本发明涉及一种车辆振动测试实验装置，具体涉及一种基于动力学等效的实验半车装置。
背景技术：
车辆悬挂系统是决定车辆行驶性能和减振性能的关键部件，为了有效提高车辆的行驶性能和乘员的乘坐舒适性、以及提高车辆的使用寿命等，需要对车辆的悬挂系统进行专门的研究。
在车辆整车减振性能研究时，大多在减振性能实验研究中直接对实际的车辆进行测试研究，这样需要花费很高的费用和时间才能完成相关的实验研究，也限制了车辆减振性能实验的开展和对悬挂参数的优化设计研究。因此，有必要设计和采用一些可以模拟多种车辆的实验装置，以便更好地进行实验研究。
现有的实验研究中一般都是直接采用试车测试，这样，在一些大型，特别是重型车辆的减振性能实验研究中，需要非常大的激振力和功率，因此，制约了重型车辆的振动性能实验研究的发展，也影响力重型车辆的行驶性能和舒适性的提升。
而在车辆系统动力学的理论计算和数值模拟中经常采用半车模型进行研究，为了更好的对理论模型进行验证和测试，有必要设计与理论相对应的实验半车装置。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种结构简单，操作方便且能够有效开展重型车辆整车振动实验研究的基于动力学等效的实验半车装置。
本发明采用的技术方案是：
一种基于动力学等效的实验半车装置，包括弹性元件、阻尼元件、平衡肘、附加肘，车体和两导向墙；两导向墙平行设置在车体两侧，车体两侧分别设有多个平衡肘，车体与平衡肘之间设有弹性元件和阻尼元件，每个平衡肘连接一个轮体，轮体连接附加肘，附加肘与车体两侧的导向墙连接。
上述的基于动力学等效的实验半车装置中，所述的弹性元件的一端与车体铰接，另一端与阻尼元件的一端铰接；阻尼元件的另一端安装在转轴上，转轴安装在车体上能够转动，平衡肘固定安装在转轴的另一端。
上述的基于动力学等效的实验半车装置中，所述的轮体采用的是履带行走系统的负重轮或充气轮胎。
上述的基于动力学等效的实验半车装置中，所述的平衡肘为中空管状结构。
上述的基于动力学等效的实验半车装置中，所述的车体采用的是中空的壳体结构。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明结构简单，操作方便，采用半车实验模型，降低了实验费用；
2.本发明使用时，可通过调整弹性元件和阻尼元件的参数，或直接更换整弹性元件和阻尼元件，实现悬挂的优化设计研究；
3.本发明的车体结构件采用中空壳体结构，可以通过配重呈现各种不同车辆半车模型的动力学效果，采用一种设备实现了多种型号车轮的实验，不需要针对多种型号的车轮设计多种实验设备，节约了成本。
附图说明
图1是本发明的主视图。
图2是本发明的侧视图。
图3是本发明的立体图。
图4是本发明去掉履带后的立体图。
图5是本发明的半车振动模型。
图中：1-轮体、2-弹性元件、3-阻尼元件、4-平衡肘、5-附加肘、6-车体、7-导向墙。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1-图4所示，本发明包括轮体1、弹性元件2、阻尼元件3、平衡肘4、附加肘5，车体6和两导向墙7。两导向墙7平行设置在车体6的两侧，能够限制车体6，使车体6只能产生上、下运动和俯仰运动。所述的车体6两侧分别设有多个平衡肘4，车体6与平衡肘4之间设有弹性元件2和阻尼元件3。平衡轴安装在转轴41的一端，转轴41安装在车体6上，能够转动；转轴41的另一端与弹性元件2的一端连接，弹性元件2的另一端与阻尼元件3的一端连接，阻尼元件3的另一端与车体6铰接。每个平衡肘4连接一个轮体1，轮体1连接附加肘5，附加肘5与车体6两侧的导向墙7连接。
所述的弹性元件2和阻尼元件3的参数可以调节，车体6的结构为中空的壳体结构。本发明通过调整弹性元件2、阻尼元件3的参数和车体6的配重，可以模拟多种不同型号车辆的半车振动模型的车辆的弹性、阻尼及车体的质量、转动惯量，从而对不同型号车辆的半车振动性能进行实验研究，有效提高悬挂的减振性能。
所述的轮体1采用履带行走系统的负重轮，也可以采用充气轮胎，能随时更换，从而使履带行走系统和轮式行走系统的车辆均可以用本发明进行研究。所述的弹性元件2和阻尼元件3可以方便更换，通过改变其刚度、阻尼数据可以模拟多种不同车辆的悬挂系统。所述平衡肘4采用中空的管状结构，可以通过配重来模拟不同悬架的不同型号的车辆的真实平衡肘的质量和转动惯量。
本发明所对应的是半车振动模型如图5所示，设α为车身在水平方向沿逆时针方向的夹角，ms为车体质量，is为车体绕质心在垂直平面内的惯性矩，v是行驶速度，其车体振动微分方程为：
式中：a＝[1，1，1，1，1，1]为转置矩阵；ks＝[ks1，ks2，ks3，ks4，ks5，ks6]为悬挂弹性元件的刚度矩阵，ks1～ks6为各悬挂系统弹性元件的刚度系数；kt＝[kt1，kt2，kt3，kt4，kt5，kt6]为系统非悬挂刚度矩阵，kt1～kt6为各悬挂系统非悬挂刚度系数；cs＝[cs1，cs2，cs3，cs4，cs5，cs6]为悬挂阻尼元件的阻尼矩阵，cs1～cs6为各悬挂系统阻尼元件的阻尼系数；f＝[f1，f2，f3，f4，f5，f6]为主动悬挂的控制力矩阵，f1～f6为各悬挂系统主动悬挂的控制力；l＝[l1，l2，l3，l4，l5，l6]为各悬挂系统到质心的距离矩阵，l1～l6为各悬挂系统到质心的距离；mt＝[mt1，mt2，mt3，mt4，mt5，mt6]为悬挂系统簧下质量矩阵，mt1～mt6为各悬挂系统的簧下质量；xr＝diag(xr1，xr2，xr3，xr4，xr5，xr6)为车轮位移对角矩阵，xr1～xr6为各个车轮的位移；xt＝diag(xt1，xt2，xt3，xt4，xt5，xt6)为不平路面垂直位移对角矩阵，xt1～xt6为各车轮对应的不平路面垂直位移；xs＝diag(xs-l1α，xs-l2α，xs-l3α，xs-l4α，xs-l5α，xs-l6α)为悬挂连接处位移对角矩阵，xs为车体位移，α为车体俯仰角。
在上述车体振动微分方程中，车体只有竖直和俯仰两个方向的自由度，因此在本实验装置中设置导向墙，并且安装平面限位元件，使半车模型能且只能产生上、下运动和俯仰运动，从而实现半车振动模型中车体的竖向和俯仰自由度运动。