汽车轴距差检测模型及检定策略

R燕 。A 黑 _一 。 ■ doi：10．3969／j．issn．1671—7775．2010．05．005 汽车轴距差检测模型及检定策略 徐 观，苏 建，潘洪达，李 洋，田广东 (吉林大学 交通学院， 林 长春 130022) 摘要：针对无法检定汽车轴距差检测仪测量精度的问，分析了具有轴距差汽车的力学特性，论证 了轴距差对汽车操纵稳定性的影响，建立了汽车前进方向与检测仪中心线方向成一定角度斜向行 驶时的轴距差检测模型，提出了能够真实模拟汽车行驶状态，可精确调整模拟轴距差并适用于现有 各类型轴距差检测仪的检定策略，研发了检定装置的试验样机，实现了轴距差在0～40 mm范围内 的任意设定．试验明，受检轴距差检测仪的精度符合检定中误差不大于±0．2 him的要求，实 现 了轴距差检测仪的快速准确检定． 关键词：汽车检测；轴距差；检测模型；检定装置；检定策略 中图分类号：U472．9 文献标志码：A 文章编号：1671—7775(2010)O5—0515—04 Detection model and calibration strategy for automobile wheelbase di rence Xu Guan，Su Jian，Pan Hongda，Li ，Tian Guangdong (Traffic and Transportation College，Jilin University，Changchun，Jilin 1 30022，China) Abstract：To solve the problem that the tester for automobile wheelbase difference iS unable to be cali． brated．mechanical feature of the automobile with wheelbase difference iS analyzed．The wheelbase diffe． rence influencing the automobile handling and stability is introduced．The detection model of wheelbase difference when the automobile moves in an oblique direction according to the center line of the tester iS constructed．The calibration strategy of the wheelbase difference tester which can exactly adjust simulative wheelbase difference and covers all kinds of testers in normal automobile driving state iS presented．An experimental prototype of the calibration apparatus is developed，which makes the wheelbase difference set in the range of 0～40 mm ，arbitrarily．Experiments show that the accuracy of wheelbase difference tester calibrated agrees with the requirement that the error is less than ±0．2 mm in the calibration stan— dard．Calibration of the results for wheelbase difference tester iS realized quickly and precisely． Key words：automobile detection；wheelbase difference；detection model；calibration apparatus； calibration strategy 汽车在使用过程中，由于车架、车桥变形，骑马 螺栓松动，车桥连接部位发生磨损等原因，造成汽车 前、后轴不平行，这种汽车左、右两侧前后车轮的轴 距之问的差值，即汽车轴距差 卜 ． 汽车轴距差过大会增加车身的占道宽度、导致 汽车跑偏并产生使汽车水平旋转的附加力矩，极易 引发交通事故．因此，需要对轴距差的量值进行定期 检测以保证汽车处于良好的运行状态 ． 收稿 日期 ：2009—08—07 基金项目：国家“863”计划项目(2007AAl1Z230)；中国博士后基金资助项目(20100471254) 作者简介：徐 观(1981一)，男，吉林长存人，博士后(xuguan@jlu．edu．cn)，主要从事车辆智能化检测研究． 苏 建(1954 )，男，内蒙古呼伦贝尔人，教授，博士生导师(sujian@jlu．edu．cn)，主要从事车辆智能化检测研究 由传感器可以得到轮胎各中心点的坐标 A( ， Y1)，B( 2，Y2)，F( 3，Y3)，G( 4，Y4)，C( 5，Y5)， 日( ，Y )，需要根据以上坐标对汽车实际轴距差 (，J 一L。 )进行推导． 对汽车前轴进行分析，由几何关系得 LBc，=LB +L( =L口cCOS 0+ csin 0， (4) LAc，：L4D—LEc=LAcCOS 0十 Bcsin 0． (5) 对汽车后轴进行分析，由几何关系得 LG，，，：￡E，+，J =Lcncos 0十 Msin 0， (6) LFll，：L， —L『『『=L，wCOS 0一LG／~sin 0． (7) 由式(4)，(5)得 L c=Lsc,COS 0一LAc，sin 0， (8) L ，=LG COS 0一LF sin 0． (9) 由式(8)，(9)得汽车实际轴距差 Ar=L口c—L GH： (三Bc，一己G )COS 0一(，JAc，一，J， )sin 0． (10) 在 Oxy坐标系下有 Ar=[(Y2一Y1)一(Y4一Y3)]COS 0一 [( 2一 )一( 一 3)]sin 0， (11) 式中0角可由A，C点坐标求出．需要指出的是上式 中△r带有正负号，其含义为 (1)若 Ar=0，则表示被检汽车轴距差为0，即 汽车左边的轴距等于右边的轴距； (2)若 Ar>0，则表示被检汽车右边的轴距大 于左边的轴距； (3)若 Ar<0，则表示被检汽车左边的轴距大 于右边的轴距． 另夕 ，当 0= o时，COS 0=1，sin 0=0，贝0式(11) 可化为 Ar=(Y2一Y )一(Y 一Y3)． (12) 此时式(12)即为汽车正直行驶时的轴距差数 学模型． 3 轴距差检测仪的检定策略 汽车轴距差检测仪检定装置，如图3所示，主要 由框架机构、变轴距机构、轴距差设置及标定测量机 构、前轮转角机构等组成．该装置可模拟汽车驶过轴 距差仪的过程，并通过变轴距机构实现轴距差范围 在 0～40 mill的系统检定． 变轴距机构如图4所示，主要由轮架连接板 、调 节螺杆和调整座等组成．安装时，将调整座固定在框 架上．然后使调节螺杆置于调整座的凹槽内，轮架连 接板固定于轮架上．最后通过旋转调节螺杆，使调节 螺杆的螺纹端插入轮架连接板的螺纹孔中 构 图3 轴距差检测仪的检定装置 Fig．3 Calibration apparatus of wheelbase difference test equipment 图4 检定装置的变轴距机构 Fig．4 W heelbase—altered mechanism of calibration apparatus 变轴距机构通过旋转调节螺杆，带动固定于轮 架上的轮架连接板，实现前后车轮间轴距的设定．该 方法可实现轴距在 0～20 mm范围内的任意变化． 由于检定装置 4个车轮的上方均安装了变轴距机 构，因此轴距差可在 0～40 mm范围任意设定．该轴 距差检测仪检定策略的提出，解决了目前汽车轴距 差检测仪因缺乏相应的检定装置而无法保证其精度 的问题． 4 试验验证 为对现有轴距差检测仪的性能进行检验，采用本 研究的检定策略对采用光敏法测量汽车轴距差的检 测仪进行了检定试验，如图5所示．首先通过行进牵 引机构将检定装置设置在与轴距差检测仪的中心线 成左偏或右偏 1。的位置，并位于检测仪前方0．5 m 处，将检定装置的两前轮锁紧在0。度转角的位置．然 后检定装置沿向左或右偏斜 1。的方向通过检测仪，读 取检测仪的示值．轴距差的检定点分别设定为0，1，3， 5，10，20 mil1．每个检定点重复检定 3次，取 3次示值 的平均值作为检定值，试验结果如图6所示． 图5 轴距差检定试验 Fig．5 Calibration experiment nf wheelbase difference test equipment 羹 曩 8 曲I 嚣 嚣 黎 检定装置轴距差设定值／mm (a)向左偏斜1。时轴差检测仪测量误差 检定装置轴距差设定值／mm (b)向右偏斜1。时轴差检测仪测量误差 检定试验数据表咧，在检定装置沿偏斜直线通过 轴距差检测仪的检定试验中，检测仪 6个检定点的 示值误差均不大于 ±0．2 mil1．由于汽车轴距差榆测 仪的示值允许误差和零位变化不大于 ±0．2 mWl，因 此该检测仪的精度符合检定规程的要求，同时验证了 提出的轴距差检定策略的实用性． 5 结 论 丌发试验样机，实现了轴距差在0～40 mill范围内 的任意设定．榆定试验表明，检测仪的精度符合检定 规程 中示 值 允 许 误 差 和 零 化 变 化 大 于 ±0．2 nlIll的要求，实现了轴距差检测仪的快速准确 检定． [2] [3] [4] [5] [6] (1)对具有轴距差的非独立悬架汽车进行了力 学分析，论证了轴距差对汽车操纵稳定性的影响． [7] (2)研究了汽乍轴距差的检测理论，建立 在 一 般状态下，汽车前进方向与检测仪中心线方向成 一 定角度斜向行驶时的轴距差检测模型． (3)提出了汽车轴距差检测仪的检定策略，并 参考文献(References) 潘洪达 ，陈 熔，苏 建，等．图像测 技术在汽车轴 距 检测中的J、 用研究[J]．Lf1闫公路学报，2003，16 (2)：1 12—1 15． Pan Hongda，Chen Rong，Su Jian，et a1．Research on detecting of the automohile wheelbase difference with image processing[J]．China Journal of Highway and Trans1)ort，2003，l6(2)：112—115．(in Chinese) 土建强，苏 建，张立斌．光敏榆测法检测汽车左右轴 距差[J]．中同公路学报，1998，l1(8)：129—137． Wang Jianqiang，Su Jian，Zhang Libin．Photosensitive method to detect automolfile axile depth ot’unparallelism [J]．China Journal ofHighu,ay and Transport，1998，11 (8)：l29—137．(in Chinese) Cheli F，Sahbioni E，Pesee M．A methodology fi)r vehi— cte sideslip angle identification：comparison with experi— mental data l J j．P~hicle System 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