汽车试验学_

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1、安徽农业大学工学院 1,车辆试验学,教师: 张小龙 QQ:350966074,赵立军 博士开题报告 第2页,参考书目:,教材： 赵立军 主编.汽车试验学.北京：北京大学出版社，2008 教辅 1 余志生 主编.汽车理论.北京：机械工业出版社，2009 2汽车工程手册编辑委员会.汽车工程手册.试验篇.北京：人民交通出版社，2006 3 付百学 主编.汽车试验技术.北京：北京理工大学出版社，2007,赵立军 博士开题报告 第3页,课程定位,汽车试验学涉及汽车试验理论和方法，包括汽车测试系统、试验方法和性能评价方法、数据处理等。 综合性和实践性很强 总课时30，其中理论课时20，试验课时10 期末考

2、试60%,平时成绩30%，试验10.,赵立军 博士开题报告 第4页,课程内容,第1章 绪论（4 课时） 第2章 汽车传感器（4 课时） 第3章 汽车道路试验测试系统（2 课时） 第4章 数据处理方法（4 课时） 第5章 汽车总成与整车性能试验方法（6 课时） 试验1 汽车制动性试验与数据处理（4 课时） 试验2 汽车轮速测量与参考车速计算（3 课时） 试验3 汽车稳态转向特性试验数据处理（3 课时）,赵立军 博士开题报告 第5页,第1章 绪论,实车试验录像 清华大学研究性道路试验 ABD驾驶机器人相关试验 定位与作用 道路试验系统架构 运动学参数试验技术(汽车位置姿态) 动力学参数试验技术(车

3、轮力) 道路试验驾驶机器人技术 应用简介,赵立军 博士开题报告 第6页,定位与作用,汽车试验的重要意义,汽车出厂检测试验 在用车安全、环保性能试验 汽车改装后的性能试验 汽车控制系统开发试验 汽车试验设备开发试验,赵立军 博士开题报告 第7页,定位与作用,不解体整车与总成件性能测试,赵立军 博士开题报告 第8页,定位与作用,台架试验和道路试验,赵立军 博士开题报告 第9页,定位与作用,通过道路试验对汽车运动学参数和 动力学参数进行(组合)测量,赵立军 博士开题报告 第10页,定位与作用,德国 Corrsys-Datron Sensor System Inc. 瑞士 Kistler Instru

4、ment AG 美国 Michigan Scientific Corporation 美国 MTS Systems Corp. 日本株式会社共和电业（Kyowa Electronic Instruments Co. Ltd） 日本株式会社小野测器（Ono Sokki Co. Ltd）,国外主要公司,赵立军 博士开题报告 第11页,定位与作用,国家“六五”期间重点推广了汽车检测和诊断技术。 “七五”期间交通部把“汽车检测、设备诊断在汽车维修生产中的应用”课题列为重点新技术推关项目，此后有计划地在全国公路运输和车辆管理部门筹建汽车检测站。 70 年代后期国内有关企事业单位开始从国外引进部分较先进的

5、检测仪器设备，80 年代初一些厂家开始试制生产检测设备。 高校：清华大学、东南大学、西华大学,国内主要高校和科研机构,赵立军 博士开题报告 第12页,道路试验系统架构,赵立军 博士开题报告 第13页,道路试验系统架构,日本小野测器汽车道路试验数据采集装置（DL-3000 ）,赵立军 博士开题报告 第14页,道路试验系统架构,Corrsys-Datron 公司车轮位置传感器和 Kistler Instrument AG 公司RWD 和车轮位置、轮速等组合传感器,赵立军 博士开题报告 第15页,道路试验系统架构,Kistler Instrument AG RoaDyn 无线传输采集系统,赵立军 博

6、士开题报告 第16页,道路试验系统架构,清华大学购置的基于GPS技术的汽车道路试验设备,赵立军 博士开题报告 第17页,道路试验系统架构,VBOX 显示装置,赵立军 博士开题报告 第18页,道路试验系统架构,美国NI公司PXI和cRIO控制器,赵立军 博士开题报告 第19页,道路试验系统架构,西华大学汽车学院开发的汽车道路试验系统(部分),赵立军 博士开题报告 第20页,道路试验系统架构,东南大学仪器科学与工程学院开发的汽车道路试验数据采集装置,赵立军 博士开题报告 第21页,运动学参数试验技术,车身线速度：光学速度传感器;GPS测速 车身角速度： 陀螺仪 车身位置姿态：SIMU/GPS组合测

7、量 （Strap-down Inertial Measurement System）,赵立军 博士开题报告 第22页,运动学参数试验技术,赵立军 博士开题报告 第23页,运动学参数试验技术,初始定位,Kalman滤波,组合测量,捷联解算,赵立军 博士开题报告 第24页,运动学参数试验技术,GPS测速定位授时 GPS工作模式：单点定位，差分定位； 基于伪距码，基于载波相位,赵立军 博士开题报告 第25页,运动学参数试验技术,差分GPS工作原理,卫星位置,星站距离,降低误差,赵立军 博士开题报告 第26页,运动学参数试验技术,GPS差分和单点模式定位性能对比,赵立军 博士开题报告 第27页,运动学

8、参数试验技术,用VBOX III测量得到的汽车轨迹,赵立军 博士开题报告 第28页,运动学参数试验技术,赵立军 博士开题报告 第29页,运动学参数试验技术,SIMS/GPS浅组合方案,SIMS/GPS浅组合实际试验解算曲线,赵立军 博士开题报告 第30页,动力学参数试验技术,车辆运动是由地面对车轮作用力、车辆对车轮作用力以及空气作用力等共同作用的结果，其中地面轮胎附着作用是主要因素，并受路面因素、轮胎因素、车辆因素和车辆行驶工况因素等影响，在高速时空气作用力会明显增强，并能在轮胎受力上得到体现。,车轮力直接实时测量能为车辆设计、性能测试和评价、道路评价和损坏机理研究等提供准确的试验依据，是架起

9、道路试验向室内试验转变的桥梁，在车辆动力学分析和虚拟试验中起着重要的作用。,轮胎动态模型研究； 悬架特性研究； 路面和桥梁损坏机理研究； 车辆底盘运动控制系统控制算法验证和整车匹配性能评价研究；,制动系统动态模型研究； 地面力学特性测试和通过性研究； 基于载荷谱的试验场试验路面评价研究； 动力总成匹配研究。,赵立军 博士开题报告 第31页,动力学参数试验技术,赵立军 博士开题报告 第32页,动力学参数试验技术,典型轮力测量方法 (a) WIM 法； (b) 台架称重法；(c) 轮胎变形超声测量原理；(d) 车桥应变片布置。,赵立军 博士开题报告 第33页,动力学参数试验技术,车轮力测量的核心技

10、术为车轮力传感器（Wheel Force Transducer, WFT）。对传统车轮轮辋改进后，通过两个连接法兰将WFT传感体串联在车轮轮辋和制动器轮毂之间，地面对车桥的作用力传递路线变为：,地面 胎体 改制轮辋 轮辋调节法兰 传感体 轮毂调节法兰 制动器轮毂,赵立军 博士开题报告 第34页,动力学参数试验技术,Kistler Instrument AG RWD结构简图,赵立军 博士开题报告 第35页,动力学参数试验技术,东南大学研制的WFT效果图,赵立军 博士开题报告 第36页,动力学参数试验技术,国外WFT研究进展,对WFT研发最早的是美国通用公司（Whittemore,1969），该W

11、FT是经特殊设计的应变金属环，能测出轮胎平面的两个相互正交力。Shoberg和Wallace在1975年研发的WFT能测六分力，对被测信号解耦采用模拟电路的方法。Rupp et al. 1993年研制的轮力传感器VEhicle LOad Sensor （VELOS）不需要特殊的标定和补偿技术，通过结构设计实现了力、力矩之间的解耦。 九十年代初国外一些公司相继研制出车轮扭矩传感器，并组成道路试验系统，主要对汽车传动系、制动系和发动机性能等进行研究。随着对汽车车型开发和质量评价的需要，WFT开始从一维向多维发展。 在1999年3月MTS公司公布了用于测量汽车车轮载荷的车轮力传感器的重要新闻，同时申

12、请了该产品的专利，它可以测量汽车在行驶过程中地面作用于车轮的六维力。2000年，美国R&D（研究与发展）杂志评选100项年度工程成果，WFT列在其中。,赵立军 博士开题报告 第37页,动力学参数试验技术,我国对于多维力传感器的研究起步较晚。东南大学自1996年与跃进汽车集团共同承接原机械部重点立项“车轮力传感器及汽车道路数据采集系统研究”以来，已进行了3代WFT产品的开发。所研发的WFT属于电阻应变式测量原理，采用八梁轮辐式传感体结构，在应变片布片组桥、非接触能量和信号传输、多分力信号结构解耦和标定、数据采集装置和数据分析等方面进行了深入研究，并取得了初步研究成果。 课题组研制的产品先后由安徽

13、江淮汽车集团、同济大学、交通部公路科研所、南京林业大学等单位购买和使用，填补了我国在这一领域的空白。,国内WFT研究进展,赵立军 博士开题报告 第38页,动力学参数试验技术,美国RS Technologies Ltd. 美国 Michigan Scientific Corporation 美国MTS Systems Corp.、 美国ATI Industrial Automation 美国HBM 美国Sensor Developments Inc.,美国S. Himmelstein and Co. 德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会工作可靠性研究所LBF 德国caesar-datensysteme

14、7 瑞士Kistler Instrument AG 日本Tokyo sokki Kenkyujo Co. Ltd. 日本株式会社共和电业（Kyowa Electronic Instruments Co. Ltd）,国外WFT主要研发单位,国内WFT主要研发单位,东南大学仪器科学与工程学院.,赵立军 博士开题报告 第39页,动力学参数试验技术,自制轮力传感器液压标定装置结构图（俯视图）,赵立军 博士开题报告 第40页,动力学参数试验技术,MTS System Corp. Flat-Trac 轮胎试验机,赵立军 博士开题报告 第41页,动力学参数试验技术,吉林大学轮胎力学特性试验台及水泥路面,赵立

15、军 博士开题报告 第42页,动力学参数试验技术,70 km/h ABS 紧急制动试验WFT部分曲线,赵立军 博士开题报告 第43页,动力学参数试验技术,MTS公司的WFT一组试验曲线,赵立军 博士开题报告 第44页,道路试验驾驶机器人技术,日本Horiba公司的ADS-7000驾驶机器人,赵立军 博士开题报告 第45页,道路试验驾驶机器人技术,英国Froude Consine公司的驾驶机器人,赵立军 博士开题报告 第46页,道路试验驾驶机器人技术,德国STHLE公司SAP2000型驾驶机器人,赵立军 博士开题报告 第47页,道路试验驾驶机器人技术,大众公司驾驶机器人室外试验图,赵立军 博士开题

16、报告 第48页,道路试验驾驶机器人技术,德国WITT公司道路试验用机器人,赵立军 博士开题报告 第49页,道路试验驾驶机器人技术,德国大众公司的室外自主驾驶机器人,赵立军 博士开题报告 第50页,道路试验驾驶机器人技术,东南大学研制的台架试验DNC-2驾驶机器人,赵立军 博士开题报告 第51页,道路试验驾驶机器人技术,Anthony Best Dynamics Ltd道路试验转向机器人,赵立军 博士开题报告 第52页,道路试验驾驶机器人技术,Anthony Best Dynamics Ltd道路试验制动和加速踏板控制机器人,赵立军 博士开题报告 第53页,应用简介,动力性与制动性能试验 常规操纵稳定性试验 ABS (Anti-lock Braking System)开发 DSC (Dynamic Stability Control) 开发 道路谱采集 通过性能数据采集,