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1、第23卷第2期振动工程学报Vol.23No.22010年4月JournalofVibrationEngineeringApr.2010X汽车动力总成质心与惯性参数测试实验台的开发1,21122上官文斌,贺良勇,田子龙,黄兴,徐驰(1.华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510641;2.宁波拓普声学振动技术有限公司,浙江宁波315800)摘要:介绍了一种基于三线扭摆法测试动力总成质心和惯性参数的测量方法和实验台的开发。该方法和实验台的特点是:(1)采用悬吊法悬吊被测试物体,因而容易保证被测物体的质心落在三线摆的扭摆轴线上;(2)计算质
2、心与惯性参数的方法基于坐标变换,坐标变换中的数据由测量的坐标点计算得到。坐标点由三坐标测量仪测量得到,测试精度高。对一个长方形组合件的质心和惯性参数进行了测试,并和理论值进行了对比,表明了实验台具有测试简单、高效和文中的数据处理方法有效、精度高的特点。给出了一个动力总成质心与惯性参数的测试结果,分析表明基于该测试方法和数据处理方法建立的实验台和数据处理系统,具有较好的测试重复性和测试精度。关键词:动力总成;质心与惯性参数测量;三线摆;悬吊物体中图分类号:TH113;U464文献标识码:A文章编号:100424523(2010)022011
3、9207量的距离具有一定的误差。引言本文介绍一种改进的三线摆方法,其特点是:(1)采用悬吊的方式吊装被测物体,能够有效实现被设计动力总成悬置系统时,必须输入动力总成测物体的质心在扭摆的轴线上;(2)计算质心与惯性[1]的质心和惯性参数。惯性参数包括:动力总成的质参数的方法基于坐标变换,坐标变换中的数据由测量,在一个坐标系下的转动惯量和惯性积。其中动力量的坐标点计算得到。坐标点由三坐标测量仪测量总成的质量较容易测试得到。确定动力总成的质心得到,测试得到的坐标点的精度高;(3)对被测物体和惯性参数的方法有:测量方法,如三线扭摆方法或的每个悬吊
4、姿态下的测试数据,既可用于求解质心,[2～5]模态参数识别方法;计算方法,建立动力总成详也可用于求解惯性参数。[6]细的三维实体造型,计算其质心和惯性参数。三维对一个长方形组合件的质心和惯性参数进行了实体造型的工作量巨大,并且一些细节往往难于考测试,并和理论值(利用UG数模的计算值)进行了虑,这种方法很少用于确定动力总成的质心和惯性对比,表明了实验方法具有测试精度高的特点。给出参数。基于实验模态分析的刚体惯性参数识别法操了一个动力总成质心与惯性参数的测试与分析结作简便,但识别的参数过多,识别原理复杂,误差分果,表明基于本文测试方法建立的实
5、验台具有较好析较难,在工程实际中的应用较少。三线摆方法因其的测试重复性和测试精度。结构简单、误差分析容易,在工程中得到了广泛的应用。1基于悬吊法的三线摆测试质心与惯传统的三线摆方法要求被测物体的质心落在扭性参数的原理和方法[2～4]摆轴线上。对于一个复杂的物体,如汽车动力总成,要使质心落在扭摆轴线上,其操作过程复杂。已111基本结构发表的基于三线摆原理测试动力总成质心和惯性参[3,4]数的装置中,均要求测量两点之间的距离。而常传统三线摆系统结构如图1所示,由3根等长的见的利用直尺或卡尺测量动力总成上两点(或动力摆绳(1)和托盘(3)组成。
6、摆绳将托盘悬吊于固定支总成上的一点与托盘上一点)之间的距离的方法,测架上。上(下)三个悬吊点必须在水平面上,且在同一X收稿日期:2009207201;修订日期:2009210220基金项目:国家自然科学基金资助项目(50575073,50975091);汽车安全与节能国家重点实验室开放基金项目(KF10162)120振动工程学报第23卷[2]个圆周上等距离布置。为使待测物体的质心落在扭摆轴线的转动惯量JS22摆轴线上(过托盘中点,垂直于托盘平面),要反复对MgRTJS=2(2)被测的物体进行调整。调整待测物体位置的操作方4PL法复杂,调整
7、过程比较危险。式中T为三线摆系统的扭振周期,可以用光电计时器准确测量出来。如已知空摆(扭摆下不悬吊物体)的转动惯量J0,当悬吊一个物体以后,测试得到扭摆系统的转动惯量为JS,则在该悬吊姿态下,悬吊物体绕扭摆轴线的转动惯量J为J=JS-J0(3)通过精确加工可使扭摆的摆动半径(R)有较高的精度。理论上,三线摆的摆绳是无质量、无弹性、无阻尼的绳。但在实际应用中,钢丝绳作为摆绳,其质量会对扭摆空摆的质量M0与转动惯量J0有一定的图1传统的三线摆系统结构贡献。同时,由于摆长(L)较长,测试上下两个安装点的距离会产生误差。因此,为了较准确地确定空摆
8、改进三线摆系统如图2所示,由圆台(1)、横轴的质量M0和摆长(L),提高实验台测试精度,对空(3)和万向节(4)组成的扭摆装置。在自由悬吊状态摆的质量M0和摆长L应进行标定。下,扭摆装置(圆台
