CN114858473A - 乘用车传动系一阶振动噪声评价方法及系统 - Google Patents

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CN114858473A CN202210339041.8A CN202210339041A CN114858473A CN 114858473 A CN114858473 A CN 114858473A CN 202210339041 A CN202210339041 A CN 202210339041A CN 114858473 A CN114858473 A CN 114858473A
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Abstract

乘用车传动系一阶振动噪声评价方法及系统，涉及振动噪声测量分析技术领域。解决了如何测量和评价车内因为传动系一阶而导致的振动噪声问题。本发明的方法为：采集待测试乘用车在平直干燥沥青路面行驶过程中的实时数据，所述数据包括传动系传动轴转速、传动系一阶振动测试点测试和传动系一阶噪声测点的数据；根据采集的振动加速度获得RSS，进一步获得转轴转速－RSS数据矩阵；根据采集的音频信号幅值与对应的转轴转速组成转轴转速－音频数据矩阵；当存在RSS数据超过目标值时，评价传动系一阶振动不平衡不满足开发目标；当存在音频信号超过噪声目标值时，评价为传动系一阶噪声不平衡不满足开发目标。本发明适用于汽车传动系的开发、检测技术领域中。

Description

乘用车传动系一阶振动噪声评价方法及系统
技术领域
本申请涉及振动噪声测量分析技术领域，具体涉及到乘用车的振动噪声测量分析技术领域。
背景技术
由于不合理的设计或者传动系中传动轴、主减等总成剩余动不平衡过大导致的整车车内传动系一阶振动噪声水平过大已经成为后驱或者四驱乘用车一个重要的振动噪声问题，所以一套合理的测试和评价标准成为必须。
现有的传动系一阶振动噪声的检测方法中对噪声都采用A计权方法，该种方法存在低频具有较大的衰减效应，进而影响测量结果不能真是的反应传动系所产生的噪声情况。另外，现有传动系一阶振动检测技术中都是采集单向振动信号来评价传动系的振动状态，该种检测手段不能够真实的反馈传动系的实际振动情况。
发明内容
乘用车传动系统动平衡会会导致车内传动系一阶振动噪声大，本发明为了解决如何测量和评价车内因为传动系一阶而导致的振动噪声问题。
一种乘用车传动系一阶振动噪声评价方法包括：
数据采集步骤：采集待测试乘用车在平直干燥沥青路面行驶过程中的实时数据，所述数据包括传动系传动轴转速、传动系一阶振动测试点测试数据和传动系一阶噪声测点测试数据；
所述待测试乘用车在平直干燥沥青路面行驶过程为：待测试乘用车的车速从(30±5)km/h加速到(140±10)km/h；
数据处理步骤：将采集获得的振动加速度信号做均方根处理获得RSS，然后获得所述RSS幅值与对应的转轴转速组成转轴转速－RSS数据矩阵；还将采集获得的两个音频信号幅值与对应的转轴转速组成转轴转速－音频数据矩阵；
评价步骤：将所述转轴转速－RSS数据矩阵中的RSS与振动目标值进行比较，当存在RSS数据超过所述振动目标值时，评价为传动系一阶振动不平衡不满足开发目标；还将所述转轴转速－音频数据矩阵中的音频信号与噪声目标行比较，当存在音频信号超过噪声目标值时，评价为传动系一阶噪声不平衡不满足开发目标。
优选地，所述传动轴转速通过传感器采集获得，或者根据待测试乘用车的行驶速度V计算获得，
所述根据待测试乘用车的行驶速度V计算获得的方法是具体根据公式：
n＝(V×60×i)/(2×3.14×r×3.6) (1)
计算获得，所述传动轴转速n的单位为rpm，所述行驶速度V的单位为km/h，i为待测试乘用车的主减速比，r为待测试乘用车的轮胎半径。
优选地，所述数据处理步骤中，将采集获得的驾驶员座椅导轨处振动加速度信号做均方根处理获得RSS的过程为：
根据公式
Figure BDA0003577973760000021
进行处理，式中：ax、ay、az为驾驶员座椅导轨处三个方向的振动加速度均方根值。
优选地，所述数据采集步骤反复至少两次；所述数据采集步骤中，先将所有多次采集的实时数据以传动轴转速数据为参照、将另外两种数据取均值，然后再进行数据处理步骤。
优选地，所述数据处理步骤中，对数据采集步骤获得的音频信号中选取频率范围在区间[5Hz，200Hz]内的音频信号进行处理。
优选地，所述数据采集步骤中，在车速从(30±5)km/h加速到(140±10)km/h的过程中，每次提速10r/min～25r/min。
优选地，所述驾驶员座椅导轨处振动信号、驾驶位座椅头枕左侧音频信号和副驾驶后排座椅头枕右侧音频信号，是分别通过传感器采集获得。
上述乘用车传动系一阶振动噪声评价方法能够采用计算机软件实现，因此，本发明还提供了一种乘用车传动系一阶振动噪声评价系统，所述系统包括：
数据采集单元：采集待测试乘用车在平直干燥沥青路面行驶过程中的实时数据，所述数据包括传动系传动轴转速、传动系一阶振动测试点测试数据和传动系一阶噪声测点测试数据；
数据处理单元：用于将采集获得的振动加速度信号做均方根处理获得RSS，然后获得所述RSS幅值与对应的转轴转速组成转轴转速－RSS数据矩阵；
还用于将采集获得的两个音频信号幅值与对应的转轴转速组成转轴转速－音频数据矩阵；
评价单元：用于将所述转轴转速－RSS数据矩阵中的RSS与振动目标值进行比较，当存在RSS数据超过所述振动目标值时，评价为传动系一阶振动不平衡不满足开发目标；
还用于将将所述转轴转速－音频数据矩阵中的音频信号与噪声目标行比较，当存在音频信号超过噪声目标值时，评价为传动系一阶噪声不平衡不满足开发目标。
本发明还提供一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序运行时执行本发明所述的任意一种乘用车传动系一阶振动噪声评价方法。
本发明还提供一种电子设备，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器用于存储所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行本发明所述的任意一种乘用车传动系一阶振动噪声评价方法。
本发明与现有技术相比较的效果为：
1、本发明所述的方法与现有传统方案中对噪声采用A计权方法的原理完全不同，本发明所述方法重点在于采用不计权声压级评价车内噪声，获得的效果优于传统对噪声计权方法，能够有效的突出传动系一阶导致的车内噪声水平，并能够更好识别传动系引起的一阶噪声问题。
本发明用线性声压级处理方式评价传动系一阶导致的车内噪声，线性噪声记录方式为单位为dB(L),为非计权声压级，其反应的是实际测量的声压级。采用该种方式能更好的识别和分析传动系一阶振动引起的噪声，避免了对低频噪声产生的能量和幅值的衰减效应对测量结果的影响。对于旋转部件所产生的低阶次噪声为低频噪声(20～200Hz)，能更容易识别。
2、现有同类方法都是根据单方向振动信号来评价车内振动情况，而本发明所述的方法采用了全新的思路、应用三个振动方向的振动信号综合评价车内的振动情况。
3、本发明所述的方法对振动信号的处理方式是采用均方根的处理方法，即：对三个方向的振动信号分别平方之后的和再开平方，该种方式获得的数据能够更有效的说明车体的振动能量问题。
4、本发明所述的方法中，振动信号的采集位置的设置是与现有技术完全不同的，也是本领域技术人员之前从未采用过的。本发明将振动信号的采集位置设置在车内驾驶员座椅导轨上，该位置是驾驶员座椅导轨与车身连接位置，其集合了三个方向的振动状态，能够有效的评价因为传动系不平衡导致的传动系一阶在三个方向上的振动分量，进而评价传动系剩余不平衡量，更突显一阶产生的相关问题。
5、本发明基于上述测量结果绘制曲线(振动曲线、噪声曲线)，能够实现对车辆传动系一阶导致的车内振动水平进行初步判断。具体判断标准根据车型结构的不同以及市场对该车型的质量要求不同而定，一般是根据车型开发初期传动系一阶振动指标来设定目标值，研发人员根据测量结果与目标值得对比来判断是否需要对传动系动的不平衡做进一步优化设计。
本发明所述的方法与现有方法的设计思路完全不同，提供了一种全新的评价因为传动系不平衡导致的车内振动噪声的方法，并且获得了很好的效果。适用于现有车辆设计、测试、检测技术领域。
附图说明
图1是本发明所述的噪声分析方法的流程图。
图2是本发明所述的方法中，传感器布置位置示意图，即：振动信号采集位置示意图。
图3是本发明所述的方法中，传感器在座椅上布置的具体位置示意图。
图4是本发明所述的方法中，驾驶员座椅导轨振动测点布置示意图以及传感器采集的振动信号的参考坐标系，图中C为测试点。
图5是实施方式一中描述的，根据转轴转速－RSS数据矩阵获得的曲线图。
图6是实施方式中描述的，根据转轴转速－音频数据矩阵绘制的曲线。
具体实施方式
参照附图说明本发明所要求保护的技术方案。
实施方式一.本实施方式所述的一种乘用车传动系一阶振动噪声评价方法包括：
数据采集步骤：
采集待测试乘用车在平直干燥沥青路面行驶过程中的实时数据，所述数据包括传动系传动轴转速、传动系一阶振动测试点测试数据和传动系一阶噪声测点测试数据；
所述待测试乘用车在平直干燥沥青路面行驶过程状态为：车速从(30±5)km/h加速到(140±10)km/h。
数据处理步骤：
将采集获得的振动加速度信号做均方根处理获得RSS，然后获得所述RSS幅值与对应的转轴转速组成转轴转速－RSS数据矩阵；
将采集获得的两个音频信号幅值与对应的转轴转速组成转轴转速－音频数据矩阵；
评价步骤：
将所述转轴转速－RSS数据矩阵中的RSS与振动目标值进行比较，当存在RSS数据超过所述振动目标值时，评价为传动系一阶振动不平衡不满足开发目标；
将所述转轴转速－音频数据矩阵中的音频信号与噪声目标行比较，当存在音频信号超过噪声目标值时，评价为传动系一阶噪声不平衡不满足开发目标。
本实施方式中，所述的转轴转速－RSS数据矩阵可以采用曲线的形式表示，例如：图5所示，是一种根据转轴转速－RSS数据矩阵获得的曲线图，图中，黑色直线为振动目标值。所述的转轴转速－音频数据矩阵也可以采用曲线的形式来表示，例如：图6所示，是一种根据转轴转速－音频数据矩阵绘制的曲线，图中黑色直线为噪声目标值。
本实施方式中，传动系一阶振动测试点可以选择驾驶员座椅导轨，参见图4所示，图中C为测试点。具体可以采用加速度传感器采集所述导轨的振动信号，该测试点采集的振动信号的单位为mm/s。该测试点的位置是驾驶员座椅导轨与车身连接位置，其集合了三个方向的振动状态，能够有效的评价因为传动系不平衡导致的传动系一阶在三个方向上的振动分量，进而评价传动系剩余不平衡量，更突显一阶产生的相关问题。
本实施方式中，传动系一阶噪声测点可以设置两个，参见图2所示，其中一个位于驾驶位座椅头枕左侧，另一个位于副驾驶后排座椅头枕右侧；可以采用音频信号采集传感器实现音频信息的采集，采集信号的单位为dB(L)。具体的，参见图3所示，所述音频信号采集传感器与座椅头枕中心的水平距离D1为(0.2±0.02)m，距离座椅座位上表面的垂直距离D2为(0.7±0.06)m，这个位置采集的音频信号接近于坐在座椅上的人所能听到的音频信息，因此，这两个测试点采集的音频信号作为噪音信号来评价传动系一阶振动噪的测试数据，更能反应是真实情况，评价结果更客观。
为了保证测试数据更能真实的反应待测试乘用车的传动系的真实情况，在测试之前，对所述待测试乘用车进行车辆状态检查，保证车辆符合道路安全行驶要求，例如：胎压应当符合车辆安全驾驶规定。然后对所述待测试乘用车进行预热，一般预热时间为10-20分钟，然后，才开始测试、采集数据，该种状态下采集的数据才能够真实的反应传动系的真实情况，使得测试数据更准确，评价结果更准确。
本实施方式所述的传动系一阶次带宽为0.25阶。
本实施方式中的评价步骤中，当存在RSS数据超过所述振动目标值时，则可以认为传动系一阶动不平衡不满足开发目标，针对该评价结果，研发人员可以通过采用降低传动轴和后主减零部件动不平衡出厂方法来控制整车传动系一阶导致的车内传动系一阶振动噪声问题。当存在音频信号超过噪声目标值时，则表示传动系一阶噪声不平衡不满足开发目标，针对该评价结果，从可以初步判断传动系中存在传动轴和后主减轻重点不匹配的问题，则需要重新安装调试或对零部件进行返长维修检测排查，进而解决该问题。
本实施方式采用RSS值能综合评价由于传动系剩余动不平衡导致的在三个方向上导致的振动能量大小，并且通过采用声压级线性平均能更突出体现由于传动系剩余动不平衡导致的车内噪声水平。
实施方式二.本实施方式是对实施方式一所述的一种乘用车传动系一阶振动噪声评价方法中，所述传动系一阶振动测试点还包括转向盘、中间支撑架、后桥壳任意一个或多个。
本实施方式中，增加了传动系一阶振动测试点的选择，在实际应用可以处增加其中任意一个测试点或者多个测试点。其中，转向盘位置检测的加速度的单位为mm/s。中间支撑架和后桥壳两个测试点检测的加速度的单位为g。
实施方式三.本实施方式是对实施方式一所述的一种乘用车传动系一阶振动噪声评价方法中，所述传动轴转速的获取方法在进一步说明，本实施方式中，所述传动轴转速通过传感器采集获得，或者根据待测试乘用车的行驶速度V计算获得，
所述根据待测试乘用车的行驶速度V计算获得的方法是具体根据公式：
n＝(V×60×i)/(2×3.14×r×3.6) (1)
计算获得，所述传动轴转速n的单位为rpm，所述行驶速度V的单位为km/h，i为待测试乘用车的主减速比，r为待测试乘用车的轮胎半径。
实施方式四.本实施方式是对实施方式一所述的一种乘用车传动系一阶振动噪声评价方法的进一步说明，本实施方式中，所述数据处理步骤中，将采集获得的驾驶员座椅导轨处振动加速度信号做均方根处理获得RSS的过程为：
根据公式
Figure BDA0003577973760000081
进行处理，式中：ax、ay、az为驾驶员座椅导轨处三个方向的振动加速度均方根值。
本实施方式中，对振动信号的处理方式是采用均方根的处理方法，即：对三个方向的振动信号分别平方之后的和再开平方，该种方式获得的数据能够更有效的说明车体的振动能量问题。
式中：ax、ay、az为三个方向振动加速度均方根值。
Figure BDA0003577973760000082
Figure BDA0003577973760000083
Figure BDA0003577973760000084
本实施方式采用三个振动方向的振动信号作为评价振动情况的基础数据，能够更准确的反应传动系的振动状态。
本实施方式对振动信号的处理方式是采用均方根的处理方法，即：对三个方向的振动信号分别平方之后的和再开平方，该种方式获得的数据能够更有效的说明车体的振动能量问题。
实施方式五.本实施方式是对实施方式一所述的一种乘用车传动系一阶振动噪声评价方法的进一步说明，本实施方式中，所述数据处理步骤中，对数据采集步骤获得的音频信号中选取频率范围在区间[5Hz，200Hz]内的音频信号进行处理。
本实施方式中，限定了音频信号的采集频率范围区间，主要是为了去噪。即：该频率范围是根据传动系的特性来确定的其产生的噪音的频率范围，超过该范围音频信号一般不是由传动系导致的，因此通过筛选采集的音频数据的频率范围来实现去噪的处理，进而保证测试数据能够更有效的反应传动系振动所产生的噪音。
在实际应用中，可以选择采集的音频信号的传感器的分辨率在区间[0.5Hz，2Hz]内。
实施方式六.本实施方式是对实施方式一所述的一种乘用车传动系一阶振动噪声评价方法的进一步说明，本实施方式中，所述数据采集步骤中，在车速从(30±5)km/h加速到(140±10)km/h的过程中，每次提速10r/min～25r/min。
本实施方式，限定了数据采集过程中，车速的变化情况，该种变化情况获得的数据以传动轴转速作为参照分布更均匀。优选地，每次提速10r/min。
实施方式七.本实施方式是对实施方式一至六任意一项实施方式所述的一种乘用车传动系一阶振动噪声评价方法的进一步说明，本实施方式中，所述数据采集步骤反复至少两次；所述数据采集步骤中，先将所有多次采集的实时数据以传动轴转速数据为参照、将另外两种数据取均值，然后再进行数据处理步骤。
本实施方式中增加了数据采集的次数，及：控制待测试乘用车反复在平直干燥沥青路面行驶，每次车速从(30±5)km/h加速到(140±10)km/h为一次、采集一组数据，反复行驶多次获得多组数据，然后将多组数据以传动轴转速数据为参照、将另外两种数据取均值，即：传动轴同一个转速下，第一次采集获得的振动数据、第二次采集获得的振动数据、……取平均值作为该转速对应的振动数据。噪音数据做相同处理。这样，避免某一次采集的数据出现误差的情况，使得数据更真实，使得评价结果更准确。
在实际应用中，对多次数据采集步骤获得的数据的处理方式还可以采用其它方式，例如：抛去最大值和最小值之后取平均值等等。
实施方式八.本实施方式，是针对实施方式一所述的一种乘用车传动系一阶振动噪声评价方法对应的系统，所述系统包括：
数据采集单元：
用于采集待测试乘用车在平直干燥沥青路面行驶过程中的实时数据，所述数据包括传动系传动轴转速、传动系一阶振动测试点测试数据和传动系一阶噪声测点测试数据；
数据处理单元：
用于将采集获得的振动加速度信号做均方根处理获得RSS，然后获得所述RSS幅值与对应的转轴转速组成转轴转速－RSS数据矩阵；
还用于将采集获得的两个音频信号幅值与对应的转轴转速组成转轴转速－音频数据矩阵；
评价单元：
用于将所述转轴转速－RSS数据矩阵中的RSS与振动目标值进行比较，当存在RSS数据超过所述振动目标值时，评价为传动系一阶振动不平衡不满足开发目标；
还用于将将所述转轴转速－音频数据矩阵中的音频信号与噪声目标行比较，当存在音频信号超过噪声目标值时，评价为传动系一阶噪声不平衡不满足开发目标。

Claims (10)

1.一种乘用车传动系一阶振动噪声评价方法，其特征在于，所述方法包括：
数据采集步骤：
采集待测试乘用车在平直干燥沥青路面行驶过程中的实时数据，所述数据包括传动系传动轴转速、传动系一阶振动测试点测试数据和传动系一阶噪声测点测试数据；
数据处理步骤：
将采集获得的振动加速度信号做均方根处理获得RSS，然后获得所述RSS幅值与对应的转轴转速组成转轴转速－RSS数据矩阵；
将采集获得的两个音频信号幅值与对应的转轴转速组成转轴转速－音频数据矩阵；
评价步骤：
将所述转轴转速－RSS数据矩阵中的RSS与振动目标值进行比较，当存在RSS数据超过所述振动目标值时，评价为传动系一阶振动不平衡不满足开发目标；
将所述转轴转速－音频数据矩阵中的音频信号与噪声目标行比较，当存在音频信号超过噪声目标值时，评价为传动系一阶噪声不平衡不满足开发目标。
2.根据权利要求1所述的一种乘用车传动系一阶振动噪声评价方法，其特征在于，所述传动系一阶振动测试点还包括转向盘、中间支撑架、后桥壳任意一个或多个。
3.根据权利要求1所述的一种乘用车传动系一阶振动噪声评价方法，其特征在于，所述传动轴转速通过传感器采集获得，或者根据待测试乘用车的行驶速度V计算获得，
所述根据待测试乘用车的行驶速度V计算获得的方法是具体根据公式：
n＝(V×60×i)/(2×3.14×r×3.6) (1)
计算获得，所述传动轴转速n的单位为rpm，所述行驶速度V的单位为km/h，i为待测试乘用车的主减速比，r为待测试乘用车的轮胎半径。
4.根据权利要求1所述的一种乘用车传动系一阶振动噪声评价方法，其特征在于，数据处理步骤中，将采集获得的驾驶员座椅导轨处振动加速度信号做均方根处理获得RSS的过程为：
根据公式
Figure FDA0003577973750000021
进行处理，式中：ax、ay、az为驾驶员座椅导轨处三个方向的振动加速度均方根值。
5.根据权利要求1所述的一种乘用车传动系一阶振动噪声评价方法，其特征在于，所述数据处理步骤中，对数据采集步骤获得的音频信号中选取频率范围在区间[5Hz，200Hz]内的音频信号进行处理。
6.根据权利要求1所述的一种乘用车传动系一阶振动噪声评价方法，其特征在于，所述数据采集步骤中，在车速从(30±5)km/h加速到(140±10)km/h的过程中，每次提速10r/min～25r/min。
7.根据权利要求1至6任意一项权利要求所述的一种乘用车传动系一阶振动噪声评价方法，其特征在于，所述数据采集步骤反复至少两次；所述数据采集步骤中，先将所有多次采集的实时数据以传动轴转速数据为参照、将另外两种数据取均值，然后再进行数据处理步骤。
8.一种乘用车传动系一阶振动噪声评价系统，所述系统包括：
数据采集单元：
用于采集待测试乘用车在平直干燥沥青路面行驶过程中的实时数据，所述数据包括传动系传动轴转速、传动系一阶振动测试点测试数据和传动系一阶噪声测点测试数据；
数据处理单元：
用于将采集获得的振动加速度信号做均方根处理获得RSS，然后获得所述RSS幅值与对应的转轴转速组成转轴转速－RSS数据矩阵；
还用于将采集获得的两个音频信号幅值与对应的转轴转速组成转轴转速－音频数据矩阵；
评价单元：
用于将所述转轴转速－RSS数据矩阵中的RSS与振动目标值进行比较，当存在RSS数据超过所述振动目标值时，评价为传动系一阶振动不平衡不满足开发目标；
还用于将将所述转轴转速－音频数据矩阵中的音频信号与噪声目标行比较，当存在音频信号超过噪声目标值时，评价为传动系一阶噪声不平衡不满足开发目标。
9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序运行时执行权利要求1至7任意一项权利要求所述的乘用车传动系一阶振动噪声评价。
10.一种电子设备，所述设备包括处理器和存储器，其特征在于，所述存储器用于存储所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求1-7任一项所述的乘用车传动系一阶振动噪声评价方法。
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