[发明专利]一种无需起吊的汽车总成转动惯量动态逆向测试方法

摘要

本发明公开了一种无需起吊的汽车总成转动惯量动态逆向测试方法，1）采集四个悬挂的应变和加速度输出；2）测定汽车重心和四个悬挂相对重心的坐标位置；采集至少六组不同胎压下的应变、加速度数据；3）由于不同测试环境下的汽车总不平衡力矩相等，即汽车不平衡力矩有效值相等，即：（3），其中，(i＝1,2,3)（4）故通过求解方程(3)，即可求得转动惯量J_ij。本方法能在不起吊汽车的情况下对汽车总成的惯性参数进行识别，测试方便，对车辆没有损伤。能在识别汽车转动惯量的同时识别出汽车怠速不平衡力。该识别方法相对比传统识别方法具有易重复测试性，当实验装置安装好以后，每次测试不需要改动实验装置。

主权项

1.一种无需起吊的汽车总成转动惯量动态逆向测试方法，其特征在于：其测试步骤为，1）数据采集设备的安装车辆熄火时，分别在四个悬挂上安装动态应变片和加速度传感器，并通过采集器采集四个悬挂的应变和加速度输出；2）数据采集获得基本参数2.1）首先测定汽车重心，并得到四个悬挂相对重心的坐标位置；2.2）转动惯量相关数据采集步骤2.2.1）发动车辆，待汽车发动机转速稳定至某一固定怠速后，再在设定的时间下分别连续采集各个悬挂的应变和加速度数据；2.2.2）前述数据采集结束后，再改变胎压，使之与前面各次胎压均不同，并维持发动机固定怠速不变，按前面的方法和时间重新采集每个悬挂的应变和加速度数据；2.2.3）重复步骤2.2.2），直到采集至少六组不同胎压下的应变、加速度数据并保存；3）数据处理，本步骤数据处理是将车辆视为刚体来进行的；3.1）车辆总成加速度的计算车辆总成加速度向量与四个安装在悬挂上的加速度传感器所采集的悬挂加速度信号满足下面关系；U··=12A1A2-1Δu··1Δu··2+12A3A4-1Δu··3Δu··4---(1)]]>Δü_l—l支撑点的加速度向量，其中Δu_xl、Δu_yl、Δu_zl为延x,y,z三方向的加速度分量；l—表示支撑点标号，共有4个支撑点；A_l—坐标矩阵，其中x_l、y_l、z_l为l支撑点的坐标；为了方便表达，引入了坐标矩阵A_l表达为：Al=1000zl-yl010-zl0xl001y1-xl0(l=1,2,3,4)]]>3.2）车辆总成传递等效力矩的计算在悬挂上安装应变片可以间接测量车身振动而传递到基础的力，根据力向一点简化的原则，可以得到车辆总成传递等效力矩m_i的计算公式：mi=Σl=14(Fjlrkl+Fklrjl)]]>式中(i、j、k＝1、2、3)             (2)式中，i,j,k为轮换参数在1,2，3上一次变换；r_jl——为第l悬挂相对车辆重心的j方向的坐标，可由步骤2.1）得到；F_jl——为第l悬挂的j方向的支座反力，由应变片间接测得，计算公式为：F_jl=ε_lEAn_ljε_l——测试l悬挂的应变片所测应变；n_lj——l悬挂的投影方向向量，为悬挂线分别与x，y，z轴的夹角余弦；E——悬挂杨氏弹性模量；A——悬挂等效截面面积；3.3）车辆总成惯性参数以及车辆怠速不平衡力的识别根据达朗贝尔原理，汽车总不平衡力矩由汽车的惯性力矩以及汽车传递力矩两部份组成，其中汽车的惯性力矩与汽车总成转动惯量以及汽车转动加速度相关，而转动加速度可由安装在四个悬挂上面的加速度传感器通过式（1）间接测得，汽车传递力矩可由安装好的应变片通过式（2）间接计算测得，即车辆总成传递等效力矩mi就是汽车传递力矩；因此，汽车总不平衡力矩与待测的转动惯量形成了一一对应的关系，而由于汽车怠速下的汽车总不平衡力矩只与车辆怠速相关，同时本发明采集各个悬挂的应变和加速度数据是在相同怠速下得到的，因此，可以认为不同测试环境下的汽车总不平衡力矩相等，即利用时间积分取平均后的汽车不平衡力矩有效值相等，即：Hik=Hik+1(i=1,2,3,k=1,2,...,case-1)---(3)]]>Case——怠速下改变车胎压力的总次数；其中，汽车不平衡力矩有效值的计算公式为：Hik=∫0T|mik+Σj=13jijθ··j|dtT=Σn=1N|mik(n)+Σj=13jijθ··j(n)|·ΔtT]]>(i＝1,2,3)（4）——在汽车怠速下第k次改变系统胎压后i方向的汽车不平衡力矩有效值；T——每次改变胎压后实验测试的时间长度，当T足够大时，可近似认为T为发动机不平衡力周期的整数倍；Δt——实验测试时采集数据的时间间隔；N——每次改变胎压后采集数据总数；J_ij——车辆总成转动惯量；——转动加速度；由式（1）计算得到；——车辆总成传递等效力矩；由式（2）计算得到；将算式（4）代入算式（3），由于其它参量都是已知，故通过求解方程(3)，即可求得转动惯量J_ij。