CN106248376A - 一种传动轴扭转振动检测系统及检测方法 - Google Patents

一种传动轴扭转振动检测系统及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种传动轴扭转振动检测系统及检测方法，该传动轴扭转振动检测系统包括：固定支架，固定支架与待测试传动轴相平行地设置；信号盘，信号盘上设有多个第一通孔，且每一第一通孔的中心线分别与待测试传动轴的轴线相平行设置，多个第一通孔围绕信号盘的中心均匀分布；包括铁芯及围绕铁芯设置的通电线圈的磁电感应装置，磁电感应装置可拆卸地固定于固定支架上，磁电感应装置与其中一个第一通孔相对设置。由于磁电感应装置是与信号盘上的第一通孔相对设置，也即磁电感应装与传动轴是相平行的设置，减小了整个检测系统所需要的安装空间，通过对汽车底盘与传动轴之间的轴向空间的利用，实现对检测系统实现方便的安装。

Description

一种传动轴扭转振动检测系统及检测方法
技术领域
本发明涉及传动轴的扭转振动检测领域，具体是一种传动轴扭转振动检测系统及检测方法。
背景技术
车辆的传动系是多自由度的扭转振动系统，当发动机、路面或者车轮不平衡力产生的周期性扭转激励与系统的扭振模态一致时，系统的扭振被放大，进而引起整车振动、车内轰鸣等一系列的整车NVH问题，甚至引起底盘部件共振失效问题，车辆开发过程中必须重点关注。传动轴作为传动系最重要的传动部件，往往连接变速箱/分动器和主减速器、后桥等关键零部件，其扭振特性一致备受关注。1916年德国科学家Geiger在文章中介绍了一种以其名字命名的机械式扭振测试仪，标志着扭振研究进入了通过试验测试分析的阶段，并在此基础上逐渐形成了一套结合解析计算和试验测试的扭振分析方法，此后逐渐出现了霍尔茨表格法、传递矩阵法和Ricca等方法，计算参数也从实数域扩展到了复数域。
随着计算机技术和传感器技术的飞速发展，扭振测试分析精度越来越高，尤其是磁电传感器的采用极大地提高采集和分析精度。磁电传感器利用磁电感应原理，采集导磁性物体与磁电传感器气隙的周期性变化实现扭振的测试。但由于各款车型的底盘架构和实际结构千差万别，如何设计合适的扭振采集辅助支架系统成为扭振测试的难点，参照图1所示，常见扭振采集辅助支架为径向采集，主要包括两部分：齿盘a和传感器支架b。齿盘a内部固定在传动轴c上与传动轴c一起旋转，传感器d沿径向对准齿盘a的圆心。
径向采集系统主要有两个缺点：
系统的径向尺寸非常大,布置困难。径向采集系统径向的长度为齿盘a半径、气隙、传感器d长度和传感器支架b轴向长度之和，往往尺寸极大，在底盘附近寻找空间往往极为困难，许多车型由于没有空间往往非常难设计；
传感器支架b连接方式不具备恢复性。由于径向长度多大，传感器支架b附近往往难以找到合适的安装位置，一般采用焊接方式将传感器支架b焊接在车身或者其他底盘件附近，不仅增加了工序，而且焊接破环底盘结构，不具备恢复性。
发明内容
本发明实施例要解决的技术问题是提供一种传动轴扭转振动检测系统及检测方法，用以实现方便的将该传动轴扭转振动检测系统安装在汽车底盘与传动轴平行的轴向空间中，并且使得磁电感应装置获取的感应电压信号的信噪比更高，最终检测出的数据的精度更好。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供的传动轴扭转振动检测系统，包括：
可拆卸地固定于汽车底盘上的固定支架，所述固定支架与待测试传动轴相平行地设置；
可拆卸地固定于所述待测试传动轴上的信号盘，所述信号盘上设有多个第一通孔，且每一所述第一通孔的中心线分别与所述待测试传动轴的轴线相平行设置，多个所述第一通孔围绕所述信号盘的中心均匀分布；
包括铁芯及围绕所述铁芯设置的通电线圈的磁电感应装置，所述磁电感应装置可拆卸地固定于所述固定支架上，所述磁电感应装置与其中一个所述第一通孔相对设置，且所述磁电感应装置与所述信号盘之间具有预设距离。
优选地，所述磁电感应装置与所述信号盘之间的预设距离为1mm。
优选地，所述信号盘上还设有至少两个第二通孔，且至少两个所述第二通孔围绕所述信号盘的中心均匀分布，所述信号盘通过所述第二通孔与所述待测试传动轴螺栓连接。
优选地，所述固定支架上还设有第三通孔，所述固定支架通过所述第三通孔与所述磁电感应装置螺栓连接。
优选地，所述固定支架上还设有第四通孔，所述固定支架通过所述第四通孔与所述汽车底盘螺栓连接。
优选地，所述磁电感应装置为磁电传感器，所述磁电传感器的铁芯与其中一个所述第一通孔的中心线相垂直。
根据本发明的另一方面，本发明改提供了一种采用上述的传动轴扭转振动检测系统的检测方法，包括：
通过所述磁电感应装置获取所述信号盘转动过程中每一所述第一通孔分别与所述磁电感应装置相对时的感应电压信号；
获取相邻两个所述第一通孔之间的夹角；
根据所述信号盘转动过程中每一所述第一通孔分别与所述磁电感应装置相对时的感应电压信号以及相邻两个所述第一通孔之间的夹角，获取所述待测试传动轴的待检测参数。
优选地，所述根据所述信号盘转动过程中每一所述第一通孔分别与所述磁电感应装置相对时的感应电压信号以及相邻两个所述第一通孔之间的夹角，获取所述待测试传动轴的待检测参数的步骤包括：
根据所述信号盘转动过程中每一所述第一通孔分别与所述磁电感应装置相对时的感应电压信号，获取每一所述第一通孔在所述信号盘转动过程中的感应电压正弦波形；
根据每一所述第一通孔在所述信号盘转动过程中的感应电压正弦波形，获取每一所述第一通孔在预设电压值时与所述磁电感应装置相对的时刻；
根据相邻两个所述第一通孔之间的夹角以及相邻两个所述第一通孔在预设电压值时分别与所述磁电感应装置相对的时刻的差值，获取所述信号盘从相邻两个所述第一通孔中的其中一第一通孔转动至另一第一通孔处的转动角速度。
与现有技术相比，本发明实施例提供的传动轴扭转振动检测系统，至少具有以下有益效果：由于磁电感应装置是与信号盘上的第一通孔相对设置，也即磁电感应装与传动轴是相平行的设置，减小了整个检测系统所需的安装空间，通过对汽车底盘与传动轴之间的轴向空间的利用，实现对检测系统实现方便的安装；并且，由于车辆底盘件中，与传动轴平行方向上安装的螺栓较多，而与传动轴垂直方向的螺栓较少，磁电感应装置与传动轴相平行的设置，可以对传动轴附近的与传动轴平行方向的螺栓进行利用，对固定支架进行固定，避免了将固定支架焊接在底盘上；磁电感应装置采集信号盘转动过程中产生的电压信号的方式由原有的径向采集变为轴向采集的方式，在相同的线圈数量的情况下，轴向的磁通量变化率高于径向检测系统的磁通量变化率，进而可以获得信噪比更高的感应电压信号，使得检测获得的数据的精度更高。
附图说明
图1为现有技术的传动轴扭转振动检测系统的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的传动轴扭转振动检测系统的结构示意图；
图3为本发明实施例所述的传动轴扭转振动检测系统的检测方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
参照图2，本发明实施例提供了一种传动轴扭转振动检测系统，包括：
可拆卸地固定于汽车底盘上的固定支架1，所述固定支架1与待测试传动轴2相平行地设置；可拆卸地固定于所述待测试传动轴2上的信号盘3，所述信号盘3上设有多个第一通孔31，且每一所述第一通孔31的中心线分别与所述待测试传动轴3的轴线相平行设置，多个所述第一通孔31围绕所述信号盘3的中心均匀分布；包括铁芯及围绕所述铁芯设置的通电线圈的磁电感应装置4，所述磁电感应装置4可拆卸地固定于所述固定支架1上，所述磁电感应装置4与其中一个所述第一通孔31相对设置，且所述磁电感应装置4与所述信号盘3之间具有预设距离。
固定支架1与汽车底盘之间采用可拆卸的方式固定，避免了对底盘结构的损坏；固定支架1与待测试传动轴2相平行地设置，是为了使得安装在固定支架1上的磁电感应装置4能够与待测试传动轴2相平行的设置；由于汽车底盘与待测试传动轴2相平行的轴向空间的间隙较大，因而可以方便地将该检测系统安装在汽车底盘与待测试传动轴2之间。
当信号盘3随待测试传动轴2一起转动时，信号盘3的多个第一通孔31会引起空气中的磁通量发生变化，由于磁电感应装置4与待测试传动轴2相平行的设置，磁电感应装置4可以获取到在信号盘3转动一圈的过程中多个第一通孔31分别引起的磁通量的变化，通过法拉第电磁感应定律转换得到多个第一通孔31在信号盘3转动一圈过程中引起的感应电压，通过这种方式获得到的感应电压信号相对于现有技术中装置获取到的感应电压信号的信噪比更高，抗干扰能力更强。
在汽车底盘件中，与待测试传动轴2平行的方向上安装的螺栓较多，而与待测试传动轴2垂直方向上的螺栓较少，由于磁电感应装置4与待测试传动轴2的方向相平行设置，使得对固定支架1的安装可以对底盘件的固定螺栓进行利用，大大提高了借用底盘螺栓安装固定支架1的灵活性，在安装时，可以方便的找到可以利用的固定螺栓，避免了将固定支架1焊接在底盘上，造成底盘不可恢复的毁损。
且进一步的，本发明实施例中，所述磁电感应装置4与所述信号盘3之间的预设距离为1mm。
具体的，在测量过程中，为获取到精度更高的数据，磁电感应装置4与信号盘3之间的预设距离还可以设置为小于1mm。
且进一步的，本发明实施例中，所述信号盘3上还设有至少两个第二通孔32，且至少两个所述第二通孔32围绕所述信号盘3的中心均匀分布，所述信号盘3通过所述第二通孔32与所述待测试传动轴2螺栓连接。
具体的，信号盘3通过第二通孔32固定在待测试传动轴2的前后端，进而实现随待测试传动轴2一体转动，通过对信号盘3的相邻两个第一通孔31中的其中一个第一通孔31转动至另一个第一通孔31的转动角速度的获取，得到待测试传动轴2的转动角速度。
且进一步的，本发明实施例中，所述固定支架1上还设有第三通孔，所述固定支架1通过所述第三通孔与所述磁电感应装置4螺栓连接。
并且，本发明中的固定支架1与磁电感应装置4相平行的设置。
且进一步的，本发明实施例中，所述固定支架1上还设有第四通孔11，所述固定支架1通过所述第四通孔11与所述汽车底盘螺栓连接。
为了便于利用汽车底盘上的螺栓的设置位置，第四通孔11设置为多个，分别设置在固定支架1的不同位置处，用于与汽车底盘上的各个螺栓配合。
且进一步的，本发明实施例中，所述磁电感应装置4为磁电传感器，所述磁电传感器的铁芯与其中一个所述第一通孔31的中心线相垂直。
磁电传感器的铁芯与其中一个第一通孔31的中心线相垂直设置是为了使得磁电传感器能够准确的测得所需要获取的感应电压信号。
通过本发明提供的传动轴扭转振动检测系统，由于磁电感应装置4是与信号盘3相平行的设置，减小了该检测系统所需要的安装空间，并且可以利用汽车底盘上的螺栓对固定支架1进行固定，磁电感应装置4与信号盘3相平行的设置提高了需要获取的感应电压信号的精度，进而使得获得的待测试传动轴2的待检测参数的精度更高。
参照图3，根据本发明的另一方面，本发明改提供了一种采用上述的传动轴扭转振动检测系统的检测方法，包括：
步骤101，通过所述磁电感应装置4获取所述信号盘3转动过程中每一所述第一通孔31分别与所述磁电感应装置4相对时的感应电压信号；
步骤102，获取相邻两个所述第一通孔31之间的夹角；
步骤103，根据所述信号盘3转动过程中每一所述第一通孔31分别与所述磁电感应装置4相对时的感应电压信号以及相邻两个所述第一通孔31之间的夹角，获取所述待测试传动轴2的待检测参数。
具体的，上述步骤103包括：
根据所述信号盘3转动过程中每一所述第一通孔31分别与所述磁电感应装置4相对时的感应电压信号，获取每一所述第一通孔31在所述信号盘3转动过程中的感应电压正弦波形；
根据每一所述第一通孔31在所述信号盘3转动过程中的感应电压正弦波形，获取每一所述第一通孔31在预设电压值时与所述磁电感应装置4相对的时刻；
根据相邻两个所述第一通孔31之间的夹角以及相邻两个所述第一通孔31在预设电压值时分别与所述磁电感应装置4相对的时刻的差值，获取所述信号盘3从相邻两个所述第一通孔31中的其中一第一通孔31转动至另一第一通孔31处的转动角速度。
在本发明的以具体实施例中，第一通孔31的个数为60个，当信号盘3转动过程中，磁电感应装置4检测到了60个第一通孔31引起的感应电压信号，通过对60个第一通孔31的感应电压信号进行信号放大、抗混淆滤波、AD转化、升采样、降采样和整形整理，可以得到60个第一通孔31的感应电压正弦波形图。
系统预先设置一预设电压，例如7v，通过60个第一通孔31的感应电压正弦波形图获取在感应电压值为7v时，每一第一通孔31分别和磁电感应装置4相对的时间点t1、t2、t3、、、、t60。
由于第一通孔31为60个，因而相邻两个第一通孔31之间的夹角θ为6°。
通过公式ω＝θ/tn-tn-1求出相邻两个第一通孔31之间的转动角速度，例如，在第30个第一通孔31和第31个第一通孔31之间的转动角ω速度为6°/t31-t30。
通过上述方式可以得到信号盘3在不同时刻的不同转动角速度，也即可以得到待测试传动轴2的转动角速度与时间相对应的关系图。
通过本发明实施例提供的传动轴的扭转振动检测系统的检测方法，检测得到的待测试传动轴2的检测参数的准确率更高，并且在得到转动角速度与时间相对应的表格后，可以在此基础上对待测试传动轴2的频率与角速度对应的表格。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种传动轴扭转振动检测系统，其特征在于，包括：
可拆卸地固定于汽车底盘上的固定支架(1)，所述固定支架(1)与待测试传动轴(2)相平行地设置；
可拆卸地固定于所述待测试传动轴(2)上的信号盘(3)，所述信号盘(3)上设有多个第一通孔(31)，且每一所述第一通孔(31)的中心线分别与所述待测试传动轴(2)的轴线相平行设置，多个所述第一通孔(31)围绕所述信号盘(3)的中心均匀分布；
包括铁芯及围绕所述铁芯设置的通电线圈的磁电感应装置(4)，所述磁电感应装置(4)可拆卸地固定于所述固定支架(1)上，所述磁电感应装置(4)与其中一个所述第一通孔(31)相对设置，且所述磁电感应装置(4)与所述信号盘(3)之间具有预设距离。
2.根据权利要求1所述的传动轴扭转振动检测系统，其特征在于，所述磁电感应装置(4)与所述信号盘(3)之间的预设距离为1mm。
3.根据权利要求1所述的传动轴扭转振动检测系统，其特征在于，所述信号盘(3)上还设有至少两个第二通孔(32)，且至少两个所述第二通孔(32)围绕所述信号盘(3)的中心均匀分布，所述信号盘(3)通过所述第二通孔(32)与所述待测试传动轴(2)螺栓连接。
4.根据权利要求1所述的传动轴扭转振动检测系统，其特征在于，所述固定支架(1)上还设有第三通孔，所述固定支架(1)通过所述第三通孔与所述磁电感应装置(4)螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的传动轴扭转振动检测系统，其特征在于，所述固定支架(1)上还设有第四通孔(11)，所述固定支架(1)通过所述第四通孔(11)与所述汽车底盘螺栓连接。
6.根据权利要求1所述的传动轴扭转振动检测系统，其特征在于，所述磁电感应装置(4)为磁电传感器，所述磁电传感器的铁芯与其中一个所述第一通孔(31)的中心线相垂直。
7.一种采用上述权利要求1至6任一项所述的传动轴扭转振动检测系统的检测方法，其特征在于，包括：
通过所述磁电感应装置(4)获取所述信号盘(3)转动过程中每一所述第一通孔(31)分别与所述磁电感应装置(4)相对时的感应电压信号；
获取相邻两个所述第一通孔(31)之间的夹角；
根据所述信号盘(3)转动过程中每一所述第一通孔(31)分别与所述磁电感应装置(4)相对时的感应电压信号以及相邻两个所述第一通孔(31)之间的夹角，获取所述待测试传动轴(2)的待检测参数。
8.根据权利要求7所述的传动轴扭转振动检测系统的检测方法，其特征在于，所述根据所述信号盘(3)转动过程中每一所述第一通孔(31)分别与所述磁电感应装置(4)相对时的感应电压信号以及相邻两个所述第一通孔(31)之间的夹角，获取所述待测试传动轴(2)的待检测参数的步骤包括：
根据所述信号盘(3)转动过程中每一所述第一通孔(31)分别与所述磁电感应装置(4)相对时的感应电压信号，获取每一所述第一通孔(31)在所述信号盘(3)转动过程中的感应电压正弦波形；
根据每一所述第一通孔(31)在所述信号盘(3)转动过程中的感应电压正弦波形，获取每一所述第一通孔(31)在预设电压值时与所述磁电感应装置(4)相对的时刻；
根据相邻两个所述第一通孔(31)之间的夹角以及相邻两个所述第一通孔(31)在预设电压值时分别与所述磁电感应装置(4)相对的时刻的差值，获取所述信号盘(3)从相邻两个所述第一通孔(31)中的其中一第一通孔(31)转动至另一第一通孔(31)处的转动角速度。
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