CN107907325A - 变速器系统振动传函测试系统及方法 - Google Patents

变速器系统振动传函测试系统及方法 Download PDF

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Abstract

变速器系统振动传函系统及方法，方法测试的振动传函表征变速器系统中齿轮啮合振动经齿轮盘、轴、轴承等零部件传递到变速器箱体外表面的传递能力和传递特性。振动传函量级大小体现该结构路径对齿轮振动的衰减能力，峰值的频率特征体现该传递路径与齿轮噪声问题相关性的强弱。系统在变速器箱体内部的齿轮齿面上布置微型激振器产生激振源，在变速器箱体与发动机连接面之外的其余五个外表面及悬置安装点上设置振动传感器收集振动响应信号可以简易测试计算得到振动传函曲线。并且，对计算得到的振动传函曲线进行分组有效应选择，可以提高传函曲线的监测精度。

Description

变速器系统振动传函测试系统及方法
技术领域
本发明属于汽车NVH（Noise Vibration Harshness，噪声振动和不平顺性）领域，具体涉及变速器本体振动传函测试方法。
背景技术
变速器NVH问题是汽车NVH领域的重点和难点问题，其中以变速器齿轮噪声问题较为突出，如齿轮啸叫噪声、敲击噪声。就变速器本体系统而言，当前行业内对于齿轮噪声问题的分析基本从齿轮宏观参数调整和齿面微观修型入手，即只针对齿轮参数进行优化。NVH问题是由激励源、传递路径和响应“三元一体”构成的系统问题。在变速器系统中，对于齿轮噪声问题的激励源是齿轮轮齿受力后产生的振动，传递路径指振动最终传递到箱体表面的整个结构路径，响应指箱体表明的振动及振动辐射声（齿轮噪声问题）。因此，变速器齿轮噪声问题的解决只考虑齿轮参数即只考虑激励源是不全面的，会导致问题解决难度加大甚至最终无法解决，还需对变速器本体振动的传递路径进行分析。
结构的振动传递路径的分析可通过测试振动传函来实现。传函即传递函数，是线性定常系统在零初始条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比，是描述系统或元件动态特性的一种数学模型，和系统的运动方程是相互一一对应的。变速器系统振动传函是从变速器本体结构中抽象出来的，反映变速器系统本身的动态特性。但要获取关于变速器本体结构传递路径的振动传函，当前并无公开的测试方法，导致了该领域的技术空白。
发明内容
本发明公开了变速器系统振动传函测试系统，可以简易、准确获取变速器系统振动传函。
本发明公开了变速器系统振动传函测试方法，可以简易、准确获取变速器系统振动传函。
本发明公开的变速器系统振动传函测试系统，其特征在于：包括，变速器系统、微型激振器、振动传感器及数据采集分析系统；
所述变速器系统包括变速器箱体及包含在变数器箱体中的齿轮；所述变速器系统通过弹性绳悬空悬吊，与装配在整车上时参照地平面的姿态保持一致；
所述微型激振器用于产生振动激励信号，被固定安装在变速器箱体内部的齿轮齿面上，其数据线由变速器箱体外表面开孔引出并与数据采集分析系统连接；
所述振动传感器用于收集振动响应信号，被固定安装在变速器箱体发动机连接面之外的其余五个外表面及悬置安装点上，其数据线延伸与数据采集分析系统连接；
所述数据采集分析系统收集振动激励信号、振动响应信号，计算振动传函曲线。
进一步地，所述振动传感器为三向振动加速度传感器。
本发明还公开了采用上述变速器本体振动传函测试系统的方法，包括以下步骤：
1）传感器布置
变速器开箱，将微型激振器固定安装在变速器箱体内部的齿轮齿面上；
变速器关箱，在变速器箱体外表面开孔，微型激振器数据线由变速器箱体外表面开孔引出并与数据采集分析系统连接；振动传感器被固定安装在变速器箱体发动机连接面之外的其余五个外表面及悬置安装点上，其数据线延伸与数据采集分析系统连接；
2）变速器布置
确保变速器系统为线性系统；变速器系统通过弹性绳悬空悬吊，与装配在整车上时参照地平面的姿态保持一致；
3）数据采集
微型激振器产生振动激励信号，振动激励信号经变速器齿轮、变速器内部系统传递到变速器箱体生成振动响应信号；数据采集分析系统采集多组振动激励信号及振动响应信号；
4）振动传函计算
定义振动激励信号X(t)，定义振动响应信号Y(t)；经过傅里叶变换后，分别为：X(f)和Y(f)；变速器系统振动传函为：H(F)= Y(f)/ X(f)。
进一步地，步骤2）中，通过使用自凝后一定刚度的义齿基托树脂将变速器对象传动链上配对齿轮接触齿面粘接固定在一起，以消除齿轮间的装配间隙，确保变速器系统为线性系统。
进一步地，在步骤3）数据采集中，一次数据采集完成后保存好数据，再重复测试两次并保存数据，总共采集三组数据。
在步骤4）振动传函计算中，分别计算三条振动传函曲线，若在同频率下的三条振动传函曲线的纵坐标值最大差异百分比小于预设定百分比则认为数据有效，否则数据无效，返回步骤3）。
进一步地，最大差异百分比为同频率下，三条振动传函曲线中最大值与最小值的差值除以最大值再乘以100%。
本发明有益技术效果为提供变速器系统振动传函系统及方法，测试的振动传函表征了变速器系统中齿轮啮合振动经齿轮盘、轴、轴承等零部件传递到变速器箱体外表面的传递能力和传递特性。振动传函量级大小体现了该结构路径对齿轮振动的衰减能力，峰值的频率特征体现了该传递路径与齿轮噪声问题相关性的强弱。因此，可针对具体的变速器齿轮噪声问题分析被测结构路径是否需要优化以及如何优化，为变速器齿轮噪声问题的解决提供了一套全新的思路和方法，填补该领域技术空白。在变速器箱体内部的齿轮齿面上布置微型激振器产生激振源，在变速器箱体发动机连接面之外的其余五个外表面及悬置安装点上设置振动传感器收集振动响应信号可以简易测试计算得到振动传函曲线。并且，对计算得到的振动传函曲线进行分组有效应选择，可以提高传函数监测精度。
附图说明
图1变速器系统振动传函测试系统。
具体实施方式
本发明公开的变速器系统振动传函测试系统，包括，变速器系统1、微型激振器4、振动传感器3及数据采集分析系统2；
变速器系统1包括变速器箱体及包含在变数器箱体中的齿轮、轴、轴承等零部件；变速器系统通过弹性绳悬空悬吊，与装配在整车上时参照地平面的姿态保持一致；
微型激振器4用于产生振动激励信号，被固定安装在变速器箱体内部的齿轮齿面上，其数据线由变速器箱体外表面开孔引出并与数据采集分析系统连接；
振动传感器3用于收集振动响应信号，被固定安装在变速器箱体发动机连接面之外的其余五个外表面及悬置安装点上，其数据线延伸与数据采集分析系统连接；
数据采集分析系统2收集振动激励信号、振动响应信号，计算振动传函。
振动传感器3为三向振动加速度传感器。
本发明还公开了采用上述变速器本体振动传函测试系统的方法，包括以下步骤：
1）传感器布置
变速器开箱，用义齿基托树脂将尺寸适中的铝块用义齿基托树脂固接到齿轮轮齿上，然后将微型激振器粘贴在铝块上，从而保障微型激振器固定安装在变速器箱体内部的齿轮齿面上；
变速器关箱，并按标准扭矩拧紧连接螺栓，在变速器箱体外表面开孔，微型激振器数据线由变速器箱体外表面开孔引出并与数据采集分析系统连接；振动传感器被固定安装在变速器箱体发动机连接面之外的其余五个外表面及悬置安装点上，其数据线延伸与数据采集分析系统连接；
2）变速器布置
确保变速器系统为线性系统，具体为使用自凝后一定刚度的义齿基托树脂将对象传动链上配对齿轮接触齿面粘接固定在一起，以消除齿轮间的装配间隙，确保变速器系统为线性定常系统；
变速器系统通过弹性绳悬空悬吊，距离地面10cm-20cm，与装配在整车上时参照地平面的姿态保持一致；
悬吊后变速器系统坐标系的定义与整车坐标系一致。整车坐标系通常为车头指向车尾定义为正X向，地面垂直车体向上为正Z向，然后按照右手螺旋法则确定正Y向。
3）数据采集
微型激振器产生振动激励信号，振动激励信号经变速器齿轮、变速器内部系统传递到变速器箱体生成振动响应信号；
微型激振器激励力信号类型设置为猝发随机，信号频率范围为50Hz-3000Hz，猝发时间比为80%。振动加速度信号采集设置采集频率范围0-3200 Hz，频率分辨率0.78125Hz，添加矩形窗，采用Hv估计，平均次数100次，过载后自动拒绝。
数据采集分析系统采集多组振动激励信号及振动响应信号；
数据采集中，一次数据采集完成后保存好数据，再重复测试两次并保存数据，总共采集三组数据。
4）振动传函计算
定义振动激励信号X(t)，定义振动响应信号Y(t)；经过傅里叶变换后，分别为：X(f)和Y(f)；变速器系统振动传函为：H(F)= Y(f)/ X(f)。
根据步骤3）中的三组数据，分别算得到振动传函曲线。若三条振动传函曲线在同频率下的纵坐标值最大差异百分比（最大值与最小值的差值除以最大值再乘以100%）小于0.5%，则认为数据有效，否则数据无效。数据无效则需检查变速器系统是否满足线性定常系统的要求或试验设备的精确度是否达标，进行调整后，再重复步骤3）及步骤4），直到数据满足有效性需求。

Claims (7)

1.变速器系统振动传函测试系统，其特征在于：包括，变速器系统（1）、微型激振器（4）、振动传感器（3）及数据采集分析系统（2）；
所述变速器系统包括变速器箱体及包含在变数器箱体中的齿轮、轴、轴承等零部件；所述变速器系统通过弹性绳悬空悬吊，与装配在整车上时参照地平面的姿态保持一致；
所述微型激振器用于产生振动激励信号，被固定安装在变速器箱体内部的齿轮齿面上，其数据线由变速器箱体外表面开孔引出并与数据采集分析系统连接；
所述振动传感器用于收集振动响应信号，被固定安装在变速器箱体发动机连接面之外的其余五个外表面及悬置安装点上，其数据线延伸与数据采集分析系统连接；
所述数据采集分析系统收集振动激励信号、振动响应信号，计算振动传函曲线。
2.如权利要求1所述的变速器系统振动传函测试系统，其特征在于：所述振动传感器为三向振动加速度传感器。
3.采用上述权利要求1所述变速器本体振动传函测试系统的方法，其特征在于：包括以下步骤，
1）传感器布置
变速器开箱，将微型激振器（4）固定安装在变速器箱体内部的齿轮齿面上；
变速器关箱，在变速器箱体外表面开孔，微型激振器数据线由变速器箱体外表面开孔引出并与数据采集分析系统（2）连接；振动传感器（3）被固定安装在变速器箱体发动机连接面之外的其余五个外表面及悬置安装点上，其数据线延伸与数据采集分析系统（2）连接；
2）变速器布置
确保变速器系统（1）为线性系统；变速器系统通过弹性绳悬空悬吊，与装配在整车上时参照地平面的姿态保持一致；
3）数据采集
微型激振器产生振动激励信号，振动激励信号经变速器齿轮、变速器内部系统传递到变速器箱体生成振动响应信号；数据采集分析系统（2）采集多组振动激励信号及振动响应信号；
4）振动传函计算
定义振动激励信号X(t)，定义振动响应信号Y(t)；经过傅里叶变换后，分别为：X(f)和Y(f)；变速器系统振动传函为：H(F)= Y(f)/ X(f)。
4.如权利要求3所述的变速器本体振动传函测试系统的方法，其特征在于：步骤2）中，通过使用自凝后一定刚度的义齿基托树脂将变速器对象传动链上配对齿轮接触齿面粘接固定在一起，以消除齿轮间的装配间隙，确保变速器系统为线性系统。
5.如权利要求4所述的变速器本体振动传函测试系统的方法，其特征在于：在步骤3）数据采集中，一次数据采集完成后保存好数据，再重复测试两次并保存数据，总共采集三组数据。
6.如权利要求5所述的变速器本体振动传函测试系统的方法，其特征在于：在步骤4）振动传函计算中，分别计算三条振动传函曲线，若在同频率下的三条振动传函曲线的纵坐标值最大差异百分比小于预设定百分比则认为数据有效，否则数据无效，返回步骤3）。
7.如权利要求6所述的变速器本体振动传函测试系统的方法，其特征在于：最大差异百分比为同频率下，三条振动传函曲线中最大值与最小值的差值除以最大值再乘以100%。
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