[发明专利]一种车辆稳定性实验装置

说明书

本发明公开了一种车辆稳定性实验装置，包括：道路模拟系统，道路模拟系统主要由皮带、滚筒和直流电机等部件组成；所述实验装置还包括：车辆模型，车辆模型为与实际车辆结构相似的缩比模型，具体的类型包括：汽车模型、列车模型、摩托车模型和飞行器模型等；所述实验装置还包括：数据采集系统，在实验平台尾端布置有拉力传感器及信号放大器，拉力传感器通过细牵引绳和车辆模型相连，外部连接的上位机通过数据采集卡采集到车辆模型的拉力数据；固定在支架上的网格激光器测量车辆模型的实时横向位移和姿态。本发明能够对各种车辆模型进行稳定性实验，为车辆失稳现象和失稳机理的研究提供基础条件，适用面广，具有可行性。

技术领域

本发明涉及运输工具地面动力学实验领域，尤其涉及一种车辆稳定性实验装置。

背景技术

随着车辆运行速度的提高，对车辆动力学的研究显得极为重要。车辆失稳不仅会影响乘坐的舒适度，还可能导致车毁人亡的严重后果。因此，车辆稳定性作为车辆动力性能的最基本的指标之一，是车辆动力学研究首要考虑的问题。车辆失稳临界速度以及失稳机理，是车辆稳定性研究的主要内容，前者决定车辆的最高容许速度，后者则对失稳控制与预防有重要的指导作用。

由于实际车辆的失稳临界速度往往很大，要想通过实车实验来得到所需的结果，可能会给实验装置和实验设备带来无法弥补的损失，并有可能造成非常严重的后果。因此，实车失稳实验还极其少见。然而，要弄清其失稳机理，就需要获得失稳后车辆行为数据并进行分析。因此，迫切需要能用于研究车辆失稳及失稳后行为的实验装置，为控制和预防车辆失稳，提高车辆的失稳临界速度，提供理论支撑和技术指导。

为降低车辆失稳实验危害，控制实验研究成本，开发基于车辆缩比模型的车辆稳定性实验装置是一种可行技术方案。这种实验装置的建立，不仅能为车辆失稳现象和失稳机理的研究提供基础条件，还可为后续实车失稳实验装置开发及实验方案的制定积累宝贵经验。

发明内容

本发明提供了一种车辆稳定性实验装置，能用于车辆的失稳临界速度、失稳类型研究和车辆失稳现象的演示，有助于揭示车辆失稳的动力学机理，详见下文描述：

一种车辆稳定性实验装置，包括：道路模拟系统

道路模拟系统主要由皮带、滚筒和直流电机组成，其中皮带套在前后两端的滚筒上，前端滚筒通过传送带和直流电机连接，所述直流电机通过导线和电机控制器相连；

所述电机控制器通过导线与PLC模块相连接，PLC模块又与速度显示模块相连接，速度显示模块显示当前的皮带速度；

进一步地，所述PLC模块为三菱PLC模块。

所述实验装置还包括：车辆模型；

车辆模型为与实际车辆结构相似的缩比模型，具体的类型包括：汽车模型、列车模型、摩托车模型和飞行器模型等。

所述实验装置还包括：数据采集系统；

在实验平台尾端布置有拉力传感器及信号放大器，拉力传感器通过细牵引绳和车辆模型相连以实时采集拉力信号，信号放大器放大信号，外部连接的上位机通过数据采集卡采集到车辆模型的拉力数据；固定在支架上的激光器用以测量车辆模型的实时横向位移和姿态。

进一步地，所述激光器为网格激光器；

本发明提供的技术方案的有益效果是：

1、利用PLC技术开发了实验平台的电机控制系统，能够实现车辆模型的加速、减速、匀速行驶；

2、通过道路模拟系统的设计来模拟车辆的真实行驶场景，使用不同材料的皮带能够在一定程度上模拟不同的路况；

3、由牵引绳产生的横向回复力可模拟实际汽车驾驶员的行为，以研究失稳临界速度和驾驶员行为之间的关系；