CN104713723A - 一种汽车传动系统耐久试验失效判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种汽车传动系统耐久试验失效判定方法，根据不同的转速n和转矩M设定i个不同的工况点t，在传动系统试件上对每个工况点t进行试验并得到每个工况点t的传动效率，然后重复试验这i个工况点t，并计算传动效率，形成效率矩阵，对效率矩阵进行数据过滤；计算效率矩阵中每个工况点t的传动效率的均值和方差σ，并描绘均值变化曲线和方差变化曲线；设定均值阀值和方差阀值，当均值低于设定的均值阀值或方差σ高于设定的方差阀值时，发出报警信号,通知设备采取停机措施，判定试件失效。本方法能有效降低干扰、有效发觉传动系统失效之前的先兆，实现早期诊断。

Description

一种汽车传动系统耐久试验失效判定方法

技术领域

本发明涉及汽车试验控制领域，尤其涉及一种汽车传动系统耐久试验失效判定方法。

背景技术

汽车传动系统(驱动桥、变速箱、分动箱)的耐久试验非常重要，相关检测设备也大量存在，试件的失效判定尤其关键。如果损坏的部件能够及早地发现并更换，则试验就有继续运行的可能性，并能够由此测定所有试验部件的耐久性。通过防止每个测试物的毁坏，能够及早的发现试件的薄弱环节，每年可节约大量成本，提高设备的利用率。由于检测难度大，该项技术长期被国外垄断。red-ant，reilhofer等国外厂商的产品主要借助于机械振动检测测试物的变化，因此需要与测试物的各种运行参数相匹配，并由此得到所谓的负荷工况，根据振动数据分析试件运行状况。该方法属于精细化分析，对试验产品和试验设备的要求都较高。质量不够高的试件的机械振动规律性较差，质量一般的试验设备因不能完全隔绝机械振动干扰和电气干扰，对试件振动监控和其他辅助数据的监控也带来影响，相应的失效判定不够理想。

在国内传动系统质量和试验设备达不到国外同等水平的情况下实现早期诊断，这是工程师需要极力解决的技术问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种汽车传动系统耐久试验失效判定方法,能有效降低干扰、有效发觉传动系统失效之前的先兆，实现早期诊断。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种汽车传动系统耐久试验失效判定方法，包括以下步骤：

S1，将传动系统试件输入端与试验机构的主锥端动力系统相连接，将传动系统的输出端与试验机构的轮端动力系统相连接；

S2，选择执行模式，设定i组不同的主锥转速n和转矩M，将每组不同的转速和转矩确定为一个工况点t＝f(n,M),试验工况点t有i个，第i个工况点记为t_i＝f(n_i,M_i)；

S3，将传动系统试件依次按照每个工况点t＝f(n,M)对应的主锥转速n和转矩M运行；

S4，通过扭矩传感器检测传动系统试件的驱动转矩M_in和加载转矩M_out，根据转速传感器检测传动系统试件的转速；

S5，计算传动效率η，计算公式为：其中：η是传动效率，i_e是传动比，M_in是驱动转矩，M_out加载转矩；

S6，将上述i个工况点t重复执行Y次，形成效率矩阵，第i个工况点的第j个过程的传动效率记为η_ij,形成了传动系统试件耐久试验的传动效率矩阵；

S7，对效率矩阵进行数据过滤；

S8，计算效率矩阵中每个工况点t的传动效率的均值和方差σ，并描绘均值变化曲线和方差变化曲线；

S9，设定均值阀值和方差阀值，当均值低于设定的均值阀值或方差σ高于设定的方差阀值时，发出报警信号,通知设备采取停机措施，判定试件失效。

通过对传动系统试件进行反复多组工况点的试验，通过计算传动效率的均值和方差σ来判定传动系统试件失效，这样子排除了偶然事件，使得对传动系统耐久试验失效判定更加准确。

优选的，步骤S2中执行模式分为:

模式a:主锥端动力系统作为驱动系统，轮端动力系统作为加载系统模式；

模式b:轮端动力系统为驱动系统，主锥端动力系统作为加载系统模式。

采用这两种模式对传动系统进行全方面的试验，使得试验结果更加准确。

优选的，步骤S7中对效率矩阵进行的数据过滤采用低通滤波器过滤高频干扰信号。

进一步的，步骤S8中分为以下步骤：

S8-1,选取效率矩阵中每个工况点t的最近的N个数据；

S8-2,计算均值其中η_i为每个工况点t第i个传动效率_；

S8-3,根据均值计算方差σ，其中

S8-4,根据计算所得的各个工况点的均值和方差σ描绘均值变化曲线和方差变化曲线。

进一步优选的，将传动系统试件输入端与试验机构的主锥端动力系统相连接，将传动系统的两输出端与试验机构的轮端动力系统相连接，通过扭矩传感器检测传动系统试件的主锥端转矩M_D和两轮端转矩M_L和M_R，根据转速传感器检测传动系统试件的转速；

计算传动效率η分为以下两种计算方法：

当主锥端动力系统作为驱动系统，轮端动力系统作为加载系统模式时， $\mathrm{\η}=\frac{(M_L+M_R)/i_e}{M_D}\×100\%,$ 其中i_e为传动比；

当轮端动力系统为驱动系统，主锥端动力系统作为加载系统模式时， $\mathrm{\η}=\frac{M_D}{(M_L+M_R)/i_e}\×100\%.$

轮端动力系统以转速方式运行，模拟地面对驱动桥的阻力或推力，正向旋转模拟汽车前进，反向旋转模拟汽车后退。两轮端转速不同时，以模拟汽车转弯，100％差速模拟单边轮胎打滑。两轮转速独立设置，可自定义运行状况。

主锥端动力系统以扭矩方式运行，模拟发动机运作，正扭矩模拟发动机带动汽车运动，负扭矩模拟汽车反拖发动机，零扭矩模拟空档滑行。

其中，转速方式为以转速方式运行的电机以转速为控制目标，力争保持设定的转速。

扭矩方式为以扭矩方式运行的电机以加载的扭矩为控制目标，力争保持设定的扭矩。

本发明的有益效果是：本发明有效实现了对传动系统的早期诊断，减少了偶然事件对试验的影响，有效的降低了干扰，并且对传动系统的多种工作状态都有考虑并试验，使得对传动系统的早期失效判定更准确，具有广阔的社会经济及市场前景。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是驱动桥试验安装示意图；

图2是传动效率数据过滤图；

图3是正常工况点效率趋势变化图；

图4是异常工况点效率趋势变化图。

附图标记：1轮端动力系统，2扭矩传感器，3驱动桥，4转速传感器，5主锥端动力系统。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明提供了一种汽车传动系统耐久试验失效判定方法，包括以下步骤：

S1，将传动系统试件输入端与试验机构的主锥端动力系统5相连接，将传动系统的输出端与试验机构的轮端动力系统1相连接；

S2，选择执行模式，

这里的执行模式有两种：

模式a:主锥端动力系统5作为驱动系统，轮端动力系统1作为加载系统模式；

模式b:轮端动力系统1为驱动系统，主锥端动力系统5作为加载系统模式。

设定i组不同的转速n和转矩M，将每组不同的主锥转速和转矩确定为一个工况点t＝f(n,M),试验工况点t有i个，第i个工况点记为t_i＝f(n_i,M_i)；

S3，将传动系统试件依次按照每个工况点t＝f(n,M)对应的主锥转速n和转矩M运行；

S4，通过扭矩传感器2检测传动系统试件的驱动转矩M_in和加载转矩M_out，根据转速传感器4检测传动系统试件的转速，这里对转速的检测进一步确定传动系统试件是否是在所确定的工况点t下运行，如果所检测的转速与预先确定的工况点t的转速相近，则是在所确定的工况点t下运行，如相差较大，则不是在所确定的工况点t下运行，对该工况点t的试验需重新进行。

S5，计算传动效率η，计算公式为：其中：η是传动效率，i_e是传动比，M_in是驱动转矩，M_out加载转矩；

作为本实施例的优选方案，这里具体讲对驱动桥3的试验，将驱动桥3的输入端与试验机构的主锥端动力系统5相连接，将驱动桥3的两输出端与试验机构的轮端动力系统1相连接,如图1所示，通过扭矩传感器2检测传动驱动桥3的主锥端转矩M_D和两轮端转矩M_L和M_R，根据转速传感器4检测驱动桥的转速；

当主锥端动力系统5作为驱动系统，轮端动力系统1作为加载系统模式时， $\mathrm{\η}=\frac{(M_L+M_R)/i_e}{M_D}\×100\%,$ 其中i_e为传动比；

当轮端动力系统1为驱动系统，主锥端动力系统5作为加载系统模式时， $\mathrm{\η}=\frac{M_D}{(M_L+M_R)/i_e}\×100\%.$

轮端动力系统1以转速方式运行，模拟地面对驱动桥3的阻力或推力，正向旋转模拟汽车前进，反向旋转模拟汽车后退。两轮端转速不同时，以模拟汽车转弯，100％差速模拟单边轮胎打滑。两轮转速独立设置，可自定义运行状况。

主锥端动力系统5以扭矩方式运行，模拟发动机运作，正扭矩模拟发动机带动汽车运动，负扭矩模拟汽车反拖发动机，零扭矩模拟空档滑行。

其中，转速方式为以转速方式运行的电机以转速为控制目标，力争保持设定的转速。

扭矩方式为以扭矩方式运行的电机以加载的扭矩为控制目标，力争保持设定的扭矩。

如此包括了汽车运行中驱动桥3可能出现的多种工作情况，对各种情况下的传动效率η都能够进行试验统计，能够更全面的对驱动桥3的耐久性进行试验。

然后进行下一步骤，

S6，将上述i个工况点t重复执行Y次，形成效率矩阵，第i个工况点的第j个过程的传动效率记为η_ij,形成了传动系统试件耐久试验的传动效率矩阵；

S7，对效率矩阵进行数据过滤；

这里对效率矩阵进行的数据过滤采用低通滤波器过滤高频干扰信号，如图2所示。

S8，计算效率矩阵中每个工况点t的传动效率的均值和方差σ，并描绘均值变化曲线和方差变化曲线。

具体算法为：

S8-1,选取效率矩阵中每个工况点t的最近的N个数据；

S8-2,计算均值其中η_i为每个工况点t第i个传动效率_；

S8-3,根据均值计算方差σ，其中

S8-4,根据计算所得的各个工况点的均值和方差σ描绘均值变化曲线和方差变化曲线。

S9，设定均值阀值和方差阀值，当均值低于设定的均值阀值或方差σ高于设定的方差阀值时，发出报警信号,通知设备采取停机措施，判定试件失效。

如图3和图4所示，图3中，均值曲线均在阀值内，则没有超设定均值阀值,不触发报警机制；而图4中，均值变化曲线A点以后的值超过了设定的阀值线，触发报警机制，完成预警功能。

通过对传动系统试件进行反复多组工况点的试验，通过计算传动效率的均值和方差σ来判定传动系统试件失效，这样子排除了偶然事件，使得对传动系统耐久试验失效判定更加准确。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种汽车传动系统耐久试验失效判定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将传动系统试件输入端与试验机构的主锥端动力系统相连接，将传动系统的输出端与试验机构的轮端动力系统相连接；

S2，选择执行模式，设定i组不同的主锥转速n和转矩M，将每组不同的转速和转矩确定为一个工况点t＝f(n,M),试验工况点t有i个，第i个工况点记为t_i＝f(n_i,M_i)；

S3，将传动系统试件依次按照每个工况点t＝f(n,M)对应的主锥转速n和转矩M运行；

S4，通过扭矩传感器检测传动系统试件的驱动转矩M_in和加载转矩M_out，根据转速传感器检测传动系统试件的转速；

S5，计算传动效率η，计算公式为：其中：η是传动效率，i_e是传动比，M_in是驱动转矩，M_out加载转矩；

S6，将上述i个工况点t重复执行Y次，形成效率矩阵，第i个工况点的第j个过程的传动效率记为η_ij,形成传动系统试件耐久试验的传动效率矩阵；

S7，对效率矩阵进行数据过滤；

S8，计算效率矩阵中每个工况点t的传动效率的均值和方差σ，并描绘均值变化曲线和方差变化曲线；

S9，设定均值阀值和方差阀值，当均值低于设定的均值阀值或方差σ高于设定的方差阀值时，发出报警信号,通知设备采取停机措施，判定试件失效。

2.根据权利要求1所述的一种汽车传动系统耐久试验失效判定方法，其特征在于，步骤S2中执行模式分为:

模式a:主锥端动力系统作为驱动系统，轮端动力系统作为加载系统模式；

模式b:轮端动力系统为驱动系统，主锥端动力系统作为加载系统模式。

3.根据权利要求1所述的一种汽车传动系统耐久试验失效判定方法，其特征在于，步骤S7中对效率矩阵进行的数据过滤采用低通滤波器过滤高频干扰信号。

4.根据权利要求1所述的一种汽车传动系统耐久试验失效判定方法，其特征在于，步骤S8中分为以下步骤：

S8-1,选取效率矩阵中每个工况点t的最近的N个数据；

S8-2,计算均值其中η_i为每个工况点t第i个传动效率_；

S8-3,根据均值计算方差σ，其中

S8-4,根据计算所得的各个工况点的均值和方差σ描绘均值变化曲线和方差变化曲线。

5.根据权利要求2所述的一种汽车传动系统耐久试验失效判定方法，其特征在于，将传动系统试件输入端与试验机构的主锥端动力系统相连接，将传动系统的两输出端与试验机构的轮端动力系统相连接，通过扭矩传感器检测传动系统试件的主锥端转矩M_D和两轮端转矩M_L和M_R，根据转速传感器检测传动系统试件的转速；

计算传动效率η分为以下两种计算方法：

当主锥端动力系统作为驱动系统，轮端动力系统作为加载系统模式时， $\mathrm{\η}=\frac{(M_L+M_R)/i_e}{M_D}\×100\%,$ 其中i_e为传动比；

当轮端动力系统为驱动系统，主锥端动力系统作为加载系统模式时， $\mathrm{\η}=\frac{M_D}{(M_L+M_R)/i_e}\×100\%.$