某載貨車駕駛室的振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)采集及分析

郭 偉

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

設(shè)計(jì)研究

某載貨車駕駛室的振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)采集及分析

郭 偉

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

本文通過在某載貨汽車上布置加速度傳感器， 完成駕駛室道路載荷譜的振動(dòng)數(shù)據(jù)采集工作，并分析其統(tǒng)計(jì)特性，為駕駛室的道路模擬試驗(yàn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

道路載荷譜；數(shù)據(jù)采集；道路模擬試驗(yàn)；加速度

CLC NO.: U463.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2014)10-21-04

1、概述

目前越來越多的汽車生產(chǎn)廠家開始使用道路模擬技術(shù)，將整車道路試驗(yàn)搬到試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行。道路模擬是在試驗(yàn)室內(nèi)通過對(duì)試驗(yàn)臺(tái)架參數(shù)進(jìn)行精確控制，再現(xiàn)車輛在實(shí)際道路運(yùn)行狀態(tài)下的樣車對(duì)地面激勵(lì)響應(yīng)情況。我們進(jìn)行駕駛室振動(dòng)數(shù)據(jù)采集，所關(guān)注的焦點(diǎn)是源于車輪受路面激勵(lì)而作用在車輛上載荷，獲得的數(shù)據(jù)作為試驗(yàn)臺(tái)的目標(biāo)載荷。

2、試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

在某載貨汽車懸置上下布置加速度傳感器，并在某汽車試驗(yàn)場(chǎng)綜合路上進(jìn)試驗(yàn)，采集駕駛室在各種路面的振動(dòng)道路譜，研究駕駛室的振動(dòng)情況。將采集的道路譜進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為駕駛室臺(tái)架試驗(yàn)做數(shù)據(jù)積累，為駕駛室道路模擬試驗(yàn)做基礎(chǔ)。

3、試驗(yàn)主要設(shè)備

硬 件：LMS 數(shù)采儀、工作電腦、逆變器或車載電源等

軟 件：LMS Test.Lab

傳感器：PCB加速度傳感器

4、試驗(yàn)對(duì)象

一臺(tái)裝備齊全，且經(jīng)過磨合，車況良好樣車，該車按照樣車使用標(biāo)準(zhǔn)加滿燃料，使輪胎氣壓達(dá)到廠定壓力，并放置好配重。

表4-1 樣車載荷分配

5、儀器設(shè)備的安裝和傳感器的布置

試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)的選擇：根據(jù)駕駛室在車架上的固定方式，該駕駛室在車架上4點(diǎn)懸置固定，道路激勵(lì)由車架通過4個(gè)懸置傳遞給駕駛室，且車架此位置的剛度較大，獲得數(shù)據(jù)會(huì)好一些，同時(shí)還避免了橡膠件的非線性干擾。

同時(shí)還應(yīng)采集駕駛室與懸置的連接點(diǎn)作為道路模擬時(shí)的監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)，監(jiān)測(cè)控制測(cè)點(diǎn)是用來檢測(cè)道路模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)迭代后生成的加載譜進(jìn)行道路模擬的精確度的，在臺(tái)架上模擬路

面振動(dòng)時(shí)應(yīng)在監(jiān)測(cè)點(diǎn)處得到與實(shí)際路面載荷譜盡可能一致的響應(yīng)。

表5-1 測(cè)點(diǎn)位置表

備注：在道路模擬臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)，傳感器的測(cè)點(diǎn)應(yīng)與整車道路試驗(yàn)中的測(cè)點(diǎn)一致。

6、采集工況

本次試驗(yàn)選在某汽車試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行，為了使獲得的道路載荷歷程具有典型性、概括性和集中性，試驗(yàn)的路面必須具有代表性，且盡可能使統(tǒng)計(jì)上會(huì)發(fā)生的重要事件以充分地體現(xiàn)，我們選取了8種路面進(jìn)行駕駛采集， 采集路面及行駛規(guī)范見表：

表6-1 采集路面及行駛規(guī)范表

7、數(shù)據(jù)編輯和處理分析

7.1 加速度信號(hào)預(yù)處理

使用tecware軟件進(jìn)行對(duì)加速度信號(hào)的統(tǒng)計(jì)分析，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，如裁剪、去漂移、去尖峰以及濾波等，處理時(shí)編輯窗口需對(duì)所有的數(shù)據(jù)通道進(jìn)行處理，以保證各通道信號(hào)的原始相位關(guān)系保持一致。

7.2 用傅里葉低通濾波，消除50Hz以上的高頻成分。因?yàn)榇瞬糠值恼駝?dòng)對(duì)汽車的強(qiáng)度和耐久性影響非常小。

7-4加速度信號(hào)統(tǒng)計(jì)分析對(duì)振動(dòng)信號(hào)的分析，數(shù)理統(tǒng)計(jì)是一個(gè)重要的手段，通過考察信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特征，可以觀察到信號(hào)的分布情況，從中總結(jié)出汽車對(duì)路面振動(dòng)的響應(yīng)規(guī)律，從而在以后的設(shè)計(jì)中可以針對(duì)統(tǒng)計(jì)規(guī)律設(shè)計(jì)更合理的結(jié)構(gòu)，提高汽車的使用壽命和可靠性。經(jīng)過預(yù)處理后的信號(hào)按照最小值、最大值、平均值、有效值（均方根值）、標(biāo)準(zhǔn)差以及方差等六個(gè)統(tǒng)計(jì)特征來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。有效值，信號(hào)平均能力的一

種表達(dá)，反映信號(hào)的強(qiáng)度或平均功率。平均值，反映信號(hào)變化的中心趨勢(shì)。方差，反映了信號(hào)繞均值的波動(dòng)程度，其正平方根稱為標(biāo)準(zhǔn)差。其結(jié)果如下表所示：

表7-1 駕駛室右側(cè)后懸下方與車架固定處加速度統(tǒng)計(jì)

表7-2 駕駛室右側(cè)后懸上方與駕駛室固定處加速度統(tǒng)計(jì)

表7-3 駕駛室右側(cè)后懸下方與車架固定處加速度統(tǒng)計(jì)

表7-4 駕駛室右側(cè)前懸上方與駕駛室固定處加速度統(tǒng)計(jì)

表7-5 駕駛室左側(cè)后懸下方與車架固定處加速度統(tǒng)計(jì)

表7-6 駕駛室左側(cè)后懸上方與駕駛室固定處加速度統(tǒng)計(jì)

表7-7 駕駛室左側(cè)前懸上方與駕駛室固定處加速度統(tǒng)計(jì)

表7-8 駕駛室左側(cè)前懸下方與車架固定處加速度統(tǒng)計(jì)

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 駕駛室懸置處的加速度大的路面是塊石路與搓板路，說明這兩種路面比較顛簸，樣車的駕駛室在這兩種路面上的振動(dòng)大。

8、總結(jié)

本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集在汽車試驗(yàn)場(chǎng)綜合路進(jìn)行，共測(cè)量了駕駛室懸置上下8個(gè)加速度振動(dòng)情況。通過此次試驗(yàn)，掌握使用LMS數(shù)據(jù)采集儀的使用,數(shù)據(jù)采集的方法,及使用TecWare分析軟件進(jìn)行加速度數(shù)據(jù)處理分析，統(tǒng)計(jì)分析得到駕駛室在試驗(yàn)場(chǎng)的加速度振動(dòng)載荷特征，并為后續(xù)在道路模擬試驗(yàn)臺(tái)上再現(xiàn)駕駛室在試驗(yàn)試驗(yàn)場(chǎng)行駛情況進(jìn)行了數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

[1]王霄鋒 汽車可靠性工程基礎(chǔ)[M]北京： 清華大學(xué)出版社 2007.

[2]郭虎等 車輛隨機(jī)載荷譜的統(tǒng)計(jì)分析[J]汽車科技 2003.

[3]周水兵 用戶關(guān)聯(lián)汽車道路載荷譜編制的研究 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 2008.

[4]黃松、夏武超、陳軍祥以道路載荷譜為基礎(chǔ)建立汽車零部件的當(dāng)量壽命[J]汽車科技 2003.

Vibration acceleration data acquisition and analysis of a truck cab

Guo wei
(Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi′an 710200)

Through the arrangement of the acceleration sensor on a truck, complete the work of the vibration data acquisition of the cab road load spectrum, and analysis its statistical characteristics, and provide basic data as the cab road simulation test.

road load spectrum；data acquisition；road simulation test；acceleration

U463.8

A

1671-7988(2014)10-21-04

郭偉，就職于陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院。