一轴轴荷/t11.75

二轴轴荷/t11.75

三轴轴荷/t11.85

四轴轴荷/t11.85

五轴轴荷/t11.9

六轴轴荷/t11.9

最小转弯半径/m12.5

最高车速/(km?h-1)80

第31卷第4期2011年8月

振动、测试与诊断

Journal of Vibration,Measurement&Diagnosis

V o l.31No.4

A ug.2011

江苏省科技成果转化专项基金资助项目(编号:BA2007038);福建省青年创新基金资助项目(编号:2010J05118);厦门市重点产学研资助项目(编号:200909160004)

收稿日期:2010-06-10;修改稿收到日期:2010-10-10

表2 主要检验仪器设备参数仪器

设备编号准确度L C660S 非接触汽车

性能测试仪002

±0.1%AM -2012转向力角

测量仪008±0.5%(力)±0.4%(角)

100m 钢卷尺029

二级Q CW -1A 汽车操纵稳定性测试仪

054侧倾角:±0.1°

角速度:±0.3%加速度:±0.3%DZM 2轻便气象

观测仪013风速:±0.5m/s

气压:±0.1kPa 温度:±0.5°C

柴油机转速表

017三级

2.2 试验结果

转弯半径比与稳态侧向加速度的关系如图1所

示,车身侧倾角差值与稳态侧向加速度的关系如图2

多轴车辆操纵稳定性试验_王云超

所示。

图1

多轴车辆操纵稳定性试验_王云超

 转弯半径比与稳态侧向加速度的关系

图2 车身侧倾角差值与稳态侧向加速度的关系

2.3 稳态回转试验结果分析

稳态回转试验表明样车存在一定的转向过度,而且右转大于左转,如图1所示。左转时,随车速增大,转弯半径逐渐减小,最高速时,车辆转弯半径减小为初始转弯半径的0.94倍;右转时,随车速增大,转弯半径也逐渐减小,最高速时,转弯半径最大减小为初始转弯半径的0.84倍。对于多数公路行驶车辆(非特定用途车辆)为了行驶安全,都具有一定的转向不足,即半径比大于1。由于大型多轴转向车辆自重较大,重心较高,过度转向会严重影响车辆高速转弯的安全性。多轴转向车辆的转向系统设计很容易造成转向过度,因此对多轴转向车辆进行稳态回转试验具有重要意义。

3 蛇形试验

3.1 蛇行试验工况及数据

蛇行试验首先按照80m 的标杆间距进行,试验过程中发现由于间距过大,样车在转过一个标杆后行驶了太长的直线距离才能进入下一个标杆(合理情况应当是转过一个标杆后应立即进入下一个标杆),然后将标杆间距缩短至60m 进行试验。

试验方法:试验车辆以15km /h 稳定车速直线行驶,在进入试验区段之前,记录各测量变量的零线,然后蛇行通过试验路段,同时记录转向盘转角、横摆角速度、车身侧倾角和侧向加速度的时间历程曲线及通过有效桩区的时间。提高车速(车速间隔一般为5km /h)重复上述过程,最高车速不超过40km /h 。试验数据处理结果如表3所示。

表3 蛇形试验数据结果

项目车速/(km ?h -1)

1520

25

30

3540平均横摆角速度/(°?s -1) 2.23 2.90 3.00 3.35 4.31 4.86平均侧向加速度/(m ?s -2)0.20.330.370.50.720.92平均侧倾角/(°)

0.61

0.650.630.72

0.87

0.9

平均方向盘转角/(°)

76.6174.9266.2359.4466.0962.96

3.2 蛇形试验结果曲线及分析

蛇形试验结果曲线如图3~图6所示。图3~图

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振 动、测 试 与 诊 断 第31卷 

多轴车辆操纵稳定性试验_王云超

图3

多轴车辆操纵稳定性试验_王云超

 平均横摆角速度与车速之间变化关系曲线

图4

多轴车辆操纵稳定性试验_王云超

 平均侧向加速度与车速之间变化关系曲线

图5

多轴车辆操纵稳定性试验_王云超

 平均侧倾角与车速之间变化关系曲线

图6 平均方向盘转角与车速之间变化关系曲线

5曲线与普通公路行驶车辆相同,基本是随着车速增加,侧向加速度、横摆角速度和车身侧倾角都逐渐

增加。从图6中可以发现,车速越高,平均方向盘转角越小,这与大多数公路行驶车辆有所不同,可能与该车的转向过度有一定的关系,或者可能与低速时

(发动机转速较低)转向助力系统助力能力差有关。在试验中,当车速<20km /h 时,副驾驶室玻璃窗振动厉害,当车速提高以后,振动减小。这表明,样车在低速转弯行驶时有发生共振的趋势。

4 转向轻便性试验

4.1 转向轻便性试验工况及试验数据

根据该车试验方案,参考国家标准[7-9]进行了转向轻便性试验。试验时驾驶员操纵转向盘,使车辆以10±2km/h 的车速沿双纽线路径行驶,待车速稳定后,开始记录转向盘转角和作用力矩,并记录行驶车速作为监督参数。车辆沿双纽线绕行一周至记录起始位置即完成一次试验,全部试验进行3次。在测量记录过程中,驾驶员保持车速稳定并平稳地转动转向盘,不同时松开双手且在行驶中不准撞倒标桩。转

向轻便性试验数据结果如表4所示。

表4 转向轻便性试验数据

性能参数

车速

 10/(km ?h -1) 转向盘最大作用力矩M ma x /(N ?m ) 4.17转向盘最大作用力F ma x i /N 17.36转向盘左转最大转角 max i /(°)847.78转向盘右转最大转角 max i /(°)814.83转向盘作用功W i /J 2718.81转向盘平均摩擦力矩M sw i /(N ?m)46.85转向盘平均摩擦力F sw i /N 195.20平均车速/(km ?h -1)

10

图7 方向盘转角与方向盘力矩图

4.2 转向轻便性数据曲线及结果分析

转向轻便性数据曲线如图7所示。表4结果表明,该车由于采用液压助力转向,使得方向盘上的作

529

 第4期王云超,等:多轴车辆操纵稳定性试验

 

用力和力矩较小,而方向盘上的摩擦力和力矩较大。从图7可以看出,在曲线的右上角和左下角曲线距离比较接近,甚至在右上角曲线已经重合。这说明在往右侧转动方向盘快到极限时和从右侧极限位置往左转动方向盘时施加在方向盘的力矩都比较大。这与大多数两轴车辆的转向轻便性曲线是不一样的,原因是多轴转向车辆的车轮定位参数决定了转向回正性能较差。另外,在接近极限位置时,该车液压阻力效果较差。

5 结 论

(1)多轴转向车辆转向系统的设计很容易产生过多转向,稳态回转试验对多轴转向车辆的操纵稳定性评价具有重要意义。

(2)稳态回转试验的回转半径以车辆最小转弯直径为宜。

(3)蛇形试验的试验方法与汽车操纵稳定性试验方法的主要区别是最高试验车速为该车最高车速的50%,标杆间距为车身长度的3倍为宜。

(4)转向轻便性试验可以参照汽车操纵稳定性试验方法执行。

(5)转向轻便性试验结果表明该多轴液压助力转向车辆在大转角情况下的自动回正性能和助力效果较差。

参 考 文 献

[1] 张俊友,王树凤,李华师.五轴重型全轮转向汽车操纵

稳定性分析[J].农业机械学报,2008,9:30-34.[2] 高峰,周志清,徐国艳,等.多轴转向汽车角阶跃输入

的稳态响应特性[J].江苏大学学报,2008,1:17-20. [3] 朱学斌,高峰.多轴车辆操纵稳定性研究[J].汽车技

术,2008,8:1-6.

[4] 王云超.多轴转向车辆转向性能研究[D].长春:吉林

大学,2007.

[5] A n S J,Yi K,Jung G,et al.Desired y aw rate and

steering co ntro l met ho d during co rner ing fo r a six-

w heeled v ehicle[J].Int ernational Jour nal of

A ut omo tiv e T echno lo gy,2008,9(2):173-181.

[6] 王超.多轴转向汽车的优化设计[J].重型汽车,2005,

5:18-20.

[7] 全国汽车标准化技术委员会.G B/T6323.6-94汽车操

纵稳定性试验方法稳态回转试验[S].

[8] 全国汽车标准化技术委员会.G B/T6323.1-94汽车操

纵稳定性试验方法蛇行试验[S].

[9] 全国汽车标准化技术委员会.G B/T6323.5-94汽车操

纵稳定性试验方法转向轻便性试验[

多轴车辆操纵稳定性试验_王云超

S].

第一作者简介:王云超 男,1976

年10月生,讲师、博士。主要从事

多轴转向车辆转向技术、虚拟样机

技术、油气悬挂系统和系统动力学

等方面的研究工作。曾发表“油气

悬挂系统参数对多轴转向性能的

研究”(《吉林大学学报:工学版》

2007年第2期)等论文。

E-mail:y chao w ang@jm http://www.wendangku.net/doc/7f33bc9419e8b8f67d1cb931.html

530振 动、测 试 与 诊 断 第31卷 

Keywords hy draulic ex cavator w orking dev ice fatig ue life nominal str ess method

Envelope Analysis of Rolling Bearings Based on Spectral Kurtosis

Guo Yu , Zheng H uaw en , Gao Yan , Wu T ao

(Scho ol of M echanical and Elect rical Engineer ing ,K unming U niv ersit y o f

Science and T echnolo gy Kunming ,650093,China)

Abstract An envelope analysis approach based o n spectral kurtosis and co mplex shifted Mor let w avelet in the diag no stics of rolling bear ings is introduced in this paper.Both the optimal center frequency and bandw idth of the band pass filter in envelope analy sis can be obtained adaptively,w hich perm its a sim ple implem entation of the envelope analysis.How ev er ,the approach inv olves an intensive computing in filter banks design and filtering for envelope detection.T o solve the pro blem ,an im pro ved computing schem e is pr esented.T hro ug h it,the total com putation of band pass filter and spectr al kurtosis for envelope detections can be reduced dramatically based on the relatio n of the filtering and r esults o f the spectral kurtosis to filters w ith an overlap filtering fr equency band at different filter banks .T he present scheme makes the approach m ore suitable to applications .Simulatio n and test verify the validity o f the present schem e positiv ely .

Keywords spectral kur to sis rolling bearings env elo pe analysis w avelet

Dynamic Characteristic Test System for High Pressure and Flow

Electro -Hydraulic Directional Control Valve

Pan X udong 1

, Wang Guanglin 1

, H u Yang 1

, J in Guangyao 2

, L iang Chengy uan

1

(1Scho ol of M echanical and Elect rical Engineer ing ,Har bin I nstitute of T echno lo gy Ha rbin,150001,China )

(2Henan Ping ga o Electr ic Co.L td. Pingdingshan,467001,China )

Abstract The param eters of the electr o -hydraulic directional control v alv es must be tested during development and manufacturing stag es.The dynam ic char acter istic m easuring metho d is investigated in this paper,and a test sy stem is developed.T hus,a v ariety of dy nam ic characteristics,such as opening and clo sing time,solenoid coil cur rent,pressure of valve po rts,hydraulic driving forces of spools and flo w rate can be m easured.Multi-variables integ rated test technolog y and virtual instrument technolog y are used for the system,and data acquisitio n,pro cessing ,real-tim e display and sto rage functions are achiev ed.Finally,a testing ex periment is carried out in this paper.

Keywords electr o -hy draulic directio nal contr ol valve hig h -vo ltag e circuit -breaker dynam ic

characteristics test system

Multi -Axle Steering Vehicle Controllability and Stability

W ang Yunchao 1, Gao X iuhua 2, Shao M ingliang 2

(1Co lleg e of M echanical Eng ineer ing ,Jimei U niv ersit y Xiamen ,361021,China )

(2College o f M echa nica l Science and Engineer ing ,Jilin U niv ersity Chang chun,130022,China)

Abstract The contro llability and stability test procedur e fo r m ulti -axle steering vehicle is still discussed .But the controllability and stability test procedure for automobiles cannot be suitable to m ulti -axle steering vehicle .It is v ery important to establish and perfect the controllability and stability test procedur e for large-scale multi-ax le steering v ehicle.Based on the controllability and stability test pro cedure for autom obiles,the exploration test o f a six -axle steering vehicle co ntrollability and stability has been done,w hich include the steady static circular test,py lon course slalom test and steering efforts test,and the test pr ocedures have been set dow n.It lay a foundation for the m ethod of multi-axle steering v ehicle co ntrollability and stability test procedure.

Keywords vehicle eng ineering m ulti-axle steering v ehicle co ntro llability and stability experimental

research

N o 539

.4 A bst racts of V o l .31N o .4in English