专利名称：一种轮胎运动特性仿真系统的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车仿真实验领域，具体的说是针对车辆行驶过程中不同载荷条件 下，轮胎与地面接触面的变化的动态观测和车辆速度、轮胎滑移率测量的汽车仿真实验系 统。
背景技术：
车辆行驶过程中，由于载荷和驱动力的综合作用，使轮胎发生变形，于地面形成一 个接触面。来自发动机的驱动力通过该接触面作用于地面，而地面给轮胎一个大小相等、方 向相反的反力，该力驱动车辆向前运动。车辆行驶的受力情况于轮胎与地面形成的接触面 的状态有着直接的关系。轮胎受力状态的变化导致其形状也发生变化，因此获得轮胎接触 面动态信息是获得车辆行驶状态最直接的方法。当前，车辆行驶系统动态特性的测量通过汽车悬架实物仿真试验台或者等效的仿 真实验台实现受力状态的测量和实验，分析手段也仅涉及到试验系统的动力特性和震动特 性。而其实验数据采集都没有直接对轮胎接触面变化形态进行。运动中的轮胎与地面接触面的形状是动态变化的，由于车辆行驶时的条件限制， 对其无法进行直接测量。当前，轮胎的动态性能和受力状态只能通过实验方法获得，并通过 特殊的计算公式(如“魔术方程”)进行估算。车辆实际运行过程中，轮胎与地面接触面的 变化的测量、分析，以及与轮胎滑移率的关系的测量，仍然没有行之有效的实验方法。本发明针对前述问题，提出一种仿真实验系统；该系统能够仿真轮胎在地面上运 动过程中的载荷、驱动力和阻力，以及轮胎的转速和滑移率的动态变化。

发明内容
本发明针对上述问题提供一种轮胎运动特性仿真系统，该系统能够仿真轮胎在地 面上运动过程。采用的技术方案本发明的一种轮胎运动特性仿真系统，包括底架，设置于底架上方的水平透明玻 璃圆盘一个或多个模拟悬架，电动机及CCD图像采集系统，所述的电动机通过电动机支架 固定在所述的框架上，所述的水平透明玻璃圆盘装设在所述电动机的动力输出轴上，所述 的模拟悬架，包括框架，支架、加载机构、模拟轮胎、转动轴，所述的框架通过销轴装设在所 述的支架上，所述的加载机构通过加载机构连接销装设在所述框架的前部，所述模拟轮胎 通过轮轴转设在所述框架的后部，所述轮轴的一侧端装设有光栅盘，所述轮轴的另一侧端 装设有制动盘，所述光栅盘的旁侧设置有光栅计数器，所述的制动盘旁侧设置有制动器，所 述的制动盘和光栅计数器分别通过固定架固定在所述的框架上，所述CCD图像采集系统位 于水平旋转的透明玻璃圆盘上方，并通过立架予以固定。本发明分别利用可精确加载的模拟悬架和模拟路面装置模拟车辆行驶时的载荷 和摩擦力的状况。并通过转盘式的模拟路面减少了实验设备的空间。通过设置透明的转盘
3和摄像头，能够动态记录不同受力条件下轮胎接触面的变化情况予以分析，更直接的得到 车辆在行驶过程中，轮胎的真实变化情况。如果撤销摄像头，更换不同凸凹程度的转盘，并 且将模拟悬架中的载荷更换成测力传感器，系统则同样可以实现车辆在不同路面行驶的动 态仿真试验台。


图1是本发明第一种实施例的结构示意图。图2是本发明模拟悬架的结构示意图。图3是本发明第二种实施例的结构示意图。图4是本发明第三种实施例的结构示意图。
具体实施例方式实施例一本发明的一种轮胎运动特性仿真系统，包括底架1、设置于底架1上方的水平透明 玻璃圆盘3、模拟悬架2、电动机4、转动轴5、电机支架6，电动机4通过电动机支架6固定在 底架1上，转动轴5与电动机4的动力输出轴固定连接，水平透明玻璃圆盘3装设在转动轴 5上，模拟悬架2，包括框架7，支架8、加载机构9、模拟轮胎10、传动轴11，框架7通过销轴 装设在支架8上，加载机构9通过加载机构连接销12装设在框架7的前部，模拟轮胎10通 过轮轴13装设在框架7的后部，轮轴13的一侧端装设有光栅盘14，轮轴13的另一侧端装 设有制动盘15，光栅盘14的旁侧设置有光栅计数器16，制动盘15旁侧设置有制动器17，制 动盘15和光栅计数器16分别通过固定架18固定在框架7上，CXD图像采集系统位于水平 透明玻璃圆盘上方，并通过立架予以固定。的上方设置有CXD图象采集系统19，CXD图象采 集系统固定在底架1旁边的立架20上。实验过程中，在加载机构9上添加特定重量的砝码，用于模拟轮胎受到的静载荷。 载荷通过底架1传递至模拟轮胎10上，使其在接触面处产生变形，在水平透明玻璃圆盘3 上方可以清晰的观察并记录接触面变化的情况。水平透明玻璃圆盘3在电动机4的带动下 转动，模拟车辆行驶的速度。模拟轮胎10在摩擦力的带动下，带领制动盘15和光栅盘14 绕轮轴13转动。计算机控制制动器17作用于制动盘15，并从光栅计数器16读取并记录旋 转速度。车辆加速运动和制动状态是由计算机控制电动机4的转速和制动器17动作实现。 模拟轮胎10与透明玻璃圆盘3之间可以产生滑动和转动的复合运动，用以模拟轮胎运动的 实际情况。实施例二实施例二为双轮试验台，见图3，对称布置二个模拟悬架2和二个CXD图象采集系 统19。能够在相同条件下同时采集二路数据。通过调整模拟轮胎距离轴心的距离，模拟出 车辆转弯行驶过程中的差速运动。实施例三实施例三为四轮试验台，见图4，实施例三与实施例一的不同之处是对称安装四个 模拟悬架2和四个CXD图像采集系统19。该种布置。能够同时采集四路信号。仿真四轮车辆的运动状态。实施例四高强度试验台为了提高载荷，可以将透明玻璃圆盘3替换成高强度的材质，如ABS工程塑料或树 脂。且新型材料的圆盘表面可以做成不同粗糙度或形状，用于模拟不同摩擦系数和表面的 道路表面。为了能够观察接触面的变化情况，光学图像采集系统可以替换成能够穿透不透 明材料的超声成像系统。
权利要求
一种轮胎运动特性仿真系统，包括底架，设置于底架上方的水平透明玻璃圆盘一个或多个模拟悬架，电动机及CCD图像采集系统，其特征在于所述的电动机通过电动机支架固定在所述的框架上，所述的水平透明玻璃圆盘装设在所述电动机的动力输出轴上，所述的模拟悬架，包括框架，支架、加载机构、模拟轮胎、转动轴，所述的框架通过销轴装设在所述的支架上，所述的加载机构通过加载机构连接销装设在所述框架的前部，所述模拟轮胎通过轮轴转设在所述框架的后部，所述轮轴的一侧端装设有光栅盘，所述轮轴的另一侧端装设有制动盘，所述光栅盘的旁侧设置有光栅计数器，所述的制动盘旁侧设置有制动器，所述的制动盘和光栅计数器分别通过固定架固定在所述的框架上，所述CCD图像采集系统位于水平旋转的透明玻璃圆盘上方，并通过立架予以固定。
全文摘要
一种轮胎运动特性仿真系统，包括底架设置于底架上方的水平透明玻璃圆盘一个或多个模拟悬架，模拟悬架，包括框架，支架、加载机构、模拟轮胎、转动轴，加载机构通过加载机构连接销装设在所述框架的前部，模拟轮胎通过轮轴转设在所述框架的后部，轮轴的一侧端装设有光栅盘，轮轴的另一侧端装设有制动盘。本发明分别利用可精确加载的模拟悬架和模拟路面装置模拟车辆行驶时的载荷和摩擦力的状况。并通过转盘式的模拟路面减少了实验设备的空间。通过设置透明的转盘和摄像头，能够动态记录不同受力条件下轮胎接触面的变化情况予以分析，更直接的得到车辆在行驶过程中，轮胎的真实变化情况。
文档编号G01L5/00GK101886983SQ20101019647
公开日2010年11月17日 申请日期2010年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者苏向东 申请人:沈阳理工大学