CN102519692B - 一种汽车动力总成和悬架刚体模态集成测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所要解决的技术问题是一种汽车动力总成和悬架系统刚体模态集成测试方法，该方法使用等速度幅值正弦扫描激励信号作为四通道振动台的激励源，不仅能够较好的测试出动力总成沿X、Y、Z三个方向的平动刚体模态和绕X、Y、Z三个方向的转动刚体模态，还能较好的测试出悬架系统的同向跳动模态和异向跳动模态。
Description
技术领域
本发明涉及汽车振动测试领域，尤其是一种汽车动力总成和悬架刚体模态集成测试方法。
背景技术
汽车动力总成和悬架系统刚体模态对汽车的舒适性有着重要的影响，动力总成和悬架系统刚体模态合理的分布，可以有效地滤出来自路面的低频振动，汽车会得到较好的舒适性。目前，测试整车状态下的汽车动力总成和悬架系统刚体模态集成测试方法有两种：力锤激励法和激振器激励法。在整车状态下测试动力总成和悬架刚体模态，由于测试车辆重量大，两种测试方法都存在激励力能量不足，动力总成和悬架系统刚体模态很难被激励出来，难以测试出准确的结果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是一种汽车动力总成和悬架系统刚体模态集成测试方法，该方法使用四通道液压振动台，激励力大，不仅能够较好的测试出动力总成沿X、Y、Z三个方向的平动刚体模态和绕X、Y、Z三个方向的转动刚体模态，还能较好的测试出悬架系统的同向跳动模态和异向跳动模态。
本发明点是利用编写的等速度幅值正弦扫描信号作为激励源，确保在0.5～30Hz内每个频率（分辨率0.1Hz）均有足够的能量， 这样能够保证不会漏掉0.5～30Hz范围内的重要频率。
本发明技术方案是这样实现的：
一种测试汽车动力总成和悬架系统刚体模态的方法，包括一下几个步骤：
步骤1：在发动机、悬架和车身上选择模态响应测试点，并测量测试点的坐标建立测试模型。
步骤2：把测试车辆停放在四通道振动台上，检查车辆状态后，把车轮绑紧在四通道振动台上，卸去车轮上安装的阻尼器。
步骤3：把振动传感器布置在发动机、悬架和车身的响应测试点，在四通道振动台的每个激励柱上布置一个振动传感器，同时在车身发动机前舱纵梁上刚度大的部位布置一个振动传感器，作为模态数据处理的参考点。模态分析要选取车身上的参考点作为数据处理的参考点，以其它测试点作为响应点，参考点作为激励点，进行频率响应函数处理，得到各点的频率响应传递函数（FRF）。
步骤4：编写四通道振动台等速度幅值正弦扫描激励信号，对于整车的动力总成、悬架系统刚体模态测试，要求激振台等速度幅值的正弦扫描频率范围为0.5～30Hz，扫描时间300秒，幅值为1；快速正弦扫描激励由低频到高频通过快速扫描。
步骤5：把编写的等速度幅值正弦扫描信号导入到四通道控制软件内，开启四通道振动台，测试动力总成和前悬架系统刚体模态，记录时域数据。
步骤6：测试数据分析：选取车身上的参考点作为数据处理的参考点，以其它测试点作为响应点，参考点作为激励点，进行频率响应函数处理，得到各点的频率响应传递函数（FRF），把各点的频率响应传递函数（FRF）通过PloyMAX方法（也可称为多参照最小二乘复频域算法）计算得到的动力总成和悬架系统整体的频率响应传递函数（FRF），通过模态识别，得到测试车辆的动力总成和悬架系统的刚体模态，也可以得到整车的刚体模态。
本发明采用等速度幅值的正弦扫描激励测试汽车动力总成和悬架系统刚体模态，动力总成和悬架系统刚体模态频率范围一般在5～18Hz范围内，而扫描频率采用0.5Hz到30Hz，可以覆盖所需要的频率都能有足够的激励能量，刚体模态能够激励出来。
附图说明
图1是测试车辆停放到四通道振动台上的示意图。
图2是动力总成、悬架和车身响应测试点模型。
图3是本发明测试得到的时域数据。
图中1表示发动机，2表示车身，3是四通道振动台，4表示发动机测试点，5是车身测试点，6是轮胎转向节上测试点。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本例采用的测试系统是比利时LMS的Test.Lab多通道振动测试系统。
步骤1：在发动机、悬架转向节和车身上选择响应测试点，并测量测试点的坐标建立测试模型。发动机上至少布置8个测试点，勾勒出发动机的外形，前后车轮转向节上至少布置2个测试点，车身上的测试点布置在车身外轮廓线上，至少8个测量点，勾勒出车身的外形。如图2所示，4表示发动机测试点，5是车身测试点，6是轮胎转向节上测试点。在车身纵梁上布置一个振动传感器，作为模态数据频率响应函数计算的参考通道。
步骤2：如图1所示，把测试车辆停放在四通道振动台3上，检查车辆状态后，把车轮绑紧在四通道振动台上，卸去四个车轮的阻尼器。
步骤3：把振动传感器布置在发动机测试点4、转向节测试点6和车身测试点5上，在四通道振动台的每个激励柱上布置一个振动传感器。
步骤4：编写四通道振动台激励信号，对于整车的动力总成、悬架系统刚体模态测试，要求激振台等速度幅值的正弦扫描频率范围为0.5～30Hz，扫描时间300秒，幅值为1。由低频到高频通过快速扫描。
编写等速度幅值的正弦扫描激励信号输入到四通道控制软件中：
f(t)是等速度幅值的正弦扫描激励信号，F是四通道振动台的激励力，T是扫描周期，fmax、fmin表示最高和最低扫描频率，t是时间，a、b是系数。
取扫描周期T=300秒，a=0.31,b=3.14159：
四通道控制平台对等速度幅值的时域数据进行数值积分，得到位移时间时域信号；再根据振动台性能指标，调整位移幅值大小。
步骤5：把编写的正弦扫描信号导入到四通道控制软件内，开启四通道振动台，测试动力总成和前悬架系统刚体模态，只需开启支撑前轮的激振台激励。先采用激振台同向激励，测试3次，再用激振台异向激励，测试3次。测试后悬架系统的刚体模态，只需开启支撑后轮的激振台激励。先采用激振台同向激励，测试3次，再用激振台异向激励，测试3次。
如图3是记录的时域数据。
步骤6：测试数据分析。检查数据无异常后，对测试的时域数据进行后处理，模态分析要选取车身上的参考点作为数据处理的参考点，以其它测试点作为响应点，参考点作为激励点，进行频率响应函数处理，得到各点的频率响应传递函数（FRF）。把各点的频率响应传递函数（FRF）放在PloyMAX内得到的动力总成和悬架系统整体的频率响应传递函数（FRF），通过模态识别，可以得到测试车辆的动力总成和悬架系统的刚体模态，也可以得到整车的刚体模态。下表是某轿车采用等速度幅值的正弦扫描激励测试得到的汽车动力总成和悬架系统刚体模态值。
表1：刚体模态测试结果
。
Claims (1)
1.一种汽车动力总成和悬架刚体模态集成测试方法，其特征在于使用等速度幅值正弦扫描激励信号作为四通道振动台的激励源，该测试方法的具体步骤如下：
步骤1：在发动机、悬架和车身上选择模态响应测试点，并测量测试点的坐标建立测试模型；
步骤2：把测试车辆停放在四通道振动台上，检查车辆状态后，把车轮绑紧在四通道振动台上，卸去四个车轮的阻尼器；
步骤3：把振动传感器布置在发动机、悬架和车身的响应测试点，在四通道振动台的每个激励柱上布置一个振动传感器，同时在车身刚度大的部位布置一个振动传感器，作为测试数据频率响应函数的参考点；
步骤4：编写四通道振动台激励信号，该信号为等速度幅值正弦扫描激励信号，对于整车的动力总成、悬架系统刚体模态测试，要求振动台的等速度幅值的正弦扫描频率范围为0.5～30Hz，扫描时间300秒，幅值为1mm，由低频到高频通过快速扫描；
步骤5：把编写的等速度幅值正弦扫描信号导入到四通道控制软件内，开启四通道振动台，测试动力总成和悬架系统刚体模态，记录时域数据；
步骤6：测试数据分析：选取车身上的参考点作为数据处理的参考点，以其它测试点作为响应点，参考点作为激励点，进行频率响应函数处理，得到各点的频率响应传递函数（FRF），把各点的频率响应传递函数（FRF）通过PloyMAX方法计算得到的动力总成和悬架系统整体的频率响应传递函数（FRF），通过模态识别，得到测试车辆的动力总成和悬架系统的刚体模态。
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