[发明专利]商用车驾驶室质心与转动惯量测量修正方法

说明书

本发明公开了一种商用车驾驶室质心与转动惯量测量修正方法，首先用分离公式(1)～(3)得出驾驶室质量m_R，以及K&C坐标系下质心的坐标(X_R,Y_R,Z_R)和转动惯量J_R；然后根据驾驶室上至少3个特征点，在安装位置K&C坐标系下的坐标值和设计位置整车坐标系下的坐标值，判断安装位置相对设计位置属于那种错位情况，进而使用平移和旋转转换公式(4)～(11)计算修正后的质心坐标(X_R＇，Y_R＇,Z_R＇)以及质心处的转动惯量J_R＇；改进算法解决了已有算法存在的坐标系转换以及安装错位造成的结果差异的问题，更加符合隔振分析的工程需要。

技术领域

本发明涉及一种商用车驾驶室质心与转动惯量的测量修正方法，利用乘用车双轴K&C试验台具有的整车质心和转动惯量测量功能，并在分析了基于杠杆原理和平行轴原理的用于商用车驾驶室质心和转动惯量计算的分离算法的基础上，提出了一种可进行K&C坐标系与整车坐标系转换、并能修正测量时安装位置与设计位置错位的修正算法。通过验证，证明了修正算法可弥补现有分离算法存在的不足，其结果更加符合商用车驾驶室隔振分析的工程需要。

背景技术

工程中常需要准确测量一些大质量物体的转动惯量用于隔振设计。作为隔振分析的重要输入参数，质心位置与转动惯量数值的精度将直接影响隔振分析精度。随着重型载货汽车行业对振动舒适性要求越来越高，很多企业将驾驶室总成弹性件隔振技术引入到商用车开发中，以提高驾乘人员的振动舒适性。由于商用车驾驶室总成体积大、制造材料复杂、形状不规则，无法直接从CAD数模得到，通常使用专业质心和转动惯量测试设备进行测量。K&C试验台不仅可以用于乘用车质心和转动惯量测量，也可用于商用车驾驶室或动力总成等大型零部件的测试，且测量精度满足工程需要。

文献1：商用车驾驶室转动惯量测量方法研究[J].汽车技术，2015(10):44-47，吴振昕,卢炳武,黄朝胜等以及文献2：基于K&C试验台的汽车动力总成惯性参数精确测试方法研究[J].测试技术学报，2015,29(6):467-472，李飞,朱天军,姜清伟等提出了驾驶室质心和转动惯量的分离方法，由此可得出K&C坐标系的驾驶室质心坐标以及质心处转动惯量值。但驾驶室隔振计算通常是在整车坐标系下，两坐标系原点和方向均不同，不能直接用于隔振计算；另外，由于驾驶室形状复杂，测量时需借助“安装支架”固定在测试设备上，测量时的安装位置与隔振计算的设计位置难免存在错位，需要修正安装状态下的测量结果。以上2点造成了质心和转动惯量结果偏差远大于设备本身的测量误差，如不修正则影响驾驶室隔振分析的精度。

(1)现有K&C试验台测量原理

以图1驾驶室质心和转动惯量测量为例，驾驶室固定在安装支架上，安装支架又通过4个特殊夹具(图1中A～D)固定在K&C试验台上，夹具内的多轴力传感器可测量试验台上物体运动过程中产生的力和力矩；试验台分别绕图1所示O-XYZ坐标系(也称为K&C坐标系)进行准静态和1Hz频率下的平动和旋转运动，其中准静态运动用于测量质心位置，1Hz运动用于测量转动惯量。O-XYZ坐标系原点在K&C试验台平面几何中心处，X轴平行于地面，正方向朝车辆前进方向，Y轴正方向指向驾驶员左侧，Z轴垂直于地面，正方向朝上。

(2)现有分离算法原理

现有的商用车驾驶室质心位置和转动惯量分离方法是先测量驾驶室和安装支架固定在一起的值，然后再单独测量安装支架的值，最后基于杠杆原理和刚体转动惯量平行轴定理，分别计算出驾驶室在图1的O-XYZ坐标系下的质心位置和质心处转动惯量。