CN108072470A - 一种汽车传动部件传递扭矩波动量检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种汽车传动部件传递扭矩波动量检测装置及检测方法，涉及旋转系统扭矩波动量检测领域。该汽车传动部件传递扭矩波动量检测装置及方法，利用带永磁吸盘的传感器支架可以方便快捷的将转速传感器固定在车身上；利用信号齿盘或部件自身齿轮产生准确的转速脉冲信号；该方法测得的扭矩波动量可直观反映传动部件在各档位下的扭转波动情况以及发动机输出扭矩在整个动力传动系统传递过程中的波动量。该装置易于实现、操作便捷，且测试精度高，填补了汽车传动部件传递扭矩波动量检测领域的空白。
Description
技术领域
本发明涉及旋转系统扭矩波动量检测领域，特别涉及一种汽车传动部件传递扭矩波动量检测装置及检测方法。
背景技术
发动机输出扭矩不平衡是汽车行驶过程中产生噪声和振动的主要根源。在扭矩的传递过程中，曲轴、变速器、传动轴、减速器、驱动轴等动力传动部件会产生多种振动噪声问题，例如起步抖动、加速轰鸣、换挡颤振等。为了对这些问题进行分析并加以控制，需要对扭矩在传动部件的传递过程中产生的波动量进行检测。
目前对于旋转部件的扭矩波动测量一般采用高精度转速传感器测量其轴系的转速信号，再采用信号处理手段转换为衡量波动量大小的角加速度信号。转速传感器按照原理不同可分为磁电式、光电式、电容式、霍尔式等，其中磁电式传感器由于其性能稳定、安装方便等到广泛应用。
在扭矩波动量测试时，磁电传感器的安装要求比较严格。不仅需要在轴系上安装轮齿均匀分布的信号齿盘，传感器还需要固定在距离齿盘2毫米范围内。因此在对汽车传动部件传递扭矩波动量测试时，受车身空间等限制，传感器布置耗时耗力。除此之外，对于不同的传动部件需要在多个位置进行检测，这又增加了传感器布置的复杂程度。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种汽车传动部件传递扭矩波动量检测装置及方法，其结构简单、安装方便快捷、精确度高。
本发明所采用的技术方案是：一种汽车传动部件传递扭矩波动量检测装置，包括信号齿盘、转速传感器、模/数转换板、增益放大器和计算机，其技术要点是：还包括安装支架，所述的安装支架由永磁吸盘、底座、前段伸缩杆、后段伸缩杆组成，底座的下端设置有永磁吸盘，底座上固定连接有前端伸缩杆，前段伸缩杆与后段伸缩杆铰链，在后段伸缩杆上安装有转速传感器；
所述的信号齿盘套接在传动部件上，信号齿盘与转速传感器之间留有一定距离。
所述的信号齿盘由两个对接在一起的半圆形齿盘粘接构成。
所述的信号齿盘与转速传感器之间最多留有2mm间距。
所述的安装支架通过永磁吸盘吸附在车身上。
所述的信号齿盘的最少齿数应为待测试的最高发动机阶次数目的2倍。
一种汽车传动部件传递扭矩波动量检测方法，采用上述的汽车传动部件传递扭矩波动量检测装置实现，其技术要点是：包括以下步骤：
步骤1：对待测车辆进行一档至五档全油门加速测试，采集各待测传动部件的脉冲信号并计算各传动部件瞬态的转动速度；
步骤2：根据步骤1获取的转速信号，获取每个测试部件在各档位下随发动机转速变化的角加速度曲线；
步骤3：利用步骤2的结果，获取整个待测试动力传动系统在传递过程中所产生的传递扭矩波动量。
步骤1所述的计算各传动部件瞬态的转动速度，具体过程如下：
将信号齿盘在转动过程中每个齿作为一个采样点；计算两个相邻采样点的脉冲时间间隔及每转的脉冲数，获取瞬态的转动速度。
步骤2所述的获取每个测试部件在各档位下随发动机转速变化的角加速度曲线，具体过程如下：利用时域重采样和抗混频滤波器获取原始时域信号，根据原始时域信号获取角度与时间的对应关系，确定各采样点所对应的角度，在角度域重采样得到角加速度信号。
步骤3中获取传递扭矩波动量的过程如下：
将最靠近动力源的待测试部件的角加速度测量结果作为发动机输出扭矩的基准值；并记录同一时刻下所有测试位置的角加速度测量结果，并与基准值进行对比得到差异值；按扭矩的传递顺序，将各个测试位置的差异值绘制到一条曲线上，即为扭矩在动力传动系统传递过程中产生的波动量。
在对传动部件进行测试时，要求测试环境的温度、湿度、大气压力水平应保持稳定，且周围无电磁干扰且背景噪声应小于36分贝。
本发明的有益效果是：该汽车传动部件传递扭矩波动量检测装置及方法，利用带永磁吸盘的传感器支架可以方便快捷的将转速传感器固定在车身上；利用信号齿盘或部件自身齿轮产生准确的转速脉冲信号；该方法测得的扭矩波动量可直观反映传动部件在各档位下的扭转波动情况以及发动机输出扭矩在整个动力传动系统传递过程中的波动量。该装置易于实现、操作便捷，且测试精度高，填补了汽车传动部件传递扭矩波动量检测领域的空白。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中汽车传动部件传递扭矩波动量检测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中控制部分结构框图；
图3为本发明实施例中安装支架结构示意图；
图4为本发明实施例中信号齿盘结构示意图；
图5为本发明实施例中汽车传动部件传递扭矩波动量检测方法的流程图；
图6为本发明实施例中传动部件传递扭矩波动量测试结果曲线示意图；
图中序号说明如下：1转速传感器、2模/数转换板、3增益放大器、4计算机、5车轮、6动力总成、7联轴器、8前段传动轴、9安装支架、901永磁吸盘、902底座、903信号线、904前段伸缩杆、905旋转固定铰链、906后段伸缩杆、10后段传动轴、11主减速器、12信号齿盘、13驱动轴、14飞轮、15变速器输入轴常啮合齿轮。
具体实施方式
使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1～图6和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
本实施例中采用的汽车传动部件传递扭矩波动量检测装置，应用于测试车辆上，其中测试车辆的结构为：包括车轮5、动力总成6、联轴器7、前段传动轴8、后段传动轴10、主减速器11、和驱动轴13，在动力总成6的内部还设置有飞轮14和变速器输入轴常啮合齿轮15。动力总成6通过联轴器7连接前段传动轴8，前段传动轴8再通过另一个联轴器7连接后段传动轴10，后段传动轴10连接有主减速器11，如图1所示。
本实施例中汽车传动部件传递扭矩波动量检测装置的控制部分包括依次连接在一起的转速传感器1、模/数转换板2、增益放大器3和计算机4，如图2所示。机械部分还包括用于产生随传动部件旋转速度变化的脉冲信号的信号齿盘12和用于固定信号齿盘12的安装支架9。本实施例中的信号齿盘12由两个对接在一起的半圆形齿盘粘接构成。信号齿盘12材质为钢，内径等于待测试传动部件（例如本实施例中的飞轮14、变速器输入轴常啮合齿轮15、前段传动轴8、后段传动轴10及主减速器11）的直径。信号齿盘12的最少齿数应为待测试的最高发动机阶次数目的2倍，本实施例取轮齿数目为60，在圆周上均匀分布。信号齿盘12在制作完成后沿中线切开，以使用结构胶粘接在待测试传动部件上。如图4所示。
安装支架9由永磁吸盘901、底座902、前段伸缩杆904、后段伸缩杆905组成，底座902的下端设置有永磁吸盘901，永磁吸盘901吸附在车身上，使安装支架9固定在车身上。底座902上固定连接有前端伸缩杆904，前段伸缩杆904与后段伸缩杆906通过铰链连接，在后段伸缩杆906上安装有转速传感器1。前端伸缩杆904用来调节转速传感器1的高度，后段伸缩杆906用来调节转速传感器1的角度。如图3所示。
实施例2：
本实施例中采用的汽车传动部件传递扭矩波动量检测方法，采用实施例1的检测装置实现。在对传动部件进行测试时，要求测试环境的温度、湿度、大气压力水平应保持稳定，且周围无电磁干扰且背景噪声应小于36分贝。
本实施例中，测试前的准备工作如下：
先将信号齿盘12粘接在飞轮14、变速器输入轴常啮合齿轮15、前段传动轴8、后段传动轴10及主减速器11的驱动轴13上。在车身上吸附安装支架9，保证安装支架9与信号齿盘12的距离不大于2mm.对于发动机飞轮、变速器输入轴齿轮和后主减输入齿轮所在的位置，需要在外壳体钻孔以布置转速传感器。再将速度转换器1的信号线903连接到模/数转换板2上。
首先在发动机飞轮、变速器输入轴二档常啮合齿轮和主减速器输入齿轮所在位置钻孔，孔径大小以能将转速传感器伸入为准。分别将6个转速传感器支架吸附在下车身或底盘件上进行固定，调节转速传感器探头位置，使其距离信号齿盘、飞轮、变速器齿轮或主减速器输入齿轮不超过2毫米；
本实施例中的汽车传动部件传递扭矩波动量检测方法，如图5所示，包括以下步骤：
步骤101：将测试设备连接并将待测车辆置于测功机转毂或试验场地上，对待测车辆进行一档到五档全油门加速测试，发动机转速范围为每分钟1000转至4000转，采集各待测传动部件的脉冲信号并计算各传动部件瞬态的转动速度；
计算各传动部件瞬态的转动速度，具体过程如下：
将信号齿盘在转动过程中每个齿转动过程产生的转动脉冲作为一个采样点；计算两个相邻采样点的脉冲时间间隔及每转的脉冲数，获取瞬态的转动速度。
步骤102：根据步骤101获取的转速信号，获取每个测试部件在各档位下随发动机转速变化的角加速度曲线；其中，获取每个测试部件在各档位下随发动机转速变化的角加速度曲线，具体过程如下：
利用时域重采样和抗混频滤波器对步骤101获取的转速信号进行处理，获取到高精度的升采样原始时域信号，再利用拉格朗日多项式插值法对原始时域信号进行插值以获取角度与时间的对应关系，并确定各采样点所对应的角度，最后在角度域重采样得到角加速度信号。
步骤103：利用步骤102的结果，获取整个待测试动力传动系统在传递过程中所产生的传递扭矩波动量；其中，获取传递扭矩波动量的过程如下：
将最靠近动力源及扭矩输出端的待测试部件的角加速度测量结果作为衡量扭矩波动的基准值；记录同一时刻下所有测试位置的角加速度测量结果，并与基准值进行对比得到差异值；按扭矩的传递顺序，将各个测试位置的差异值绘制到一条曲线上，即为扭矩在动力传动系统传递过程中产生的波动量。
如图6所示为在二档加速测试发动机转速为2000转每分钟时的扭矩波动量结果。本实施例中以发动机飞轮处的角加速度作为基准值。测试结果表明变速器输入轴、前段传动轴和后段传动轴的扭矩波动都大于发动机飞轮处的扭矩，应重点关注这几个位置的振动噪声以及疲劳耐久等问题。而主减速器和驱动轴的扭矩波动都低于基准值，原因是传动系统中的结构质量和减振元件对波动起到了衰减作用。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域内的熟练的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (10)
1.一种汽车传动部件传递扭矩波动量检测装置，包括信号齿盘、转速传感器、模/数转换板、增益放大器和计算机，其特征在于：还包括安装支架，所述的安装支架由永磁吸盘、底座、前段伸缩杆、后段伸缩杆组成，底座的下端设置有永磁吸盘，底座上固定连接有前端伸缩杆，前段伸缩杆与后段伸缩杆通过铰链连接，在后段伸缩杆上安装有转速传感器；
所述的信号齿盘套接在传动部件上，信号齿盘与转速传感器之间留有一定距离。
2.如权利要求1所述的汽车传动部件传递扭矩波动量检测装置，其特征在于：所述的信号齿盘由两个对接在一起的半圆形齿盘粘接构成。
3.如权利要求1所述的汽车传动部件传递扭矩波动量检测装置，其特征在于：所述的信号齿盘与转速传感器之间最多留有2mm间距。
4.如权利要求1所述的汽车传动部件传递扭矩波动量检测装置，其特征在于：所述的安装支架通过永磁吸盘吸附在车身上。
5.如权利要求1所述的汽车传动部件传递扭矩波动量检测装置，其特征在于：所述的信号齿盘的最少齿数应为待测试的最高发动机阶次数目的2倍。
6.一种汽车传动部件传递扭矩波动量检测方法，采用如权利要求1所述的汽车传动部件传递扭矩波动量检测装置实现，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：对待测车辆进行一档至五档全油门加速测试，采集各待测传动部件的脉冲信号并计算各传动部件瞬态的转动速度；
步骤2：根据步骤1获取的转速信号，获取每个测试部件在各档位下随发动机转速变化的角加速度曲线；
步骤3：利用步骤2的结果，获取整个待测试动力传动系统在传递过程中所产生的传递扭矩波动量。
7.如权利要求6所述的汽车传动部件传递扭矩波动量检测方法，其特征在于：步骤1所述的计算各传动部件瞬态的转动速度，具体过程如下：
将信号齿盘在转动过程中每个齿作为一个采样点；计算两个相邻采样点的脉冲时间间隔及每转的脉冲数，获取瞬态的转动速度。
8.如权利要求6所述的汽车传动部件传递扭矩波动量检测方法，其特征在于：步骤2所述的获取每个测试部件在各档位下随发动机转速变化的角加速度曲线，具体过程如下：利用时域重采样和抗混频滤波器获取原始时域信号，根据原始时域信号获取角度与时间的对应关系，确定各采样点所对应的角度，在角度域重采样得到角加速度信号。
9.如权利要求6所述的汽车传动部件传递扭矩波动量检测方法，其特征在于：步骤3中获取传递扭矩波动量的过程如下：
将最靠近动力源的待测试部件的角加速度测量结果作为发动机输出扭矩的基准值；并记录同一时刻下所有测试位置的角加速度测量结果，并与基准值进行对比得到差异值；按扭矩的传递顺序，将各个测试位置的差异值绘制到一条曲线上，即为扭矩在动力传动系统传递过程中产生的波动量。
10.如权利要求6所述的汽车传动部件传递扭矩波动量检测方法，其特征在于，在对传动部件进行测试时，要求测试环境的温度、湿度、大气压力水平应保持稳定，且周围无电磁干扰且背景噪声应小于36分贝。
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