CN109357745A - 一种汽车驱动轴扭转振动测试系统及方法 - Google Patents

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徐建春
唐禹
田雄
王辉
张志军
李瑶
王红英
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    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/10—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of torsional vibrations

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Abstract

本发明涉及一种汽车驱动轴扭转振动测试系统，包括与驱动轴配合的信号齿圈，其特征是：一测试工装板，其上设有一个螺纹孔和一个长圆孔，所述测试工装板通过六角螺栓定位连接在转向节上；一齿轮速度传感器的一端穿过所述测试工装板上的长圆孔，并穿过转向节与所述信号齿圈的齿顶对应；所述齿轮速度传感器通过六角螺母固定在所述测试工装板上；还包括与所述齿轮速度传感器另一端电连接的直流电源和数据采集前端、与所述数据采集前端电连接的转速表和计算机。本发明还提供一种汽车驱动轴扭转振动测试方法。本发明结构简洁，采集数据准确、稳定，且操作简便，能够高效、准确地对汽车驱动轴扭转振动进行测试与分析。

Description

一种汽车驱动轴扭转振动测试系统及方法
技术领域
本发明涉及汽车动力传动系统，具体涉及一种汽车驱动轴扭转振动测试系统及方法。
背景技术
汽车动力传动系统是一个多自由度扭转振动系统，当传动系统的扭转振动（简称“扭振”）固有频率与发动机、路面以及车轮不平衡产生的周期性扭转激励频率相同时，会产生共振放大传动系统扭转振动，引起传动系统噪声和振动，影响汽车乘坐舒适性以及动力传动系统零部件工作可靠性。对传动系统扭振的测试分析可以真实地反映传动系统实际的扭振水平，有助于扭转振动发生机理的分析与试验优化，对解决传动系统扭振引起的噪声振动问题有重要意义。
目前，扭振测试一般采用齿轮速度传感器，利用齿盘、编码带等分齿形结构，将轴系的转速变化转化成周期变化的电信号，输出电压脉冲信号。脉冲信号的时间间隔反映了轴的瞬时转速，对其进行分析处理可以到轴系的扭振信息。但是，驱动轴为直径较小的光滑轴杆，通过增加齿盘或编码带获取转速操作不方便，并且驱动轴有一定的活动空间，影响采集数据的稳定性和准确性。
CN 102175412A 公开的一种转子扭振测试装置及其测试方法，采用测试设备与转子轴系相分离的方法，在不与转子相接触的前提下对轴系的扭振水平进行测试，能够测试转子系统多角度情况下产生扭振的情况，并针对不同的偏置角度得到相应的振动情况；另外可以对实际转子系统进行调整，以减少在实际运行中产生的不必要的扭振情况，也可以用于测试转子系统在某转速下产生扭振的水平。该装置操作简便，结果清晰直观，精确度高。毫无疑问，这是所属技术领域的一种有益的尝试。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车驱动轴扭转振动测试系统，其结构简洁，采集数据准确、稳定，且操作简便，能够高效、准确地对汽车驱动轴扭转振动进行测试与分析。本发明还提供一种汽车驱动轴扭转振动测试方法。
本发明所述的一种汽车驱动轴扭转振动测试系统，包括与驱动轴配合的信号齿圈，其特征是：
一测试工装板，其上设有一个螺纹孔和一个长圆孔，所述测试工装板通过六角螺栓定位连接在转向节上；
一齿轮速度传感器的一端穿过所述测试工装板上的长圆孔，并穿过转向节与所述信号齿圈的齿顶对应；所述齿轮速度传感器通过六角螺母固定在所述测试工装板上；
还包括与所述齿轮速度传感器另一端电连接的直流电源和数据采集前端、与所述数据采集前端电连接的转速表和计算机。
进一步，所述齿轮速度传感器的另一端具有三根连接线，分别是正、负极电源连接线和信号输出线；将正、负级分别与直流电源的正、负极连接，为齿轮速度传感器供电；信号输出线与BNC数据线相连，并所述数据采集前端电连接。
进一步，所述转速与所述数据采集前端电连接；
进一步，所述计算机通过网线与所述数据采集前端电连接。
进一步，所述齿轮速度传感器的一端与所述信号齿圈的齿顶距离为0.5mm-1mm。
本发明所述的.一种汽车驱动轴扭转振动测试方法，其特征是，在上述汽车驱动轴扭转振动测试系统上进行，包括以下步骤：
第一步，将测试工装板安装在转向节上，使测试工装板的螺纹孔与转向节上的通孔同心并通过六角螺栓固定；
第二步，将齿轮速度传感器安装在测试工装板上，旋转调节齿轮速度传感器使其头部与轮速传感器齿圈间的间隙控制在0.5mm-1mm的范围。
第三步，将齿轮速度传感器的正、负极分别接直流电源的正、负极连接，为齿轮速度传感器电路供电，齿轮速度传感器的信号线与BNC数据线相连，并连接到数据采集前端。
第四步，在测试软件中设置测试通道和参数；在问题工况下进行数据采集、分析，同时测量发动机平均转速作为扭振分析的参考转速。
第五步，筛选测试数据；对至少3三次以上的一致性较好的数据进行平均处理，取平均值；以发动机平均转速为参考，对驱动轴瞬时转速信号做频谱分析和阶次谱分析，得到转速波动曲线和角加速度曲线。
本发明的有益效果：
本发明通过采集轮速传感器信号齿圈的转速信号进行驱动轴扭振分析，不需要额外增设分齿形结构的情况下，利用简单工装在轮速传感器安装位置固定齿轮速度传感器，操作方便高效，测试数据准确可靠。
附图说明
图1是现有的轮速传感器信号齿圈设在驱动轴上的示意图；
图2为本发明的测试系统示意图；
图3为测试工装板的结构示意图；
图4为图3的左视图（剖面图）；
图5为测试软件的流程图。
图中：1—信号齿圈；2—转向节；3—六角螺栓；4—测试工装板，40—螺纹孔，41—长圆孔；5—齿轮速度传感器；6—六角螺母；7—直流电源；8—BNC数据线；9—数据采集前端；10—转速表；11—网线；12—计算机；13—驱动轴；14—轮速传感器，15—悬置支架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述：
参见图1，驱动轴13穿过悬置支架15与现有的轮速传感器信号齿圈1配合，轮速传感器14配合连接在轮速传感器的信号齿圈1上并与驱动轴13对应，用以测试驱动轮速度信号。本发明以驱动轮的轮速传感器的信号齿圈1作为驱动轴扭振测试的信号齿圈。驱动轮处轮速传感器信号齿圈安装在驱动轴上，采用齿轮速度传感器通过该信号齿圈获取脉冲信号，计算得到驱动轴瞬时转速，进一步分析得到转速波动、角加速度用以表征驱动轴的扭转振动。
参照图2、图3和图4，本发明所述的一种汽车驱动轴扭转振动测试系统，包括与驱动轴13配合的信号齿圈1，其特征是：
一测试工装板4，其上设有一个螺纹孔40和一个长圆孔41，所述测试工装板4通过六角螺栓3定位连接在转向节2上；
一齿轮速度传感器5的一端穿过所述测试工装板4上的长圆孔41，并穿过转向节2与所述信号齿圈1的齿顶对应；所述齿轮速度传感器5通过六角螺母6固定在所述测试工装板4上；
还包括与所述齿轮速度传感器5另一端电连接的直流电源7和数据采集前端9、与所述数据采集前端9电连接的转速表10和计算机12。
所述齿轮速度传感器5的另一端具有三根连接线，分别是正、负极电源连接线和信号输出线；将正、负级分别与直流电源7的正、负极连接，为齿轮速度传感器供电；信号输出线与BNC数据线8相连，并所述数据采集前端9电连接。
所述转速表10与所述数据采集前端9电连接；转速表从OBD接口获取发动机平均转速作为扭振分析的参考转速。
所述计算机12通过网线11与所述数据采集前端9电连接。
所述齿轮速度传感器5的一端与所述信号齿圈1的齿顶距离为0.5mm-1mm。
本发明所述的一种汽车驱动轴扭转振动测试方法，其特征是，在上述汽车驱动轴扭转振动测试系统上进行，包括以下步骤：
第一步，将测试工装板4安装在转向节2上，使测试工装板的螺纹孔40与转向节上的通孔同心并通过六角螺栓3固定；
第二步，将齿轮速度传感器5安装在测试工装板4上，旋转调节齿轮速度传感器使其头部与轮速传感器齿圈间的间隙控制在0.5mm-1mm的范围。
第三步，将齿轮速度传感器5的正、负极分别接直流电源7的正、负极连接，为齿轮速度传感器电路供电，齿轮速度传感器的信号线与BNC数据线8相连，并连接到数据采集前端9。
第四步，在测试软件中设置测试通道和参数；在问题工况下进行数据采集、分析，同时测量发动机平均转速作为扭振分析的参考转速。参见图5。
通过网线11连接计算机12和数据采集前端9，在测试软件中进行测试通道和参数设置。根据脉冲信号幅值大小对每个转速通道设置触发水平，确保能正常触发；根据转速信号原理设置脉冲数，OBD接口获取的发动机平均转速信号的脉冲数为2，齿轮速度传感器信号的脉冲数为齿圈的齿数N。对问题工况进行测试，每个工况进行三次试验并保存测试数据。
第五步，筛选测试数据；对至少3三次以上的一致性较好的数据进行平均处理，取平均值；以发动机平均转速为参考，对驱动轴瞬时转速信号做频谱分析和阶次谱分析，得到转速波动曲线和角加速度曲线。

Claims (6)

1.一种汽车驱动轴扭转振动测试系统，包括与驱动轴(13)配合的信号齿圈(1)，其特征是：
一测试工装板(4)，其上设有一个螺纹孔(40)和一个长圆孔(41)，所述测试工装板(4)通过六角螺栓(3)定位连接在转向节(2)上；
一齿轮速度传感器(5)的一端穿过所述测试工装板(4)上的长圆孔(41)，并穿过转向节(2)与所述信号齿圈(1)的齿顶对应；所述齿轮速度传感器(5)通过六角螺母(6)固定在所述测试工装板(4)上；
还包括与所述齿轮速度传感器(5)另一端电连接的直流电源(7)和数据采集前端(9)、与所述数据采集前端(9)电连接的转速表(10)和计算机(12)。
2.根据权利要求1所述的汽车驱动轴扭转振动测试系统，其特征是：所述齿轮速度传感器(5)的另一端具有三根连接线，分别是正、负极电源连接线和信号输出线；将正、负级分别与直流电源(7)的正、负极连接，为齿轮速度传感器供电；信号输出线与BNC数据线(8)相连，并所述数据采集前端(9)电连接。
3.根据权利要求1或2所述的汽车驱动轴扭转振动测试系统，其特征是：所述转速(10)与所述数据采集前端(9)电连接。
4.根据权利要求1或2所述的汽车驱动轴扭转振动测试系统，其特征是：所述计算机(12)通过网线(11)与所述数据采集前端(9)电连接。
5.根据权利要求1或2所述的汽车驱动轴扭转振动测试系统，其特征是：所述齿轮速度传感器(5)的一端与所述信号齿圈(1)的齿顶距离为0.5mm-1mm。
6.一种汽车驱动轴扭转振动测试方法，其特征是，在上述汽车驱动轴扭转振动测试系统上进行，包括以下步骤：
第一步，将测试工装板(4)安装在转向节(2)上，使测试工装板的螺纹孔(40)与转向节上的通孔同心并通过六角螺栓(3)固定；
第二步，将齿轮速度传感器(5)安装在测试工装板(4)上，旋转调节齿轮速度传感器使其头部与轮速传感器齿圈间的间隙控制在0.5mm-1mm的范围。
第三步，将齿轮速度传感器(5)的正、负极分别接直流电源(7)的正、负极连接，为齿轮速度传感器电路供电，齿轮速度传感器的信号线与BNC数据线(8)相连，并连接到数据采集前端(9)。
第四步，在测试软件中设置测试通道和参数；在问题工况下进行数据采集、分析，同时测量发动机平均转速作为扭振分析的参考转速。
第五步，筛选测试数据；对至少3三次以上的一致性较好的数据进行平均处理，取平均值；以发动机平均转速为参考，对驱动轴瞬时转速信号做频谱分析和阶次谱分析，得到转速波动曲线和角加速度曲线。
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