汽车减振器不解体测试试验方法研究
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摘要
减振器是汽车重要的零部件之一，它的性能好坏直接关系到汽车运行的安全性和平顺性。现有的对汽车减振器整车不解体测试的试验是通过试验台对汽车的一个轮子进行多频的激振，根据欧洲减振器协会对汽车附着力和阻尼参数ζ的评价标准，判断减振器性能好坏。这种测试方法的优点是简化了汽车模型，测试系统直接、可靠；缺点是未考虑汽车悬架系统的耦合，且试验台的造价过高。
本文结合我国国情和工程实践，在此基础上寻求一种新的测试方法，借鉴汽车平顺性研究中的整车建模方法，建立了汽车整车七自由度的行驶动力学模型和数学模型，设计了试验路障，建立的数学模型在Matlab的Simulink模块中进行仿真。在减振器阻尼值不同的情况下，对仿真得到的汽车车身垂向运动、车轮垂向运动等参数进行了时域的分析及频域的处理和分析，提出一种新的评价思路。
最后，通过实际的路面试验，采用Siglab 20—42多通道动态信号采集分析系统采集试验数据，对试验的数据保存在Matlab工作空间中并进行处理，将处理后的数据与仿真的数据进行比较，验证本测试试验方法是合理的。
Shock absorber is one of the automobile's most important components.The quality of shock absorber directly relates to safety and comfort whilethe automobile is running. At present, the method to evaluate the quality ofa shock absorber is to vibrate one tire by a multi frequency test-bed. Theadhesion data and the damping parameter tested from the experiment candecide whether the quality of the shock absorber is good or bad accordingto Euro Shock Absorber Association. The advantage of this method is thatthe automotive model is simplified while the test system is accurate andreliable. The disadvantage of this method is that the automotive model iscoupled and the price of the test-bed is too high.
This subject is supposed to find out a new test method to decidewhether the shock absorber is broken. Firstly, it established the vibrationmechanical of seven degrees of freedom vehicle and mathematical modelof seven degrees of freedom vehicle. Then the subject designedexperimental road-block. The mathematical model was simulated in Matlabsoftware. The response time of vertical displacement and acceleration ofvehicle body and tires were solved by corresponding simulation software, while the damping parameter was changed. The data from the simulationwas also analyzed in frequency domain.
The subject carried out an experiment to confirm that the new methodwas valid. Siglab 20—42 multi-channel dynamic signals analytical systemwas used as data acquisition module. The data from the result of theexperiment was saved in Matlab Work Space and used FFT to transformthe data to frequency domain to analysis. The result of the experiment wascompared to the result of simulation, by which the new test method wasproved valid.
本文结合我国国情和工程实践，在此基础上寻求一种新的测试方法，借鉴汽车平顺性研究中的整车建模方法，建立了汽车整车七自由度的行驶动力学模型和数学模型，设计了试验路障，建立的数学模型在Matlab的Simulink模块中进行仿真。在减振器阻尼值不同的情况下，对仿真得到的汽车车身垂向运动、车轮垂向运动等参数进行了时域的分析及频域的处理和分析，提出一种新的评价思路。
最后，通过实际的路面试验，采用Siglab 20—42多通道动态信号采集分析系统采集试验数据，对试验的数据保存在Matlab工作空间中并进行处理，将处理后的数据与仿真的数据进行比较，验证本测试试验方法是合理的。
Shock absorber is one of the automobile's most important components.The quality of shock absorber directly relates to safety and comfort whilethe automobile is running. At present, the method to evaluate the quality ofa shock absorber is to vibrate one tire by a multi frequency test-bed. Theadhesion data and the damping parameter tested from the experiment candecide whether the quality of the shock absorber is good or bad accordingto Euro Shock Absorber Association. The advantage of this method is thatthe automotive model is simplified while the test system is accurate andreliable. The disadvantage of this method is that the automotive model iscoupled and the price of the test-bed is too high.
This subject is supposed to find out a new test method to decidewhether the shock absorber is broken. Firstly, it established the vibrationmechanical of seven degrees of freedom vehicle and mathematical modelof seven degrees of freedom vehicle. Then the subject designedexperimental road-block. The mathematical model was simulated in Matlabsoftware. The response time of vertical displacement and acceleration ofvehicle body and tires were solved by corresponding simulation software, while the damping parameter was changed. The data from the simulationwas also analyzed in frequency domain.
The subject carried out an experiment to confirm that the new methodwas valid. Siglab 20—42 multi-channel dynamic signals analytical systemwas used as data acquisition module. The data from the result of theexperiment was saved in Matlab Work Space and used FFT to transformthe data to frequency domain to analysis. The result of the experiment wascompared to the result of simulation, by which the new test method wasproved valid.
引文
[1] 袁大宏．未来十年汽车发展趋势[J]．元器件市场，2006(1)：64-65
[2] 冯雪梅，刘佐民．汽车液力减振器技术的发展与现状[J]．武汉理工大学学报，2003(3)：21
[3]杨敏忠．减振器的演变[J]．汽车运用，2004(4)：18
[4] Steve Balsarotti, Wayne Bradley. Experimental Evaluation of a Non-Intrusive Automotive Suspension Testing Apparatus[J]. SAE TECHNICAL, 2000
[5] 李志宏，陶俊卫，张乃力．基于工业控制计算机的摩托车减震器测试系统[J]．标准化，2003(11)：17-19
[6] 周建鹏，曹永上，陈昌锡等．中华人民共和国国家知识产权局[P]．2003-03-19．
[7] 周建鹏，曹永上，徐兆坤．汽车悬架减振器不解体测试方法的研究[J]．汽车工程，2004(1)：48-49
[8] 陈怀海．用幂基多项式拟合频响函数的几点技巧[J]．振动工程学报，2004(1)：48-49
[9] 吉林工业大学汽车教研室．汽车理论[M]．中国工业出版社，1961．7
[10] 喻凡，林逸主编．汽车行驶动力学[M]．机械工业出版社，2005．9
[11] 余志生主编．汽车理论(第三版)[M]．机械工业出版社，2000．10
[12] G.S.Paddan, M.J.Griffin. Evaluation of whole-body vibration in vehicles. Journal of Sound and Vibration (2002) 253 (1): 195-211
[13] 刘文强，王磊，谢伟东．车载悬架性能检测与可调阻尼减震器[J]．机床与液压，2003(3)：278
[14] 刘玉梅，苏建，翟乃斌．汽车悬架性能测试方法及测试系统研究[J]．公路交通科技，2006(9)：126-129
[15] 高红华，陈学东，钱文军．汽车平顺性的建模分析及研究[J]．工程设计学报，2003(6)：311-312
[16] 徐礼超．汽车悬架系统在平板测试台上的振动响应分析[J]．公路与汽运，2006(5)：8-10
[17]容一鸣，阳杰．车辆随机输入的动态仿真和试验研究[J]．汽车工程，2001 (5)：349-351
[18] 王济，胡晓．Matlab在振动信号处理中的应用[M]．中国水利水电出版社，2006．1
[19] 张志涌等．精通Matlab 6.5版[M]．北京航空航天出版社，2003．3
[20] 刘金琨．先进PID控制[M]．电子工业出版社，2006．3
[21] 周庆岭，张继棠．实时联机计费数据采集系统的实现方案探讨[J]．通庆邮电学院学报，2006(增刊)：175-177
[22] ISO2631-1 (1985). Evaluation of human exposure to whole-body vibration-Part 1: General requirements.1985-05-15
[23] ISO2631-1 (1997). Evaluation of human exposure to whole-body vibration-Part 1: General requirements.1997-05-01
[24] 周浩敏，王睿．测试信号处理技术[M]．北京航空航天大学出版社，2004．9
[25] 刘升传，王连俊，冯震．柔性路面设计及其永久变形分析[J]．城市道桥与防洪，2005(2)：103-106
[26] 刘岩，丁玉兰，林逸．汽车高速振动仿真与试验研究[J]．公路交通科技，2000(3)：13-15
[27] Xia Hua, Zhang Hao, Zhao Wei. Research on supply chain management in mass customization. Intelligent Control and Automation, 2002. Proceedings of the 4th World Congress on, Volume (2): 1462-1465
[28] 赵珩，卢士富．路面对四轮汽车输入的时域模型[J]．汽车工程，1999(2)：112-117
[29] 李怀璋，余群．车辆参数对路面动载响应影响的研究现状与分析[J]．中国农业大学学报，1998(4)：115-118
[30] [德]H．P威鲁麦特．车辆动力学模拟及其方法[M]．北京：北京理工大学出版社，1998：45-81
[31] Bunji Atsumi, Haruhisa Tokunaga, Hitoshi Kanamori, Tomoko Sugawara, Eiichi Yasuda, Hajime Inagaki. Evaluation of vehicle motion sickness due to vehicle vibration. Trans.JSAE, 2002 (23): 341-346
[32] 魏松，李琦，赵仁才．基于短时傅立叶变换语言信号分析算法[J]．电子测量技术，2006(1)：15-17
[33] 刘宪生．乘用车悬架特性检测方法应用分析[J]．交通标准化，142期
[34] 焦生林，顾国祥．悬架特性检测[J]．汽车维护与修理，2003(2)：16-17
[35] 丁渭平．车内低频噪声与悬架特性参数的定量关系[J]．噪声与振动控制，2006(5)
[36] 李勇，徐震等．Matlab辅助现代工程数字信号处理[M]．西安电子科技大学出版社，2002．10
[37] 黄永强，陈树勋．机械振动理论[M]．机械工业出版社，2996．2
[38] 何渝生，魏克严，洪宗林，孙祥根编著．汽车振动学(上、下)[M]．北京：人民交通出版社，1990．5
[39] 邓江．公路汽车行驶平顺性系统动力学建模与仿真．上海交通大学硕士学位论文，2001．1
[40] 汽车悬架系统的仿真分析与参数优化设计．浙江大学硕士学位论文，2006．5
[41] 楼顺天，于卫．基于Matlab的系统分析与设计[M]．西安电子科技大学出版社，1999．4
[42] 高小丽．基于平面模型的汽车行驶平顺性软件开发及应用．吉林大学硕士学位论文，2001
[43] 高小丽．基于平面模型的汽车行驶平顺性软件开发及应用．吉林大学硕士学位论文，2001
[44] Tine C S, Huston R L. Numerical Advances in Cross Motion Simulation of Head/Neck Dynamics. J of Biomech, 1987, 109 (5): 120-131
[45] 楼顺天，于卫．基于Matlab的系统分析与设计[M]．西安电子科技大学出版社，1999．4
[46] 哈尔滨工业大学理论力学教研组．理论力学[M]．高等教育出版社，1997．7
[47] 陈有方，曹建国，牟小云等．汽车原理及构造[M]．重庆大学出版社，2003．9
[48] 刘豹．现代控制理论[M]．机械工业出版社，2000．9
[49] 易大义，陈道琦编．数值分析引论[M]．浙江大学出版社，1998．9
[50] 冯凯肪编．工程测试技术[M]．西北工业大学出版社，1994．3
[51] 闫杰，王百鸣．基于采样保持器的滤波电路研究[J]．微电子学，2006(6)
[52] 秦曾煌．电工学[M]．高等教育出版社，1999．9
[53] 陈学华，贺振华，黄德济．基于广义S变换的信号提取与抑噪[J]．成都理工大学学报，2006(4)
[54] 于学华，丁康．汽车俯仰与跳动复合运动的分析[J]．噪声与振动控制，2005．8
[55] 容一鸣，阳杰．车辆随机输入的动态仿真和试验研究[J]．汽车工程，2001(5)
[56] 檀润华，陈鹰．路面随机激励下的汽车振动仿真[J]．振动、测试与诊断，2000(6)
[57] 檀润华，陈鹰，路甬祥．路面对汽车激励的时域模型建立及计算机仿真[J]．中国公路学报，1998(3)
[2] 冯雪梅，刘佐民．汽车液力减振器技术的发展与现状[J]．武汉理工大学学报，2003(3)：21
[3]杨敏忠．减振器的演变[J]．汽车运用，2004(4)：18
[4] Steve Balsarotti, Wayne Bradley. Experimental Evaluation of a Non-Intrusive Automotive Suspension Testing Apparatus[J]. SAE TECHNICAL, 2000
[5] 李志宏，陶俊卫，张乃力．基于工业控制计算机的摩托车减震器测试系统[J]．标准化，2003(11)：17-19
[6] 周建鹏，曹永上，陈昌锡等．中华人民共和国国家知识产权局[P]．2003-03-19．
[7] 周建鹏，曹永上，徐兆坤．汽车悬架减振器不解体测试方法的研究[J]．汽车工程，2004(1)：48-49
[8] 陈怀海．用幂基多项式拟合频响函数的几点技巧[J]．振动工程学报，2004(1)：48-49
[9] 吉林工业大学汽车教研室．汽车理论[M]．中国工业出版社，1961．7
[10] 喻凡，林逸主编．汽车行驶动力学[M]．机械工业出版社，2005．9
[11] 余志生主编．汽车理论(第三版)[M]．机械工业出版社，2000．10
[12] G.S.Paddan, M.J.Griffin. Evaluation of whole-body vibration in vehicles. Journal of Sound and Vibration (2002) 253 (1): 195-211
[13] 刘文强，王磊，谢伟东．车载悬架性能检测与可调阻尼减震器[J]．机床与液压，2003(3)：278
[14] 刘玉梅，苏建，翟乃斌．汽车悬架性能测试方法及测试系统研究[J]．公路交通科技，2006(9)：126-129
[15] 高红华，陈学东，钱文军．汽车平顺性的建模分析及研究[J]．工程设计学报，2003(6)：311-312
[16] 徐礼超．汽车悬架系统在平板测试台上的振动响应分析[J]．公路与汽运，2006(5)：8-10
[17]容一鸣，阳杰．车辆随机输入的动态仿真和试验研究[J]．汽车工程，2001 (5)：349-351
[18] 王济，胡晓．Matlab在振动信号处理中的应用[M]．中国水利水电出版社，2006．1
[19] 张志涌等．精通Matlab 6.5版[M]．北京航空航天出版社，2003．3
[20] 刘金琨．先进PID控制[M]．电子工业出版社，2006．3
[21] 周庆岭，张继棠．实时联机计费数据采集系统的实现方案探讨[J]．通庆邮电学院学报，2006(增刊)：175-177
[22] ISO2631-1 (1985). Evaluation of human exposure to whole-body vibration-Part 1: General requirements.1985-05-15
[23] ISO2631-1 (1997). Evaluation of human exposure to whole-body vibration-Part 1: General requirements.1997-05-01
[24] 周浩敏，王睿．测试信号处理技术[M]．北京航空航天大学出版社，2004．9
[25] 刘升传，王连俊，冯震．柔性路面设计及其永久变形分析[J]．城市道桥与防洪，2005(2)：103-106
[26] 刘岩，丁玉兰，林逸．汽车高速振动仿真与试验研究[J]．公路交通科技，2000(3)：13-15
[27] Xia Hua, Zhang Hao, Zhao Wei. Research on supply chain management in mass customization. Intelligent Control and Automation, 2002. Proceedings of the 4th World Congress on, Volume (2): 1462-1465
[28] 赵珩，卢士富．路面对四轮汽车输入的时域模型[J]．汽车工程，1999(2)：112-117
[29] 李怀璋，余群．车辆参数对路面动载响应影响的研究现状与分析[J]．中国农业大学学报，1998(4)：115-118
[30] [德]H．P威鲁麦特．车辆动力学模拟及其方法[M]．北京：北京理工大学出版社，1998：45-81
[31] Bunji Atsumi, Haruhisa Tokunaga, Hitoshi Kanamori, Tomoko Sugawara, Eiichi Yasuda, Hajime Inagaki. Evaluation of vehicle motion sickness due to vehicle vibration. Trans.JSAE, 2002 (23): 341-346
[32] 魏松，李琦，赵仁才．基于短时傅立叶变换语言信号分析算法[J]．电子测量技术，2006(1)：15-17
[33] 刘宪生．乘用车悬架特性检测方法应用分析[J]．交通标准化，142期
[34] 焦生林，顾国祥．悬架特性检测[J]．汽车维护与修理，2003(2)：16-17
[35] 丁渭平．车内低频噪声与悬架特性参数的定量关系[J]．噪声与振动控制，2006(5)
[36] 李勇，徐震等．Matlab辅助现代工程数字信号处理[M]．西安电子科技大学出版社，2002．10
[37] 黄永强，陈树勋．机械振动理论[M]．机械工业出版社，2996．2
[38] 何渝生，魏克严，洪宗林，孙祥根编著．汽车振动学(上、下)[M]．北京：人民交通出版社，1990．5
[39] 邓江．公路汽车行驶平顺性系统动力学建模与仿真．上海交通大学硕士学位论文，2001．1
[40] 汽车悬架系统的仿真分析与参数优化设计．浙江大学硕士学位论文，2006．5
[41] 楼顺天，于卫．基于Matlab的系统分析与设计[M]．西安电子科技大学出版社，1999．4
[42] 高小丽．基于平面模型的汽车行驶平顺性软件开发及应用．吉林大学硕士学位论文，2001
[43] 高小丽．基于平面模型的汽车行驶平顺性软件开发及应用．吉林大学硕士学位论文，2001
[44] Tine C S, Huston R L. Numerical Advances in Cross Motion Simulation of Head/Neck Dynamics. J of Biomech, 1987, 109 (5): 120-131
[45] 楼顺天，于卫．基于Matlab的系统分析与设计[M]．西安电子科技大学出版社，1999．4
[46] 哈尔滨工业大学理论力学教研组．理论力学[M]．高等教育出版社，1997．7
[47] 陈有方，曹建国，牟小云等．汽车原理及构造[M]．重庆大学出版社，2003．9
[48] 刘豹．现代控制理论[M]．机械工业出版社，2000．9
[49] 易大义，陈道琦编．数值分析引论[M]．浙江大学出版社，1998．9
[50] 冯凯肪编．工程测试技术[M]．西北工业大学出版社，1994．3
[51] 闫杰，王百鸣．基于采样保持器的滤波电路研究[J]．微电子学，2006(6)
[52] 秦曾煌．电工学[M]．高等教育出版社，1999．9
[53] 陈学华，贺振华，黄德济．基于广义S变换的信号提取与抑噪[J]．成都理工大学学报，2006(4)
[54] 于学华，丁康．汽车俯仰与跳动复合运动的分析[J]．噪声与振动控制，2005．8
[55] 容一鸣，阳杰．车辆随机输入的动态仿真和试验研究[J]．汽车工程，2001(5)
[56] 檀润华，陈鹰．路面随机激励下的汽车振动仿真[J]．振动、测试与诊断，2000(6)
[57] 檀润华，陈鹰，路甬祥．路面对汽车激励的时域模型建立及计算机仿真[J]．中国公路学报，1998(3)