本發(fā)明屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種汽車輪胎經(jīng)過(guò)錯(cuò)臺(tái)時(shí)，產(chǎn)生沖擊作用力的測(cè)試計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

輪胎-錯(cuò)臺(tái)沖擊作用屬于瞬態(tài)沖擊力作用范疇，借助壓電陶瓷的動(dòng)態(tài)力學(xué)傳感器，可以測(cè)量瞬態(tài)沖擊力。汽車運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)過(guò)錯(cuò)臺(tái)時(shí)，輪胎-錯(cuò)臺(tái)沖擊作用產(chǎn)生的沖擊力，現(xiàn)階段還未出現(xiàn)一種能直接測(cè)量該沖擊力的方法，一般都是通過(guò)在車身安裝加速度傳感器，間接反映沖擊過(guò)程產(chǎn)生的沖擊作用，但是這種方法測(cè)量得到的沖擊力包含車身彈簧-阻尼系統(tǒng)的影響，并不能直接反映輪胎-錯(cuò)臺(tái)作用處產(chǎn)生的沖擊力。

目前，尚無(wú)設(shè)備是專門針對(duì)測(cè)量錯(cuò)臺(tái)-輪胎沖擊力過(guò)程產(chǎn)生的瞬態(tài)力。現(xiàn)有方法中根據(jù)車輛經(jīng)過(guò)錯(cuò)臺(tái)處振動(dòng)信號(hào)增強(qiáng)的原理，利用豎向振動(dòng)強(qiáng)度變化得到輪胎經(jīng)過(guò)錯(cuò)臺(tái)時(shí)豎向加速度，此類方法只能利用豎向加速度換算成豎向沖擊力，無(wú)法求得水平方向上的沖擊力，且測(cè)量得到的加速度受到車身彈簧-阻尼系統(tǒng)的衰減作用，并不是沖擊點(diǎn)處輪胎的瞬態(tài)加速度，所求得的力也并非接觸點(diǎn)處的沖擊力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是在一種汽車經(jīng)過(guò)路面錯(cuò)臺(tái)時(shí)對(duì)輪胎沖擊力測(cè)量裝置基礎(chǔ)上，提供一種沖擊力測(cè)試計(jì)算方法，解決了目前測(cè)量輪胎-錯(cuò)臺(tái)沖擊作用過(guò)程產(chǎn)生瞬態(tài)力缺乏相應(yīng)測(cè)試計(jì)算方法的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種汽車經(jīng)過(guò)錯(cuò)臺(tái)時(shí)對(duì)輪胎沖擊作用力的測(cè)試計(jì)算方法，該方法的基本思路為：汽車經(jīng)過(guò)路面錯(cuò)臺(tái)時(shí)，在接觸點(diǎn)處產(chǎn)生沖擊力作用。此過(guò)程中輪胎是不斷運(yùn)動(dòng)的，從輪胎角度出發(fā)難以布置測(cè)量元件進(jìn)行測(cè)量；而路面錯(cuò)臺(tái)則是絕對(duì)靜止的，接觸點(diǎn)處產(chǎn)生的沖擊力傳至地基，并由地基產(chǎn)生約束反力，通過(guò)測(cè)量約束反力便可求得沖擊力(圖1)。將錯(cuò)臺(tái)視為鑲嵌于地基中的獨(dú)立單元體，沖擊力由錯(cuò)臺(tái)傳至地基并產(chǎn)生約束反力，在錯(cuò)臺(tái)與地基之間布置力傳感器，可以測(cè)量得到約束反力大小和方向，約束反力合力即是沖擊力。

本發(fā)明方法特征在于按照以下步驟進(jìn)行：

(1)在汽車經(jīng)過(guò)路面錯(cuò)臺(tái)時(shí)對(duì)輪胎沖擊力測(cè)量裝置基礎(chǔ)上，建立沖擊力隨速度、錯(cuò)臺(tái)高度、輪載、胎壓等因素變化的測(cè)試計(jì)算方法。將動(dòng)態(tài)力傳感器連接到配套的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將動(dòng)態(tài)力傳感器安裝在支架上并固定于凹槽內(nèi)壁，將鋼板凹槽固定于在水泥混凝土基座中，將傳力塊放于鋼板凹槽內(nèi)，調(diào)節(jié)底部支架伸縮量控制錯(cuò)臺(tái)高度，調(diào)節(jié)兩側(cè)支架，使傳力塊與凹槽之間產(chǎn)生預(yù)緊力，完成測(cè)量裝置的組裝；

(2)利用汽車為加載源，駕駛汽車經(jīng)過(guò)傳力塊，將輪胎正對(duì)由傳力塊設(shè)置形成的錯(cuò)臺(tái)進(jìn)行沖擊，得到?jīng)_擊力曲線；

(3)改變行駛速度、錯(cuò)臺(tái)高度、輪載、輪徑、胎壓等因素，得到不同因素變化條件下的沖擊力曲線。

(4)按照預(yù)定方法將測(cè)量得到水平和豎直方向上的力進(jìn)行合成，得到?jīng)_擊力合力大小和方向。

(5)建立沖擊力峰值與各因素之間的關(guān)系，對(duì)沖擊力產(chǎn)生規(guī)律進(jìn)行時(shí)域分析和頻域分析。

進(jìn)一步，將兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)物體(輪胎與錯(cuò)臺(tái))之間的沖擊力轉(zhuǎn)化為兩個(gè)相對(duì)靜止物體(傳力塊與鋼板凹槽)之間的約束力，通過(guò)測(cè)量此約束力來(lái)求解原始沖擊力。

進(jìn)一步，產(chǎn)生的約束力分為水平方向和豎直方向兩個(gè)方向上，對(duì)兩個(gè)方向上約束力合力進(jìn)行合成，可以求得輪胎-錯(cuò)臺(tái)作用點(diǎn)處沖擊力的大小和作用方向。

進(jìn)一步，通過(guò)改變速度、錯(cuò)臺(tái)高度、輪載等因素大小，得到各影響因素與沖擊力之間的關(guān)系。

進(jìn)一步，根據(jù)不同條件下沖擊力變化曲線，可以建立沖擊力峰值與速度、錯(cuò)臺(tái)高度、輪載、輪徑、胎壓等因素的關(guān)系，得到?jīng)_擊力峰值的求解方程。

依據(jù)本方法中步驟1所述，得到?jīng)_擊測(cè)量平臺(tái)。依據(jù)此方法進(jìn)行測(cè)試，輪胎經(jīng)過(guò)傳力塊時(shí)產(chǎn)生沖擊力，并在鋼板凹槽處產(chǎn)生約束反力，沖擊力與約束反力受力平衡(圖2)，約束反力由預(yù)設(shè)在傳力塊與鋼板之間的力傳感器測(cè)量得到(圖3、圖4)，沖擊力求解沖擊力過(guò)程為：

沖擊力大?。?/p>

式中：f為錯(cuò)臺(tái)與輪胎作用點(diǎn)處沖擊力；f1～f7為由各約束面?zhèn)鞲衅鳒y(cè)得的約束反力。

沖擊力方向：

式中：φ為沖擊力作用方向(與水平方向夾角)。

根據(jù)沖擊力作用曲線，對(duì)沖擊力產(chǎn)生規(guī)律進(jìn)行分析，可以得到?jīng)_擊力峰值與速度、錯(cuò)臺(tái)高度、輪載等因素之間的關(guān)系：

fmax＝f(v,m,h......)(3)

式中：fmax為沖擊力最大值；f為各因素與沖擊力最大值之間對(duì)應(yīng)關(guān)系；v，m，h分別為速度、輪載、錯(cuò)臺(tái)高度。

本發(fā)明的測(cè)試計(jì)算方法中，傳力塊、鋼板凹槽的結(jié)構(gòu)尺寸與測(cè)試車輛的輪胎尺寸相匹配，尺寸大小可變。傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置型號(hào)及量程等根據(jù)測(cè)試力的大小可變。本發(fā)明的有益效果是能夠直接測(cè)量汽車經(jīng)過(guò)錯(cuò)臺(tái)時(shí)輪胎與錯(cuò)臺(tái)作用點(diǎn)處產(chǎn)生的瞬態(tài)沖擊力，通過(guò)測(cè)試系統(tǒng)可以進(jìn)行一定范圍內(nèi)速度、錯(cuò)臺(tái)高度、輪載、輪徑、胎壓等因素變化的沖擊試驗(yàn)。

附圖說(shuō)明

圖1試驗(yàn)中各個(gè)配件整體裝配圖；

圖2傳力塊受沖擊力等效作用示意圖；

圖3錯(cuò)臺(tái)高度3cm、速度30km/h、輪載520kg單次試驗(yàn)前、后輪沖擊力曲線；

圖4速度30km/h、錯(cuò)臺(tái)高度5cm情況下前、后輪隨輪載變化沖擊力曲線；

圖5輪胎經(jīng)過(guò)錯(cuò)臺(tái)時(shí)的沖擊力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量圖；

圖6為速度10km/h時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力示意圖；

圖7為速度20km/h時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力示意圖；

圖8為速度30km/h時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力示意圖；

圖9為速度40km/h時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力示意圖；

圖10為速度50km/h時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力示意圖；

圖11為速度60km/h時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力示意圖；

圖12為錯(cuò)臺(tái)為2cm時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力示意圖；

圖13為錯(cuò)臺(tái)為3cm時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力示意圖；

圖14為錯(cuò)臺(tái)為4cm時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力示意圖；

圖15為錯(cuò)臺(tái)為5cm時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力示意圖；

圖16為錯(cuò)臺(tái)為6cm時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力示意圖；

圖17為錯(cuò)臺(tái)為7cm時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)案例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

1、將凹槽鋼板預(yù)埋在道路地基中，凹槽上表面與路表平齊，并對(duì)凹槽鋼板周圍的地基做強(qiáng)化處理，盡量減小沖擊力過(guò)程產(chǎn)生的變形，提高測(cè)試精度；

2、將力傳感器連接到配套的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

3、將力傳感器安裝在支架上，固定于凹槽內(nèi)壁；

4、放入傳力塊，調(diào)節(jié)底部支架伸縮量控制錯(cuò)臺(tái)高度，調(diào)節(jié)兩側(cè)支架，使傳力塊與凹槽之間產(chǎn)生預(yù)緊力；

5、汽車行駛過(guò)程中，使車輪沖擊傳力塊，測(cè)量對(duì)應(yīng)速度，錯(cuò)臺(tái)高度下產(chǎn)生的沖擊力；

6、改變沖擊速度、調(diào)節(jié)錯(cuò)臺(tái)高度等因素，反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，得到不同條件影響下的沖擊力變化曲線。

7、記錄沖擊力曲線對(duì)應(yīng)的速度、輪載、錯(cuò)臺(tái)高度等相關(guān)因素變化，建立沖擊力峰值與各因素之間的關(guān)系。

測(cè)試平臺(tái)結(jié)構(gòu)組成：

1.傳力塊：水泥混凝土澆注件，受到?jīng)_擊力作用后，將沖擊力傳至傳感器；

2.傳感器支架：固定傳感器；用于傳力塊與凹槽鋼板的預(yù)緊，使之緊密接觸，防止震動(dòng)誤差；調(diào)節(jié)底部高度，控制錯(cuò)臺(tái)量；

3.鋼板凹槽：固定傳感器支架；

4.力傳感器：采用yd-cl壓電晶體的力傳感器，用于測(cè)量瞬態(tài)沖擊力。

5.水泥混凝土承力基座：①固定凹槽鋼板；②提供足夠約束反力。圖2是水泥混凝土承力基座示意圖。

實(shí)施例1：

實(shí)驗(yàn)方案：錯(cuò)臺(tái)高度的調(diào)節(jié)

本試驗(yàn)?zāi)M錯(cuò)臺(tái)高度與沖擊能量之間的關(guān)系，試驗(yàn)中根據(jù)需要改變錯(cuò)臺(tái)高度，通過(guò)改變?cè)嚰K底部工裝支架的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)。工裝支架共有7個(gè)厚度型號(hào)，分別是7mm、17mm、27mm、37mm、47mm、57mm、77mm，以此來(lái)調(diào)節(jié)其錯(cuò)臺(tái)高度，分別對(duì)應(yīng)0mm、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、70mm的錯(cuò)臺(tái)。

在模擬錯(cuò)臺(tái)時(shí)，試件塊整體上升，因此在試件塊后的位置應(yīng)做加高處理，保證汽車平穩(wěn)通過(guò)，對(duì)之前錯(cuò)臺(tái)產(chǎn)生的沖擊力不產(chǎn)生干擾。每個(gè)承力基座各需準(zhǔn)備一塊10mm和三塊20mm厚的木板便可抵消1～7cm錯(cuò)臺(tái)高度后的落差，木板平面尺寸為2000mm*600mm，選用人工合成木板。整個(gè)試驗(yàn)中各個(gè)配件的裝配圖如圖1所示。

試驗(yàn)概況

為研究汽車經(jīng)過(guò)錯(cuò)臺(tái)過(guò)程產(chǎn)生沖擊力的規(guī)律，在某機(jī)場(chǎng)滑行道東側(cè)進(jìn)行了為期7天的現(xiàn)場(chǎng)沖擊試驗(yàn)。試驗(yàn)中利用標(biāo)致3008普通家用型suv，以不同速度、不同載重，對(duì)不同高度的錯(cuò)臺(tái)進(jìn)行實(shí)體沖擊試驗(yàn)，以獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行理論分析。

試驗(yàn)設(shè)備

(1)加載車

試驗(yàn)采用普通家用型suv與重型卡車進(jìn)行沖擊，suv相關(guān)參數(shù)如表1所示：

表1suv荷載參數(shù)

(2)測(cè)速儀

采用激光測(cè)速儀對(duì)車輛運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。

(3)采集系統(tǒng)

試驗(yàn)中采集系統(tǒng)即為預(yù)定的采集裝置，包含傳感器、傳感器夾具、信號(hào)放大器、art動(dòng)態(tài)信號(hào)采集卡、計(jì)算機(jī)及相關(guān)的信號(hào)傳輸線。

(4)承力基座

承力基座在試驗(yàn)前期預(yù)先施工完成，是設(shè)置在道面上的預(yù)埋件。

(5)其它

試驗(yàn)外外場(chǎng)進(jìn)行，從室內(nèi)引電，需要長(zhǎng)線纜及電插座等設(shè)備。

試驗(yàn)流程

傳感器安裝及布線

傳感器按照預(yù)先固定好的位置進(jìn)行安裝，其實(shí)際布局如圖3所示。

傳力試件塊布局

將傳力試件塊安裝于凹槽中，配合傳感器，測(cè)量由試件塊傳遞的各個(gè)方向上的力值。將整體設(shè)備按固定位置裝配好后，對(duì)實(shí)際錯(cuò)臺(tái)高度進(jìn)行測(cè)量。

試驗(yàn)車加速、沖擊過(guò)程

車輛加速到預(yù)定速度，并以此速度進(jìn)過(guò)錯(cuò)臺(tái)，與錯(cuò)臺(tái)接觸過(guò)程通過(guò)傳感器采集到相應(yīng)的信號(hào)。

測(cè)試系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試

將測(cè)試系統(tǒng)按要求連接好之后進(jìn)行調(diào)試、測(cè)量，以得到各個(gè)傳感器之間的真實(shí)值。

試驗(yàn)中考慮的影響因素

針對(duì)影響沖擊力大小的因素，本次試驗(yàn)主要考慮從三個(gè)方面進(jìn)行測(cè)試：

(1)車速

考慮到車速過(guò)快可能帶來(lái)的人員及車輛損壞，結(jié)合試驗(yàn)需要，考慮了suv車速分別為10km/h、20km/h、30km/h、40km/h、50km/h、60km/h六種情況。重型卡車20km/h、30km/h、40km/h、50km/h四種情況。

(2)輪載

試驗(yàn)中，通過(guò)往車?yán)锾砑由按姆椒ǜ淖兤囌?，以此調(diào)節(jié)輪載。

(3)錯(cuò)臺(tái)高度

試驗(yàn)從水平開(kāi)始，共設(shè)置1cm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm七種高度的錯(cuò)臺(tái)。

不同方案下的試驗(yàn)

不同速度下的試驗(yàn)

為考察行車速度對(duì)經(jīng)過(guò)錯(cuò)臺(tái)時(shí)產(chǎn)生沖擊力的影響，試驗(yàn)設(shè)置低速到高速六種段位的速度，其理論速度值為10km/h、20km/h、30km/h、40km/h、50km/h、60km/h。試驗(yàn)中汽車由認(rèn)為操控，接近錯(cuò)臺(tái)前加速至預(yù)期速度，然后松油門、檔位掛到空擋，確保汽車輪胎與錯(cuò)臺(tái)沖擊過(guò)程中沒(méi)有外力的干擾，盡可能將此過(guò)程產(chǎn)生沖擊力的力源簡(jiǎn)單化。沖擊瞬間的速度由測(cè)速儀得到，分析過(guò)程所用的速度以實(shí)測(cè)速度為準(zhǔn)。

不同錯(cuò)臺(tái)高度下的試驗(yàn)

錯(cuò)臺(tái)高度調(diào)節(jié)由底部夾具的尺寸決定，根據(jù)試驗(yàn)需求，制定了七種不同尺寸的夾具，即對(duì)應(yīng)七種錯(cuò)臺(tái)高度1cm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm。由于錯(cuò)臺(tái)高度是由認(rèn)為更換夾具來(lái)調(diào)節(jié)的，在安裝過(guò)程中會(huì)有一定的裝配誤差，加之傳力塊外形尺寸上存在一定的誤差，最終的錯(cuò)臺(tái)高度與預(yù)定的錯(cuò)臺(tái)高度會(huì)有一定的誤差，分析過(guò)程以實(shí)際測(cè)量得到的錯(cuò)臺(tái)高度為準(zhǔn)。

不同荷載下的試驗(yàn)

荷載的變化從兩方面體現(xiàn)，一是車輛本身前、后橋的荷載分配系數(shù)不同，因此前后輪的輪載不一樣；另一方面，根據(jù)需要往車?yán)锾砑由按ㄟ^(guò)改變車內(nèi)載重以改變前、后輪的輪載。在數(shù)據(jù)分析時(shí)，可以將兩者結(jié)合共同分析，不過(guò)當(dāng)前輪經(jīng)過(guò)錯(cuò)臺(tái)時(shí)，速度有一定的衰減，欲用后輪的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比時(shí)，應(yīng)先將數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?/p>

試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

錯(cuò)臺(tái)高度對(duì)沖擊力的影響

錯(cuò)臺(tái)對(duì)沖擊力的影響主要體現(xiàn)在汽車彈簧系統(tǒng)的壓縮量上，錯(cuò)臺(tái)高度越大，輪胎欲經(jīng)過(guò)錯(cuò)臺(tái)時(shí)彈簧的壓縮量就越大，此過(guò)程產(chǎn)生的沖擊力自然就增大。因此錯(cuò)臺(tái)高度越大，產(chǎn)生的沖擊力就越大。

速度為10km/h時(shí)的沖擊荷載曲線，隨著錯(cuò)臺(tái)高度增加，產(chǎn)生的沖擊荷載就越大。荷載2狀態(tài)下產(chǎn)生的沖擊荷載要大于荷載1狀態(tài)下產(chǎn)生的沖擊荷載。取各個(gè)狀態(tài)最大沖擊力如表2所示

表2速度為10km/h時(shí)的沖擊力

圖6為速度10km/h時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力，對(duì)荷載1與荷載2曲線進(jìn)行擬合，可以近似認(rèn)為沖擊力與錯(cuò)臺(tái)高度呈線性增長(zhǎng)，并得到兩種狀態(tài)下的線性方程。荷載1時(shí)的線性擬合方程：

y＝1434x+6376(4)

荷載2時(shí)的線性擬合方程：

y＝1451x+7706(5)速度為20km/h時(shí)錯(cuò)臺(tái)的影響，從曲線中抽取沖擊過(guò)程中前輪最大荷載，換算成各個(gè)狀態(tài)最大沖擊力進(jìn)行分析，如表3所示。

表3速度為20km/h時(shí)的沖擊力

圖7為速度20km/h時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力，對(duì)荷載1與荷載2曲線進(jìn)行擬合，可以近似認(rèn)為沖擊力與錯(cuò)臺(tái)高度呈線性增長(zhǎng)，并得到兩種狀態(tài)下的線性方程。荷載1時(shí)的線性擬合方程：

y＝1857x+7510(6)

荷載2時(shí)的線性擬合方程：

y＝1934x+9114(7)

速度為30km/h時(shí)錯(cuò)臺(tái)的影響

從曲線中抽取沖擊過(guò)程中前輪最大荷載，換算成各個(gè)狀態(tài)最大沖擊力進(jìn)行分析，如表4所示。

表4速度為30km/h時(shí)的沖擊力

圖8為速度30km/h時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力，對(duì)荷載1與荷載2曲線進(jìn)行擬合，可以近似認(rèn)為沖擊力與錯(cuò)臺(tái)高度呈線性增長(zhǎng)，并得到兩種狀態(tài)下的線性方程。荷載1時(shí)的線性擬合方程：

y＝2542x+8219(8)

荷載2時(shí)的線性擬合方程：

y＝2662x+9898(9)

速度為40km/h時(shí)錯(cuò)臺(tái)的影響，從曲線中抽取沖擊過(guò)程中前輪最大荷載，換算成各個(gè)狀態(tài)最大沖擊力進(jìn)行分析，如表5所示。

表5速度為40km/h時(shí)的沖擊力

圖9為速度40km/h時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力，對(duì)荷載1與荷載2曲線進(jìn)行擬合，可以近似認(rèn)為沖擊力與錯(cuò)臺(tái)高度呈線性增長(zhǎng)，并得到兩種狀態(tài)下的線性方程。荷載1時(shí)的線性擬合方程：

y＝3704x+7776(10)

荷載2時(shí)的線性擬合方程：

y＝3842x+9536(11)

速度為50km/h時(shí)錯(cuò)臺(tái)的影響，從曲線中抽取沖擊過(guò)程中前輪最大荷載，換算成各個(gè)狀態(tài)最大沖擊力進(jìn)行分析，如表6所示。

表6速度為50km/h時(shí)的沖擊力

圖10為速度50km/h時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力，對(duì)荷載1與荷載2曲線進(jìn)行擬合，可以近似認(rèn)為沖擊力與錯(cuò)臺(tái)高度呈線性增長(zhǎng)，并得到兩種狀態(tài)下的線性方程。荷載1時(shí)的線性擬合方程：

y＝4342x+11526(12)

荷載2時(shí)的線性擬合方程：

y＝4627x+8731(13)

速度為60km/h時(shí)錯(cuò)臺(tái)的影響，從曲線中抽取沖擊過(guò)程中前輪最大荷載，換算成各個(gè)狀態(tài)最大沖擊力進(jìn)行分析，如表7所示。

表7速度為60km/h時(shí)的沖擊力

圖11為速度60km/h時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力，對(duì)荷載1與荷載2曲線進(jìn)行擬合，可以近似認(rèn)為沖擊力與錯(cuò)臺(tái)高度呈線性增長(zhǎng)，并得到兩種狀態(tài)下的線性方程。荷載1時(shí)的線性擬合方程：

y＝4609x+11560(14)

荷載2時(shí)的線性擬合方程：

y＝4826x+12340(15)

從上述分析中可以看出，沖擊荷載隨錯(cuò)臺(tái)高度的增加呈線性增長(zhǎng)，增長(zhǎng)幅度隨高度增加而變大，即錯(cuò)臺(tái)高度越大線性方程的斜率就越大。從速度60km/m和70km/h的沖擊荷載曲線中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)錯(cuò)臺(tái)高度達(dá)到6～7cm時(shí)，速度增加，沖擊力不再增大，說(shuō)明達(dá)到?jīng)_擊力極限的時(shí)候發(fā)生跳車現(xiàn)象。

行車速度對(duì)沖擊力的影響

速度對(duì)沖擊力的影響主要體現(xiàn)在接觸時(shí)間上的區(qū)別，相同錯(cuò)臺(tái)高度下，速度越快，輪胎與錯(cuò)臺(tái)接觸時(shí)間久越短，沖擊瞬間汽車彈簧系統(tǒng)欲達(dá)到相同壓縮量所用時(shí)間就越短，因此產(chǎn)生的沖擊力就越大。

對(duì)行車速度與沖擊力之間的關(guān)系進(jìn)行單獨(dú)分析，首先對(duì)相同錯(cuò)臺(tái)高度時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的最大沖擊荷載進(jìn)行提取，對(duì)應(yīng)過(guò)程如下所述。

錯(cuò)臺(tái)為2cm時(shí)速度的影響

從曲線中抽取錯(cuò)臺(tái)為2cm時(shí)，沖擊過(guò)程中的前輪最大荷載，換算成各個(gè)狀態(tài)最大沖擊力進(jìn)行分析，如表8所示。

表8速度為10km/h時(shí)的沖擊力

圖12為錯(cuò)臺(tái)為2cm時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力，對(duì)荷載1與荷載2曲線進(jìn)行擬合，可以近似認(rèn)為沖擊力與速度指數(shù)增長(zhǎng)，并得到兩種狀態(tài)下的曲線方程。

荷載1時(shí)的擬合方程：

y＝6973.6e^0.156x(16)

荷載2時(shí)的擬合方程：

y＝7894.8e^0.165x(17)

錯(cuò)臺(tái)為3cm時(shí)速度的影響

從曲線中抽取錯(cuò)臺(tái)為3cm時(shí)，沖擊過(guò)程中的前輪最大荷載，換算成各個(gè)狀態(tài)最大沖擊力進(jìn)行分析，如表9所示。

表9速度為10km/h時(shí)的沖擊力

圖13為錯(cuò)臺(tái)為3cm時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力，對(duì)荷載1與荷載2曲線進(jìn)行擬合，可以近似認(rèn)為沖擊力與速度指數(shù)增長(zhǎng)，并得到兩種狀態(tài)下的曲線方程。

荷載1時(shí)的擬合方程：

y＝7480.3e^0.179x(18)

荷載2時(shí)的擬合方程：

y＝9301.2e^0.156x(19)

錯(cuò)臺(tái)為4cm時(shí)速度的影響

從曲線中抽取錯(cuò)臺(tái)為4cm時(shí)，沖擊過(guò)程中的前輪最大荷載，換算成各個(gè)狀態(tài)最大沖擊力進(jìn)行分析，如表10所示。

表10速度為10km/h時(shí)的沖擊力

圖14為錯(cuò)臺(tái)為4cm時(shí)各個(gè)狀態(tài)下的沖擊力，對(duì)荷載1與荷載2曲線進(jìn)行擬合，可以近似認(rèn)為沖擊力與速度指數(shù)增長(zhǎng)，并得到兩種狀態(tài)下的曲線方程。

荷載1時(shí)的擬合方程：

y＝9340.6e^0.169x(20)

荷載2時(shí)的擬合方程：

y＝10302e^0.161x(21)

錯(cuò)臺(tái)為5cm時(shí)速度的影響

從曲線中抽取錯(cuò)臺(tái)為5cm時(shí)，沖擊過(guò)程中的前輪最大荷載，換算成各個(gè)狀態(tài)最大沖擊力進(jìn)行分析，如表11所示。

表11速度為10km/h時(shí)的沖擊力

如圖15對(duì)荷載1與荷載2曲線進(jìn)行擬合，可以近似認(rèn)為沖擊力與速度指數(shù)增長(zhǎng)，并得到兩種狀態(tài)下的曲線方程。

荷載1時(shí)的擬合方程：

y＝9766.5e^0.196x(22)

荷載2時(shí)的擬合方程：

y＝11720e^0.174x(23)

錯(cuò)臺(tái)為6cm時(shí)速度的影響

從曲線中抽取錯(cuò)臺(tái)為6cm時(shí)，沖擊過(guò)程中的前輪最大荷載，換算成各個(gè)狀態(tài)最大沖擊力進(jìn)行分析，如表12所示。

表12速度為10km/h時(shí)的沖擊力

如圖16對(duì)荷載1與荷載2曲線進(jìn)行擬合，可以近似認(rèn)為沖擊力與速度指數(shù)增長(zhǎng)，并得到兩種狀態(tài)下的曲線方程。

荷載1時(shí)的擬合方程：

y＝10548e^0.231x(24)

荷載2時(shí)的擬合方程：

y＝12281e^0.215x(25)

錯(cuò)臺(tái)為7cm時(shí)速度的影響

從曲線中抽取錯(cuò)臺(tái)為7cm時(shí)，沖擊過(guò)程中的前輪最大荷載，換算成各個(gè)狀態(tài)最大沖擊力進(jìn)行分析，如表13所示。

表13速度為10km/h時(shí)的沖擊力

如圖17對(duì)荷載1與荷載2曲線進(jìn)行擬合，可以近似認(rèn)為沖擊力與速度指數(shù)增長(zhǎng)，并得到兩種狀態(tài)下的曲線方程。

荷載1時(shí)的擬合方程：

y＝11479e^0.258x(26)

荷載2時(shí)的擬合方程：

y＝12398e^0.255x(27)

從幾何方程中可以看出，相同狀態(tài)下沖擊力與速度之間呈指數(shù)增長(zhǎng)關(guān)系，增長(zhǎng)曲線的弧度與錯(cuò)臺(tái)高度有關(guān)。錯(cuò)臺(tái)高度越大，指數(shù)曲線的曲率就越大，即沖擊力的增長(zhǎng)速率就越快。當(dāng)錯(cuò)臺(tái)速度達(dá)到50～60km/h時(shí)，錯(cuò)臺(tái)高度增加，沖擊力不再增大，說(shuō)明達(dá)到?jīng)_擊力極限的時(shí)候發(fā)生跳車現(xiàn)象。

輪載對(duì)沖擊力的影響

從單次試驗(yàn)前、后輪產(chǎn)生的沖擊力可以看出，輪載對(duì)沖擊力是有影響的。前輪荷載要大于后輪荷載，從前、后輪產(chǎn)生的沖擊力規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)，前輪產(chǎn)生的沖擊力明顯大于后輪產(chǎn)生的沖擊力，表明輪載越大，產(chǎn)生的沖擊力就越大，沖擊效應(yīng)就越明顯。

針對(duì)輪載對(duì)沖擊力的影響，本次試驗(yàn)在5cm錯(cuò)臺(tái)高度時(shí)進(jìn)行時(shí)比較詳細(xì)的測(cè)試，分布進(jìn)行了前輪單輪荷載為480kg、500kg、520kg三種狀態(tài)的試驗(yàn)，其具體分析如下。

實(shí)驗(yàn)顯示，相同條件下產(chǎn)生沖擊力從大到小依次是輪載3、輪載2、輪載1，說(shuō)明輪載越大，沖擊效應(yīng)就越明顯，對(duì)比前、后輪沖擊力大小亦可發(fā)現(xiàn)此規(guī)律。從碰撞角度來(lái)看，水泥板形成的錯(cuò)臺(tái)可認(rèn)為是剛性體，而車輛系統(tǒng)可認(rèn)為是半剛性體。隨著質(zhì)量增加，車輛系統(tǒng)中輪胎、懸架等結(jié)構(gòu)的壓縮越大，即車輛整體呈剛性趨勢(shì)越明顯，在沖擊過(guò)程就越接近剛性體之間的碰撞，產(chǎn)生的瞬時(shí)沖擊力就越大。

相同條件下，輪載增大，沖擊效應(yīng)越明顯，產(chǎn)生的沖擊力就越大。當(dāng)速度為70km/h時(shí)，三種輪載下的沖擊力相同。從沖擊力隨胎壓的增加規(guī)律可發(fā)現(xiàn)，兩者關(guān)系可以表示為二次多項(xiàng)式：

速度為10km/h時(shí)擬合方程：

y＝0.35x²-0.15x+11.3(28)

速度為20km/h時(shí)擬合方程：

y＝0.6x²-1x+14.7(29)

速度為30km/h時(shí)擬合方程：

y＝0.6x²-1.4x+18.5(30)

速度為40km/h時(shí)擬合方程：

y＝0.2x²-0.2x+21.4(31)

速度為50km/h時(shí)擬合方程：

y＝0.3x²-0.4x+25.7(32)

速度為60km/h時(shí)擬合方程：

y＝0.25x²+0.15x+32.6(33)

速度為70km/h時(shí)擬合方程：

y＝36.5(34)

不同速度下的沖擊力隨輪載增長(zhǎng)的速率是不同的，由擬合公式可知，曲線的曲率由二次多項(xiàng)式系數(shù)決定。當(dāng)速度達(dá)到70km/h時(shí)，發(fā)生跳車現(xiàn)象，沖擊力達(dá)到最大值36.5kn，并基本趨于穩(wěn)定。

本次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)達(dá)到了預(yù)期的效果，對(duì)汽車經(jīng)過(guò)錯(cuò)臺(tái)時(shí)輪胎-錯(cuò)臺(tái)之間的沖擊作用取得了以下結(jié)論：

1、試驗(yàn)方式能夠滿足研究要求，試驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)有效；

2、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)規(guī)律性良好，并與實(shí)際規(guī)律相吻合，數(shù)據(jù)可應(yīng)用理論分析。

3、沖擊荷載隨錯(cuò)臺(tái)高度的增加呈線性增長(zhǎng)，增長(zhǎng)幅度隨高度增加而變大，即錯(cuò)臺(tái)高度越大線性方程的斜率就越大。

4、沖擊荷載與速度之間呈指數(shù)增長(zhǎng)關(guān)系，錯(cuò)臺(tái)高度越大，指數(shù)曲線的曲率就越大，即沖擊荷載的增長(zhǎng)速率就越快。

5、沖擊荷載隨輪載增大，沖擊效應(yīng)越明顯，產(chǎn)生的沖擊力就越大。

6、沖擊荷載存在一個(gè)極限臨界荷載，當(dāng)沖擊荷載達(dá)到臨界荷載時(shí)，將發(fā)生跳車現(xiàn)象，沖擊荷載不會(huì)繼續(xù)加大。

以上所述僅是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施方式所做的任何簡(jiǎn)單修改，等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。