CN105092194A - 一种基于逆子结构技术的传递路径分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于逆子结构技术的传递路径分析方法，包括以下步骤：步骤1、测取激励信号和响应信号；步骤2、测取频响函数；步骤3、计算动刚度；步骤4、计算载荷；步骤5、计算传递路径贡献量。具有克服了专用设备、测试结果与实车状态存在差异的不足，使计算所得传递路径贡献量更接近整车实际状态等优点。

Description

一种基于逆子结构技术的传递路径分析方法

技术领域

本发明涉及一种振动噪声传递路径分析技术，具体为一种基于逆子结构技术的传递路径分析方法。

背景技术

车辆，尤其是混合动力汽车，振动源众多，有路面激励、轮胎激励、发动机激励、电机激励、排气系统激励等，这些振动源对车内等处的振动噪声都有影响，判断这些振动源对目标点振动噪声贡献量的大小是减振降噪的前提。目前常见用于分析振动源贡献量的传递路径分析方法主要有传统传递路径分析方法、工况传递路径分析方法，其它方法大多基于这两种方法改进。传统传递路径分析方法具有较高的精度，但分析过程耗时较多，一般需要30个工作日，工况传递路径分析方法则相反。

传递路径分析方法基于这样一个理论：目标位置的总响应由来自不同路径的贡献量线性叠加而得，比如，影响某个位置振动的传递路径贡献总量表达如式(1)

$Y\left(\mathrm{\ω}\right)=\underset{p=1}{\overset{n}{\Σ}}{H}_p\left(\mathrm{\ω}\right)f_p\left(\mathrm{\ω}\right),---\left(1\right)$

式中，ω为频率；Y(ω)为传递路径贡献总量；H_p(ω)为频响；f_p(ω)为载荷；n为激励传递路径数量；p为传递路径序数。由式(1)可见，传统传递路径分析方法计算贡献总量需要得到频响函数和载荷。目前计算载荷的方法有逆矩阵法和悬置刚度法，对于悬置刚度法，获得悬置刚度的方法是试验实测。试验实测需要专用的测试设备，且测试结果受设备精度、操作人员业务水平、周边环境等因素影响，结果误差影响贡献量的准确性。试验时悬置被从实车中分离，与实车状态刚度特性有一定差距。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于逆子结构技术的传递路径分析方法，该方法是一种基于逆子结构技术计算悬置动刚度的传递路径分析方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于逆子结构技术的传递路径分析方法，包括以下步骤：

步骤1、测取激励信号和响应信号；

步骤2、测取频响函数；

步骤3、计算动刚度；

步骤4、计算载荷；

步骤5、计算传递路径贡献量。

所述步骤2包括以下步骤：

步骤21、将拟进行传递路径分析的系统从用弹性件连接的部位划分为2个子结构；

步骤22、确定激励点和响应点，一般取其中一个子结构上弹性连接部位为激励点；

步骤23、给2个子结构每一个弹性连接点确定互相垂直的X、Y和Z三个方向，且这些连接点的三个方向相同；

步骤24、在每个连接点布置加速度传感器，逐一在这些连接点用力锤从X、Y和Z三个方向施力，记录所有传感器的信号；

步骤25、从步骤22确定的激励点处施力，测取从此激励点到响应点的频响函数。

所述步骤3包括以下步骤：

步骤31、抽取步骤24所述力信号和加速度响应信号；

步骤32、由力信号和加速度信号计算频响函数；

步骤33、由频响函数计算动刚度。

本发明的目的也可以通过以下技术方案实现：一种基于逆子结构技术的传递路径分析方法，在进行传递路径分析测试时，首先将车辆运行在设置的工况，测取选定的激励点和目标点振动信号。接着根据需要，测取整车系统水平的频响函数。第3步按式(3)方法进行动刚度计算。第4步，得到了动刚度，依据式(4)即可计算载荷。最后，依照式(1)即可进行传递路径贡献量计算。

以下述方法计算悬置动刚度。一个系统分解为子结构A和子结构B，两个子结构之间通过弹性元件，比如发动机悬置，进行多点耦合，它们存在以下动力学关系

$\left\{\begin{array}{c}{\left\{F\right\}}_{c\left(a\right)}\\ {\left\{F\right\}}_{c\left(b\right)}\end{array}\right\}=\left[\begin{array}{cc}{\[H_A\]}_{c\left(a\right)c\left(a\right)}^{-1}+\[K_c\]& -\[K_c\]\\ -\[K_c\]& {\[H_B\]}_{c\left(b\right)c\left(b\right)}^{-1}+\[K_c\]\end{array}\right]\left\{\begin{array}{c}{\left\{X\right\}}_{c\left(a\right)}\\ {\left\{X\right\}}_{c\left(b\right)}\end{array}\right\},---\left(2\right)$

经演算，得到以下动刚度[K_c]计算式

$\[K_c\]={({\[H_S\]}_{c\left(a\right)c\left(a\right)}{\[H_S\]}_{c\left(b\right)c\left(a\right)}^{-1}{\[H_S\]}_{c\left(b\right)c\left(b\right)}-{\[H_S)}_{c\left(a\right)c\left(b\right)})}^{-1},---\left(3\right)$

式中，H代表频响函数；下标S代表此频响函数处于整车系统状态测量；下标c(a)、c(b)代表子结构A和B的耦合点。

相对于现有技术，本发明具有如下的优点与有益效果：

1、本发明的传递路径分析方法是先基于在线测量所得频响函数使用逆子结构技术计算悬置动刚度，再基于悬置主动端和被动端的振动量计算载荷，然后由频响函数和载荷计算传递路径贡献量。通常，动刚度获得方法为由试验实测，实测方法需要专用设备、测试结果与实车状态存在差异等，该发明的动刚度计算方法克服了这些不足，且计算所得传递路径贡献量更接近整车实际状态。

2、本发明利用逆子结构技术在线测量整车状态下悬置动刚度，进而计算传递路径贡献量，克服了传统传递路径分析方法需要离线测试悬置动刚度和整个分析过程耗时较多的缺陷。

附图说明

图1逆子结构传递路径分析方法流程。

图2逆子结构动力学关系示意图。

图3整车振动模型；图中，1代表发动机，2代表变速器，3代表发动机前悬置，4代表发动机后悬置，5代表变速器悬置，6代表麦克风。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，为本发明的逆子结构传递路径分析方法流程；进行传递路径分析测试时，首先将车辆运行在设置的工况，测取选定的激励点和目标点振动信号。接着根据需要，测取整车系统水平的频响函数。第3步按式(3)方法进行动刚度计算。第4步，得到了动刚度，依据式(4)即可计算载荷。最后，依照式(1)即可进行传递路径贡献量计算。

以下述方法计算悬置动刚度。一个系统分解为子结构A和子结构B，两个子结构之间通过弹性元件，比如发动机悬置，进行多点耦合，如图2所示，存在以下动力学关系

$\left\{\begin{array}{c}{\left\{F\right\}}_{c\left(a\right)}\\ {\left\{F\right\}}_{c\left(b\right)}\end{array}\right\}=\left[\begin{array}{cc}{\[H_A\]}_{c\left(a\right)c\left(a\right)}^{-1}+\[K_c\]& -\[K_c\]\\ -\[K_c\]& {\[H_B\]}_{c\left(b\right)c\left(b\right)}^{-1}+\[K_c\]\end{array}\right]\left\{\begin{array}{c}{\left\{X\right\}}_{c\left(a\right)}\\ {\left\{X\right\}}_{c\left(b\right)}\end{array}\right\},---\left(2\right)$

经演算，得到以下动刚度[K_c]计算式

$\[K_c\]={({\[H_S\]}_{c\left(a\right)c\left(a\right)}{\[H_S\]}_{c\left(b\right)c\left(a\right)}^{-1}{\[H_S\]}_{c\left(b\right)c\left(b\right)}-{\[H_S)}_{c\left(a\right)c\left(b\right)})}^{-1},---\left(3\right)$

式中：H代表频响函数；下标S代表此频响函数处于整车系统状态测量；下标c(a)、c(b)代表子结构A和B的耦合点。

如图3所示，建立整车振动系统模型，整车系统划分为2个子结构，发动机为子结构A，车身等为子结构B，两个子结构之间通过悬置连接，整车系统包括:发动机1、变速器2、发动机前悬置3、发动机后悬置4、变速器悬置5和麦克风6；激励点为3个发动机悬置被动端(车身侧)，响应点为驾驶员耳旁噪声。每个悬置分析整车坐标系上的X、Y和Z三个振动方向，有3×3＝9条路径将振动传递到驾驶员耳旁，产生噪声。按照以下步骤进行传递路径分析。

(1)在每个悬置的主动、被动侧各布置1个振动传感器，共布置6个传感器，选定一个行驶工况，比如匀速40km/h，汽车以这个工况行驶，测取各个激励点振动信号，以及响应点驾驶员耳旁噪声信号；

(2)保留第(1)工况测试时布置的振动传感器，以力锤激励法逐一在每个传感器附近对3个方向施加激励，记录每个振动传感器的信号，得到式(3)的频响函数矩阵，各个矩阵均为9×9规模。在整车状态下，以力锤激励法测取每个悬置被动端3个方向到驾驶员耳旁的频响函数，得一个9×1规模矩阵；

(3)以式(3)计算3个悬置的动刚度；

(4)基于第(1)步所得振动加速度，以式(4)计算载荷，得一个1×9规模矩阵：

$f_p=K_p\frac{a_{bp}\left(\mathrm{\ω}\right)-a_{ap}\left(\mathrm{\ω}\right)}{-{\mathrm{\ω}}^2},---\left(4\right)$

式中，ω代表频率；

(5)基于第(2)步所得悬置到驾驶员耳旁的频响函数和第(4)步所得载荷使用式(1)计算各条传递路径贡献量。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于逆子结构技术的传递路径分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、测取激励信号和响应信号；

步骤2、测取频响函数；

步骤3、计算动刚度；

步骤4、计算载荷；

步骤5、计算传递路径贡献量。

2.根据权利要求1所述的基于逆子结构技术的传递路径分析方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：

步骤21、将拟进行传递路径分析的系统从用弹性件连接的部位划分为2个子结构；

步骤22、确定激励点和响应点，一般取其中一个子结构上弹性连接部位为激励点；

步骤23、给2个子结构每一个弹性连接点确定互相垂直的X、Y和Z三个方向，且这些连接点的三个方向相同；

步骤24、在每个连接点布置加速度传感器，逐一在这些连接点用力锤从X、Y和Z三个方向施力，记录所有传感器的信号；

步骤25、从步骤22确定的激励点处施力，测取从此激励点到响应点的频响函数。

3.根据权利要求1所述的基于逆子结构技术的传递路径分析方法，其特征在于，所述步骤3包括以下步骤：

步骤31、抽取步骤24所述力信号和加速度响应信号；

步骤32、由力信号和加速度信号计算频响函数；

步骤33、由频响函数计算动刚度。