吉林大学学报(工学版) ›› 2019, Vol. 49 ›› Issue (4): 1081-1091.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180246

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基于制动试验台架的多轴车轴荷自调系统设计

张立斌1(),吴岛1,单洪颖2(),邓祥敬3   

  1. 1. 吉林大学 交通学院,长春 130022
    2. 吉林大学 机械与航空航天工程学院,长春 130022
    3. 北京新能源汽车股份有限公司 工程研究院 北京 102606
  • 收稿日期:2018-03-17 出版日期:2019-07-01 发布日期:2019-07-16
  • 通讯作者: 单洪颖 E-mail:zlb@jlu.edu.cn.;hy@jlu.edu.cn
  • 作者简介:张立斌(1971?),男,教授,博士生导师. 研究方向:车辆智能化检测与诊断. E?mail:zlb@jlu.edu.cn.
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(50775094);吉林省重点科技攻关项目(20150204025GX)

Design of axle load self⁃adjusting system for multi⁃axle vehicle based on brake tester

Li⁃bin ZHANG1(),Dao WU1,Hong⁃ying SHAN2(),Xiang⁃jing DENG3   

  1. 1. College of Transportation,Jilin University,Changchun 130022,China
    2. College of Mechanical and Aerospace Engineering,Jilin University,Changchun 130022,China
    3. Engineering Research Institute,Beijing Electric Vehicle Co Ltd,Beijing 102606,China
  • Received:2018-03-17 Online:2019-07-01 Published:2019-07-16
  • Contact: Hong?ying SHAN E-mail:zlb@jlu.edu.cn.;hy@jlu.edu.cn

摘要:

针对多轴车在滚筒反力式制动检验台上进行制动检测时,存在车轮对制动台上滚筒的压力过大或过小甚至完全被架空的问题,设计了一种自动调整车辆轴荷的检测系统。该系统基于Solidworks软件设计出的轴荷自调式升降装置,以四轴车为例,运用Adams虚拟样机技术构建车辆-台架多体动力学仿真模型,通过仿真依次得到检测轴的高度?轴荷变化曲线,结合所建立的多轴车轴荷分配模型,自动调整非检测轴所在高度,实现改变检测轴轴荷的目的。为验证仿真模型的准确性,进行了实车对比试验,同时为验证整个检测系统的可行性,用5种不同整备质量的重型载货汽车进行检验。结果表明:仿真结果与实车试验最大误差为4.47%,5种车型各轴相对误差均小于5%,满足实际检测要求。

关键词: 车辆工程, 多轴车, 轴荷自调, 虚拟样机, 轴荷分配

Abstract:

Aiming at the problems that the pressure of wheels apply on Anti-force Roller Brake Tester is over large or over small, or even completely overhead for the test of multi-axle tractor braking performance, a detecting system for automatic adjustment of axle load was designed. This system was based on the Solidworks software designed for the axle load self-adjusting lifting device. Taking the four axles truck for example, a vehicle-tester multibody dynamic simulation model was developed in Adams virtual prototype technology. Through the simulation, the axis load-height changing curve was obtained in turn. Combined with the established model of axle load distribution for multi-axle vehicles, the height of the non-detection axis was automatically adjusted to realize the purpose of changing the axle load of the testing axle. To verify the accuracy of the simulation model, a real truck comparison test was carried out. At the same time, in order to verify the feasibility of the detection system, tests of five types of trucks with different curb weight was carried out. The results indicate that the maximum error between the established model and vehicle test is 4.47%, and the relative errors are less than 5% by five types of trucks, meeting the practical test requirement.

Key words: vehicle engineering, multi?axle vehicle, axle load self?adjustment, virtual prototype, axle load distribution

中图分类号: 

  • U472.9

图1

基本受力系统图"

图2

基本受力系统在载荷及单位力作用下的Mp 图、M 1图、Mi 图"

图3

升降装置布置示意图"

图4

升降装置示意图"

图5

气囊支撑升降部分仿真分析图"

图6

左右两侧支撑升降部分仿真分析图"

表1

重型货车主要参数"

参 数 数 值
整备质量/kg 13810
额定载质量/kg 14490
驾驶员质量/kg 65
一、二轴钢板悬架刚度/(N·m-1) 426087
三、四轴钢板悬架刚度/(N·m-1) 3362745
弹簧片数 10、10、11
轮胎刚度/(N·m-1) 1209000
轮胎阻尼系数/ (N·s·m-1) 50
货箱尺寸/m 6.4×2.3×1.19
整车尺寸/m 9.11×2.49×3.26
轴距/m 1800+2850+1380
轮胎半径/m 0.565
轮胎宽度/m 0.195

图7

车辆?台架多体动力学仿真模型"

表2

Adams模型中主要的条件约束表"

序号 Part?1 Part?2 约束名称
1 升降装置 地面 固定副
2 制动试验台 地面 固定副
4 升降装置底座 空气弹簧 固定副
5 车轮(一轴) 滚筒 接触副
6 车轮(二轴) 升降装置举升板 接触副
7 车轮(三轴、四轴) 地面 接触副
8 升降装置举升板 空气弹簧 移动副
9 滚筒 滚筒轴承 旋转副
10 四轴车各车轮 四轴车各轴 旋转副

图8

轴荷自调系统控制方案"

图9

升高过程高度?轴荷变化曲线"

图10

下降过程高度?轴荷变化曲线"

图11

并装双轴车辆受力模型"

图12

仿真曲线与试验数据误差图"

表3

仿真结果与试验数据之间的误差"

轴名称 非检测轴升高过程 非检测轴下降过程
误差最大值/kg 相对误差/% 误差最大值/kg 相对误差/%
第一轴 138.73 4.47 111.60 3.60
第二轴 117.11 3.99 82.05 2.78
第三轴 56.16 1.43 31.22 0.79
第四轴 80.72 1.98 56.10 1.38

表4

各轴理论轴荷与实际轴荷"

车 型 轴重制动复合试验台所测轴荷 G e x p i /kg 轴重试验台测得的实际轴荷 G s t i /kg
一轴 二轴 三轴 四轴 一轴 二轴 三轴 四轴
东风牌EQ3240VP4 2672 2900 3357 3542 2574 2902 3421 3574
欧曼牌BJ3247DLPJC?S 2821 3040 3512 3683 2872 3084 3552 3548
福田牌BJ3288DMPHC?1 2962 3351 3968 4249 2915 3285 4054 4276
解放牌CA3300P1K2L3T4EA80 3164 3534 4070 4307 3097 3489 4066 4423
重汽豪沃ZZ3317N3567D1 3609 3949 4608 4862 3684 3978 4534 4832
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