CN112985673A - 一种驱动轴轴向力测试方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种驱动轴轴向力测试方法、装置及设备，涉及汽车测试技术领域。该测试方法包括：在车辆急加速状态时，获取轴向力、动态变化夹角、扭矩和转速；获取急加速过程中动态变化夹角与轴向力之间相对变化的第一对应关系曲线、扭矩与轴向力之间相对变化的第二对应关系曲线、以及转速与轴向力之间相对变化的第三对应关系曲线；确定轴向力处于所述车辆的NVH性能满足预设条件时的轴向力取值范围时，动态变化夹角、扭矩和转速分别与轴向力的对应关系。上述方案通过整车试验，对各种性能参数对振动性能的影响进行了全面的分析，识别各参数的重要度，为产品设计开发提供了设计依据，进而有效解决整车急加速振动的问题。
Description
技术领域
本发明涉及汽车测试技术领域，特别涉及一种驱动轴轴向力测试方法、装置及设备。
背景技术
纯电动汽车在急加速工况，由于电机扭矩响应较大，动力总成的位移变化角度及左右驱动轴夹角会发生较大变化，即急加速工况等速万向节输入扭矩、夹角变化较大，驱动轴的三阶轴向激励力能量增加，能量增加到一定程度，在某车速段内激励频率与动总、方向盘等边界零件产生耦合，会引起整个动力总成、方向盘、地板的振动。
现阶段还没有方法在整车上对驱动轴的轴向力进行测量，故无法获得整车急加速工况轴向力幅值与振动耦合的关系，并且无法分解到产品特性控制参数中，无法满足设计优化改进与预防，因此需要一套设备进行整车相关信息采集并作为产品台架测试数据的设计输入、目标参数的设定与评价。
发明内容
本发明实施例提供一种驱动轴轴向力测试方法、装置及设备，用以解决如何确定整车急加速振动与驱动轴总成各性能参数的变化关系的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种驱动轴轴向力测试方法，所述方法包括：
在车辆急加速状态时，获取驱动轴的移动节内部组件在其水平轴线方向上作用产生的轴向力、移动节与轴杆之间的动态变化夹角、车辆输出到驱动轴上的扭矩和车辆输出到驱动轴上的转速；
根据所述轴向力、所述动态变化夹角、所述扭矩和所述转速，分别获取急加速过程中所述动态变化夹角与所述轴向力之间相对变化的第一对应关系曲线、所述扭矩与所述轴向力之间相对变化的第二对应关系曲线、以及所述转速与所述轴向力之间相对变化的第三对应关系曲线；
根据所述车辆的噪声、振动、平顺度NVH性能满足预设条件时的轴向力取值范围、所述第一对应关系曲线、所述第二对应关系曲线和所述第三对应关系曲线，确定所述轴向力处于所述轴向力取值范围时，所述动态变化夹角、所述扭矩和所述转速分别与所述轴向力的对应关系。
进一步地，获取移动节与轴杆之间的动态变化夹角，包括：
通过设置在移动节球环上的位移传感器采集球环位移；
根据所述球环位移，计算所述动态变化夹角。
进一步地，获取驱动轴的移动节内部组件在其水平轴线方向上作用产生的轴向力，包括：
通过设置在移动节球环上的三轴力传感器采集球环上的相互垂直的三个方向的力；
通过合成器对所述三个方向的力进行合成处理，获取所述移动节内部组件在其水平轴线方向上作用产生的轴向力。
进一步地，所述方法还包括：
获取减速器上的加速度振动幅值；
根据所述加速度振动幅值和所述轴向力，计算在所述车辆的NVH性能满足预设条件时的轴向力取值范围。
进一步地，所述根据所述加速度振动幅值和所述轴向力，计算在所述车辆的NVH性能满足预设条件时的轴向力取值范围，包括：
根据所述加速度振动幅值和所述轴向力，获取所述加速度振动幅值与所述轴向力之间相对变化的第四对应关系曲线；
根据所述第四对应关系曲线，确定在所述加速度振动幅值小于预设阈值时，与所述加速度振动幅值对应的轴向力取值范围。
本发明实施例还提供一种驱动轴轴向力测试装置，所述装置包括：
第一获取模块，用于在车辆急加速状态时，获取驱动轴的移动节内部组件在其水平轴线方向上作用产生的轴向力、移动节与轴杆之间的动态变化夹角、车辆输出到驱动轴上的扭矩和车辆输出到驱动轴上的转速；
第二获取模块，用于根据所述轴向力、所述动态变化夹角、所述扭矩和所述转速，分别获取急加速过程中所述动态变化夹角与所述轴向力之间相对变化的第一对应关系曲线、所述扭矩与所述轴向力之间相对变化的第二对应关系曲线、以及所述转速与所述轴向力之间相对变化的第三对应关系曲线；
确定模块，用于根据所述车辆的噪声、振动、平顺度NVH性能满足预设条件时的轴向力取值范围、所述第一对应关系曲线、所述第二对应关系曲线和所述第三对应关系曲线，确定所述轴向力处于所述轴向力取值范围时，所述动态变化夹角、所述扭矩和所述转速分别与所述轴向力的对应关系。
进一步地，所述第一获取模块，包括：
第一采集单元，用于通过设置在移动节球环上的位移传感器采集球环位移；
第一处理单元，用于根据所述球环位移，计算所述动态变化夹角。
进一步地，所述第一获取模块，包括：
第二采集单元，通过设置在移动节球环上的三轴力传感器采集球环上的相互垂直的三个方向的力；
第二处理单元，用于通过合成器对所述三个方向的力进行合成处理，获取所述移动节内部组件在其水平轴线方向上作用产生的轴向力。
进一步地，所述装置还包括：
第三获取模块，用于获取减速器上的加速度振动幅值；
处理模块，用于根据所述加速度振动幅值和所述轴向力，计算在所述车辆的NVH性能满足预设条件时的轴向力取值范围。
进一步地，所述处理模块，包括：
获取单元，用于根据所述加速度振动幅值和所述轴向力，获取所述加速度振动幅值与所述轴向力之间相对变化的第四对应关系曲线；
确定单元，用于根据所述第四对应关系曲线，确定在所述加速度振动幅值小于预设阈值时，与所述加速度振动幅值对应的轴向力取值范围。
本发明实施例还提供一种驱动轴轴向力测试设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的驱动轴轴向力测试方法。
本发明的有益效果是：
上述方案，通过获取加速工况下驱动轴的动态变化夹角、扭矩、转速和轴向力，结合NVH性能判断，确定轴向力取值范围，进而对轴向力处于轴向力取值范围时的动态变化夹角、扭矩、转速的条件进行定义，方便了在台架测试过程中驱动轴性能参数的确定，对各种性能参数对振动性能的影响进行了全面的分析，识别各参数的重要度，为产品设计开发提供了设计依据，进而有效解决整车急加速振动的问题。
附图说明
图1表示本发明实施例的驱动轴轴向力测试方法的流程示意图；
图2表示本发明实施例的驱动轴轴向力测试系统的结构示意图之一；
图3表示本发明实施例的驱动轴轴向力测试系统的结构示意图之二；
图4表示本发明实施例的驱动轴轴向力测试中的动态变化夹角转化原理图；
图5表示本发明实施例的驱动轴轴向力测试装置的结构示意图。
附图标记说明：
1-位移传感器；2-三轴力传感器；3-扭矩传感器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明针对如何确定整车急加速振动与驱动轴总成各性能参数的变化关系的问题，提供一种驱动轴轴向力测试方法、装置及设备。
如图1所示，本发明实施例提供一种驱动轴轴向力测试方法，包括：
步骤11，在车辆急加速状态时，获取驱动轴的移动节内部组件在其水平轴线方向上作用产生的轴向力、移动节与轴杆之间的动态变化夹角、车辆输出到驱动轴上的扭矩和车辆输出到驱动轴上的转速；
步骤12，根据所述轴向力、所述动态变化夹角、所述扭矩和所述转速，分别获取急加速过程中所述动态变化夹角与所述轴向力之间相对变化的第一对应关系曲线、所述扭矩与所述轴向力之间相对变化的第二对应关系曲线、以及所述转速与所述轴向力之间相对变化的第三对应关系曲线；
步骤13，根据所述车辆的噪声、振动、平顺度NVH性能满足预设条件时的轴向力取值范围、所述第一对应关系曲线、所述第二对应关系曲线和所述第三对应关系曲线，确定所述轴向力处于所述轴向力取值范围时，所述动态变化夹角、所述扭矩和所述转速分别与所述轴向力的对应关系。
本发明实施例，通过获取加速工况下驱动轴的动态变化夹角、扭矩、转速和轴向力，结合NVH性能是否满足预设条件的判断，确定轴向力取值范围，进而对轴向力处于轴向力取值范围时的动态变化夹角、扭矩、转速的条件进行定义，方便了在台架测试过程中驱动轴性能参数的确定，同时在整车上采集零部件的使用工况参数对于产品的性能参数进行设计研究及改进，进而完成了整车急加速振动问题的解决及后续新产品的问题预防。
需要说明的是，考虑到对驱动轴轴向力产生影响的因素不仅仅动态变化夹角、扭矩、和转速，故本发明实施例的驱动轴轴向力测试方法还包括：
获取其他对轴向力产生影响的参数与轴向力的对应关系曲线，得到在轴向力处于所述轴向力取值范围时，其与轴向力的对应关系。
需要说明的是，本发明实施例的驱动轴轴向力测试方法，应用于驱动轴轴向力测试系统，如图2至图3所示，所述测试系统包括：待测车辆，以及与所述待测车辆连接的示波器、信号处理器、位移传感器1、三轴力传感器2、扭矩传感器3和加速度传感器，其中，所述信号处理器包括：放大器、转化器、处理器等。具体地，本系统主要在各个车速段急加速工况下，通过采集实车等速万向节的输入条件(扭矩、转速)、驱动轴夹角值及轴向力，获取各个参数之间的相关关系，进而为产品台架测试提供测试条件及评价依据。
具体地，所述位移传感器、三轴力传感器、扭矩传感器和加速度传感器布置在驱动轴总成上，驱动轴总成主要由固定节、轴杆和移动节三部分组成，其中，固定节与轮毂轴承连接以驱动车轮，移动节与减速器连接以接受减速器的输出扭矩，轴杆分别与固定节和移动节连接将减速器输出的扭矩传递到轮毂轴承。
具体地，步骤11中获取移动节与轴杆之间的动态变化夹角，包括：
通过设置在移动节球环上的位移传感器采集球环位移；根据所述球环位移，计算所述动态变化夹角。
需要说明的是，为了获取车辆在急加速工况下移动节与轴杆之间的动态变化夹角，在移动节的球环上设置有位移传感器，用来测量球环相对于三销架的相对位移，如图4所示，通过位移传感器可以得到球环移动的位移量，即图中的R2-R1，根据几何关系等效转化，可以求得等速万向节的动态变化夹角α，考虑到驱动轴夹角在急加速工况动力总成运动位移、整车质心后移等参数影响，驱动轴夹角变化较大，不易通过相关传感器获得等速万向节的动态夹角，故本发明实施例通过位移传感器采集位移间接获取动态变化夹角。
具体地，步骤11中获取驱动轴的移动节内部组件在其水平轴线方向上作用产生的轴向力，包括：
通过设置在移动节球环上的三轴力传感器采集球环上的相互垂直的三个方向的力；通过合成器对所述三个方向的力进行合成处理，获取所述移动节内部组件在其水平轴线方向上作用产生的轴向力。
需要说明的是，为了获取车辆在急加速工况下移动节内部组件在其水平轴线方向上作用产生的轴向力，在移动节的球环上设置有三轴力传感器，用来测量在运动过程中球环三个方向上受力Fx、Fy和Fz，其中Fx、Fy和Fz相互垂直。然后通过合成器、转化器等设备，最终获取等速万向节内部组件在其水平轴线方向上作用产生的轴向力。
具体地，为了确定在车辆的NVH性能满足预设条件时的轴向力定义条件，本发明实施例还包括：
获取减速器上的加速度振动幅值；
根据所述加速度振动幅值和所述轴向力，计算在所述车辆的NVH性能满足预设条件时的轴向力取值范围。
进一步地，所述根据所述加速度振动幅值和所述轴向力，计算在所述车辆的NVH性能满足预设条件时的轴向力取值范围，包括：
根据所述加速度振动幅值和所述轴向力，获取所述加速度振动幅值与所述轴向力之间相对变化的第四对应关系曲线；
根据所述第四对应关系曲线，确定在所述加速度振动幅值小于预设阈值时，与所述加速度振动幅值对应的轴向力取值范围。
需要说明的是，所述加速度传感器采集到的加速度振动幅值可以作为监测车辆在急加速工况下的振动表征参数，通过监测加速度振动幅值，确定当前车辆的NVH性能是否满足预设条件，进而确定NVH性能满足预设要求时的轴向力取值范围，从而对驱动轴设计匹配或悬置进行调校，并确定相应的轴向力取值范围。
具体地，获取车辆输出到驱动轴上的扭矩、车辆输出到驱动轴上的转速和减速器上的加速度振动幅值，优选地，可以通过在轴杆上设置扭矩传感器，运用遥测技术获取不同车速段时车辆输出到驱动轴上的扭矩值，再通过变换器等设备处理后传递到示波器；可以通过车辆的CAN总线获取车辆输出到驱动轴上的转速；可以通过在减速器上设置加速度传感器来获取加速度振动幅值，另外，所述加速度传感器还可以设置在方向盘或座椅导轨上。
需要说明的是，通过在急加速工况下获取三轴力传感器和加速度传感器采集的数据，根据其相对变化的情况，可以得到轴向力和加速度振动幅值的对应关系曲线即所述第四对应关系曲线，进而确定满足NVH性能预设条件即加速度振动幅值小于预设阈值时，对应的轴向力取值范围即轴向力定义条件。
具体地，为了确定动态变化夹角、扭矩和转速分别与轴向力之间的相关关系，获取各变量对于驱动轴总成轴向力的影响程度，本发明实施例在步骤12中，通过对采集到的轴向力、动态变化夹角、扭矩和转速进行分析，分别获取急加速过程中所述动态变化夹角与所述轴向力之间相对变化的第一对应关系曲线、所述扭矩与所述轴向力之间相对变化的第二对应关系曲线、以及所述转速与所述轴向力之间相对变化的第三对应关系曲线。
需要说明的是，通过在实车上进行不同车速下的急加速测试，通过信号放大器、转化器等处理对通过各传感器实时采集的数据信息进行处理，得到轴向力与各参数(动态变化夹角、扭矩和转速)之间的关系，获取各变量的重要度以及与轴向力的相关度，以作为研究等速万向节轴向力的输入条件。
进一步需要说明的是，在本发明实施例的步骤13中，根据NVH性能评价得到的轴向力取值范围，结合步骤12中获取到的动态变化夹角、扭矩和转速分别与轴向力的对应关系曲线，确定出轴向力满足要求时，动态变化夹角、扭矩和转速的条件定义。进而在对不同结构的驱动轴进行零部件台架测试时，可以根据在实车上得到的试验数据，对驱动轴性能参数进行优化或结构改进，从而确定驱动轴性能参数，同时在整车上采集零部件的使用工况参数对于产品的性能参数进行设计研究及改进，进而完成了整车急加速振动问题的解决及后续新产品的问题预防。
本发明实施例，通过在实车测试过程中获取等速万向节轴向力对整车NVH的影响，对研究等速万向节轴向力具有指导意见及万向节的改进优化具有指导意义，对进一步研究整车参数对等速万向节轴向力的影响，为产品结构改进及优化提供了方向，同时通过测试获得相关等速驱动轴的影响参数、输入参数，识别影响因素，在零部件台架上进行设计验证，为新产品设计开发提供了依据，能够有效解决整车急加速振动的问题。
如图5所示，本发明实施例还提供一种驱动轴轴向力测试装置，所述装置包括：
第一获取模块51，用于在车辆急加速状态时，获取驱动轴的移动节内部组件在其水平轴线方向上作用产生的轴向力、移动节与轴杆之间的动态变化夹角、车辆输出到驱动轴上的扭矩和车辆输出到驱动轴上的转速；
第二获取模块52，用于根据所述轴向力、所述动态变化夹角、所述扭矩和所述转速，分别获取急加速过程中所述动态变化夹角与所述轴向力之间相对变化的第一对应关系曲线、所述扭矩与所述轴向力之间相对变化的第二对应关系曲线、以及所述转速与所述轴向力之间相对变化的第三对应关系曲线；
确定模块53，用于根据所述车辆的噪声、振动、平顺度NVH性能满足预设条件时的轴向力取值范围、所述第一对应关系曲线、所述第二对应关系曲线和所述第三对应关系曲线，确定所述轴向力处于所述轴向力取值范围时，所述动态变化夹角、所述扭矩和所述转速分别与所述轴向力的对应关系。
进一步地，所述第一获取模块51，包括：
第一采集单元，用于通过设置在移动节球环上的位移传感器采集球环位移；
第一处理单元，用于根据所述球环位移，计算所述动态变化夹角。
进一步地，所述第一获取模块51，包括：
第二采集单元，通过设置在移动节球环上的三轴力传感器采集球环上的相互垂直的三个方向的力；
第二处理单元，用于通过合成器对所述三个方向的力进行合成处理，获取所述移动节内部组件在其水平轴线方向上作用产生的轴向力。
进一步地，所述装置还包括：
第三获取模块，用于获取减速器上的加速度振动幅值；
处理模块，用于根据所述加速度振动幅值和所述轴向力，计算在所述车辆的NVH性能满足预设条件时的轴向力取值范围。
进一步地，所述处理模块，包括：
获取单元，用于根据所述加速度振动幅值和所述轴向力，获取所述加速度振动幅值与所述轴向力之间相对变化的第四对应关系曲线；
确定单元，用于根据所述第四对应关系曲线，确定在所述加速度振动幅值小于预设阈值时，与所述加速度振动幅值对应的轴向力取值范围。
需要说明的是，上述驱动轴轴向力测试方法的所述实现实施例均适用于该装置的实施例中，也能达到同样的技术效果。
本发明实施例还提供一种驱动轴轴向力测试设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的驱动轴轴向力测试方法。其中，上述驱动轴轴向力测试方法的所述实现实施例均适用于该控制设备的实施例中，也能达到同样的技术效果。
以上所述的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人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。
Claims (11)
1.一种驱动轴轴向力测试方法，其特征在于，所述方法包括：
在车辆急加速状态时，获取驱动轴的移动节内部组件在其水平轴线方向上作用产生的轴向力、移动节与轴杆之间的动态变化夹角、车辆输出到驱动轴上的扭矩和车辆输出到驱动轴上的转速；
根据所述轴向力、所述动态变化夹角、所述扭矩和所述转速，分别获取急加速过程中所述动态变化夹角与所述轴向力之间相对变化的第一对应关系曲线、所述扭矩与所述轴向力之间相对变化的第二对应关系曲线、以及所述转速与所述轴向力之间相对变化的第三对应关系曲线；
根据所述车辆的噪声、振动、平顺度NVH性能满足预设条件时的轴向力取值范围、所述第一对应关系曲线、所述第二对应关系曲线和所述第三对应关系曲线，确定所述轴向力处于所述轴向力取值范围时，所述动态变化夹角、所述扭矩和所述转速分别与所述轴向力的对应关系。
2.根据权利要求1所述的驱动轴轴向力测试方法，其特征在于，获取移动节与轴杆之间的动态变化夹角，包括：
通过设置在移动节球环上的位移传感器采集球环位移；
根据所述球环位移，计算所述动态变化夹角。
3.根据权利要求1所述的驱动轴轴向力测试方法，其特征在于，获取驱动轴的移动节内部组件在其水平轴线方向上作用产生的轴向力，包括：
通过设置在移动节球环上的三轴力传感器采集球环上的相互垂直的三个方向的力；
通过合成器对所述三个方向的力进行合成处理，获取所述移动节内部组件在其水平轴线方向上作用产生的轴向力。
4.根据权利要求1所述的驱动轴轴向力测试方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取减速器上的加速度振动幅值；
根据所述加速度振动幅值和所述轴向力，计算在所述车辆的NVH性能满足预设条件时的轴向力取值范围。
5.根据权利要求4所述的驱动轴轴向力测试方法，其特征在于，所述根据所述加速度振动幅值和所述轴向力，计算在所述车辆的NVH性能满足预设条件时的轴向力取值范围，包括：
根据所述加速度振动幅值和所述轴向力，获取所述加速度振动幅值与所述轴向力之间相对变化的第四对应关系曲线；
根据所述第四对应关系曲线，确定在所述加速度振动幅值小于预设阈值时，与所述加速度振动幅值对应的轴向力取值范围。
6.一种驱动轴轴向力测试装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于在车辆急加速状态时，获取驱动轴的移动节内部组件在其水平轴线方向上作用产生的轴向力、移动节与轴杆之间的动态变化夹角、车辆输出到驱动轴上的扭矩和车辆输出到驱动轴上的转速；
第二获取模块，用于根据所述轴向力、所述动态变化夹角、所述扭矩和所述转速，分别获取急加速过程中所述动态变化夹角与所述轴向力之间相对变化的第一对应关系曲线、所述扭矩与所述轴向力之间相对变化的第二对应关系曲线、以及所述转速与所述轴向力之间相对变化的第三对应关系曲线；
确定模块，用于根据所述车辆的噪声、振动、平顺度NVH性能满足预设条件时的轴向力取值范围、所述第一对应关系曲线、所述第二对应关系曲线和所述第三对应关系曲线，确定所述轴向力处于所述轴向力取值范围时，所述动态变化夹角、所述扭矩和所述转速分别与所述轴向力的对应关系。
7.根据权利要求6所述的驱动轴轴向力测试装置，其特征在于，所述第一获取模块，包括：
第一采集单元，用于通过设置在移动节球环上的位移传感器采集球环位移；
第一处理单元，用于根据所述球环位移，计算所述动态变化夹角。
8.根据权利要求6所述的驱动轴轴向力测试装置，其特征在于，所述第一获取模块，包括：
第二采集单元，通过设置在移动节球环上的三轴力传感器采集球环上的相互垂直的三个方向的力；
第二处理单元，用于通过合成器对所述三个方向的力进行合成处理，获取所述移动节内部组件在其水平轴线方向上作用产生的轴向力。
9.根据权利要求6所述的驱动轴轴向力测试装置，其特征在于，所述装置还包括：
第三获取模块，用于获取减速器上的加速度振动幅值；
处理模块，用于根据所述加速度振动幅值和所述轴向力，计算在所述车辆的NVH性能满足预设条件时的轴向力取值范围。
10.根据权利要求9所述的驱动轴轴向力测试装置，其特征在于，所述处理模块，包括：
获取单元，用于根据所述加速度振动幅值和所述轴向力，获取所述加速度振动幅值与所述轴向力之间相对变化的第四对应关系曲线；
确定单元，用于根据所述第四对应关系曲线，确定在所述加速度振动幅值小于预设阈值时，与所述加速度振动幅值对应的轴向力取值范围。
11.一种驱动轴轴向力测试设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的驱动轴轴向力测试方法。
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