CN116337453A - 一种发动机缸体模态试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发动机缸体模态试验方法，涉及发动机测试技术领域。该发动机缸体模态试验方法，该方法基于数据采集测试系统，进行传感器及硬件布置、数据采集分析等，计算实际的模态试验结果，所述数据采集测试系统所需要的软件和硬件包括：一台安装有PAK58软件和ME’scope软件的计算机、网线、数据采集前端、电动激振器及配套的功率放大器、加速度传感器、力传感器和被测缸体等，所述计算机与功率放大器相连接。本发明中，该方法利用数据采集试验测试手段，通过加速度等测试传感器的布置，测试数据采集的分析，计算出发动机缸体的前三阶模态的实际值，解决仿真结果与实际偏差问题，为优化缸体设计提供有效的数据支持。
Description
技术领域
本发明涉及发动机测试技术领域，具体为一种发动机缸体模态试验方法。
背景技术
汽车NVH技术广受关注，作为汽车的动力核心，发动机在设计研发阶段进行零件模态分析，是必不可少的试验手段，根据模态试验结果，优化发动机缸体的设计，从而提升发动机NVH水平。
但是，现有的模态试验手段局限于仿真模拟等仿真手段，仿真计算值会与实际情况存在一定的偏差。
因此，本领域技术人员提供了一种发动机缸体模态试验方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种发动机缸体模态试验方法，解决了现有的模态试验手段局限于仿真模拟等仿真手段，仿真计算值会与实际情况存在一定的偏差的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种发动机缸体模态试验方法，该方法基于数据采集测试系统，进行传感器及硬件布置、数据采集分析等，计算实际的模态试验结果，所述数据采集测试系统所需要的软件和硬件包括：一台安装有PAK58软件和ME’scope软件的计算机、网线、数据采集前端、电动激振器及配套的功率放大器、加速度传感器、力传感器和被测缸体等，所述计算机与功率放大器相连接，所述功率放大器与电动激振器相连接，所述电动激振器与力传感器相连接，所述力传感器设置有多个，且所述力传感器设置在被测缸体的各个振动测点位置，所述加速度传感器在靠近力传感器的位置进行布置，所述力传感器和加速度传感器均与数据采集前端相连接。
进一步地，所述被测缸体为发动机汽缸体总成，带主轴承盖，且按装配工艺安装。
进一步地，所述被测缸体的表面无明显油污、毛刺，其结构尤其是吊装位置非常牢固。
进一步地，所述被测缸体在进行测试时，使用弹力较好地吊装弹性绳进行吊装，并与被测物质量相匹配，弹性绳要求连接紧实可靠，不可脱落。
进一步地，所述被测缸体在进行测试时，测试环境要求为：被测物周边范围内无风，无明显振动、噪声影响，并关闭附近运转的发动机，吹风设备，进排风设备，同步器、变速器台架等。
进一步地，该测试方法包括以下步骤：
S1.首先进行传感器布置，按照被测物的外轮廓表面必须布点的布点原则，最终确定13个振动测点的位置，在被测件上确定空间直角坐标系X、Y、Z三个方向，将这13个测点位置进行编号，记录所有测点的坐标位置；
S2.将力传感器及力传感器座布置在选好的激振点上，在靠近力传感器的位置布置单向加速度传感器，按照系统结构图，将所有硬件连接好；
S3.打开测试专用的笔记本电脑，点击进入模态测试软件，首先在软件上输入测点的位置坐标，加速度传感器的灵敏度等测试参数，在软件上定义模态激励信号类型为猝发随机信号；
S4.完成软件设置后，开始进行试验数据采集，并保存测试的原始数据；
S5.将系统采集的试验数据，导出为.uff格式文件，数据为频响函数FRF及所有测点的位置数据等；
S6.点开ME’scope软件，通过ME’scope模态参数识别软件进行模态分析，通过曲线拟合及定阶计算后，根据稳态条件计算出缸体前三阶的模态频率及对应振型，同时可以计算出1、2、3阶对应的阻尼，阻尼比，留数等数据，作为最终的模态结果。
进一步地，所述步骤S3中的设置测试分析频率为2500Hz，频率分辨率为0.625Hz，平均次数为10次。
进一步地，所述步骤S1中的多个振动测点的位置在模型上的位置呈两侧分布布设。
(三)有益效果
本发明提供了一种发动机缸体模态试验方法。具备以下有益效果：
1、本发明提供了一种发动机缸体模态试验方法，该方法利用数据采集试验测试手段，通过加速度等测试传感器的布置，测试数据采集的分析，计算出发动机缸体的前三阶模态的实际值，解决仿真结果与实际偏差问题，为优化缸体设计提供有效的数据支持。
2、本发明提供了一种发动机缸体模态试验方法，通过该试验方法，测试计算出发动机缸体的前三阶模态，解决仿真结果与实际偏差问题，为优化缸体设计提供有效的数据支持，优化设计后能够有效改善NVH问题，使用效果更好。
附图说明
图1为本发明的数据采集测试系统结构流程图；
图2为本发明的缸体模态试验弹性绳吊装示意图；
图3为本发明的振动测点位置布设示意图；
图4为本发明的某型号发动机缸体进行模态试验的二阶模态阵型示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1-4所示，本发明实施例提供一种发动机缸体模态试验方法，该方法基于数据采集测试系统，进行传感器及硬件布置、数据采集分析等，计算实际的模态试验结果，数据采集测试系统所需要的软件和硬件包括：一台安装有PAK58软件和ME’scope软件的计算机、网线、数据采集前端、电动激振器及配套的功率放大器、加速度传感器、力传感器和被测缸体等，计算机与功率放大器相连接，功率放大器与电动激振器相连接，电动激振器与力传感器相连接，力传感器设置有多个，且力传感器设置在被测缸体的各个振动测点位置，加速度传感器在靠近力传感器的位置进行布置，力传感器和加速度传感器均与数据采集前端相连接。
被测缸体为发动机汽缸体总成，带主轴承盖，且按装配工艺安装，被测缸体的表面无明显油污、毛刺，其结构尤其是吊装位置非常牢固，被测缸体在进行测试时，使用弹力较好地吊装弹性绳进行吊装，并与被测物质量相匹配，弹性绳要求连接紧实可靠，不可脱落，如附图2所示。
被测缸体在进行测试时，测试环境要求为：被测物周边范围内无风，无明显振动、噪声影响，并关闭附近运转的发动机，吹风设备，进排风设备，同步器、变速器台架等。
该测试方法包括以下步骤：
S1.首先进行传感器布置，按照被测物的外轮廓表面必须布点的布点原则，最终确定13个振动测点的位置，在被测件上确定空间直角坐标系X、Y、Z三个方向，将这13个测点位置进行编号，记录所有测点的坐标位置，13个振动测点在模型上的位置如附图3所示；
S2.将力传感器及力传感器座布置在选好的激振点上，在靠近力传感器的位置布置单向加速度传感器，按照系统结构图，将所有硬件连接好；
S3.打开测试专用的笔记本电脑，点击进入模态测试软件，首先在软件上输入测点的位置坐标，加速度传感器的灵敏度等测试参数，在软件上定义模态激励信号类型为猝发随机信号，设置测试分析频率为2500Hz，频率分辨率为0.625Hz，平均次数为10次；
S4.完成软件设置后，开始进行试验数据采集，并保存测试的原始数据；
S5.将系统采集的试验数据，导出为.uff格式文件，数据为频响函数FRF及所有测点的位置数据等；
S6.点开ME’scope软件，通过ME’scope模态参数识别软件进行模态分析，通过曲线拟合及定阶计算后，根据稳态条件计算出缸体前三阶的模态频率及对应振型，同时可以计算出1、2、3阶对应的阻尼，阻尼比，留数等数据，作为最终的模态结果。
测试应用
采用上述方法对某一型号的发动机进行缸体模态试验，测试的结果如下表1所示：
表一某型号发动机缸体进行模态试验的试验数据结果表
该型号发动机缸体进行模态试验的二阶模态阵型图如附图4所示。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种发动机缸体模态试验方法，该方法基于数据采集测试系统，进行传感器及硬件布置、数据采集分析等，计算实际的模态试验结果，其特征在于：所述数据采集测试系统所需要的软件和硬件包括：一台安装有PAK58软件和ME’scope软件的计算机、网线、数据采集前端、电动激振器及配套的功率放大器、加速度传感器、力传感器和被测缸体等，所述计算机与功率放大器相连接，所述功率放大器与电动激振器相连接，所述电动激振器与力传感器相连接，所述力传感器设置有多个，且所述力传感器设置在被测缸体的各个振动测点位置，所述加速度传感器在靠近力传感器的位置进行布置，所述力传感器和加速度传感器均与数据采集前端相连接。
2.根据权利要求1所述的一种发动机缸体模态试验方法，其特征在于：所述被测缸体为发动机汽缸体总成，带主轴承盖，且按装配工艺安装。
3.根据权利要求1所述的一种发动机缸体模态试验方法，其特征在于：所述被测缸体的表面无明显油污、毛刺，其结构尤其是吊装位置非常牢固。
4.根据权利要求1所述的一种发动机缸体模态试验方法，其特征在于：所述被测缸体在进行测试时，使用弹力较好地吊装弹性绳进行吊装，并与被测物质量相匹配，弹性绳要求连接紧实可靠，不可脱落。
5.根据权利要求1所述的一种发动机缸体模态试验方法，其特征在于：所述被测缸体在进行测试时，测试环境要求为：被测物周边范围内无风，无明显振动、噪声影响，并关闭附近运转的发动机，吹风设备，进排风设备，同步器、变速器台架等。
6.根据权利要求1所述的一种发动机缸体模态试验方法，其特征在于：该测试方法包括以下步骤：
S1.首先进行传感器布置，按照被测物的外轮廓表面必须布点的布点原则，最终确定13个振动测点的位置，在被测件上确定空间直角坐标系X、Y、Z三个方向，将这13个测点位置进行编号，记录所有测点的坐标位置；
S2.将力传感器及力传感器座布置在选好的激振点上，在靠近力传感器的位置布置单向加速度传感器，按照系统结构图，将所有硬件连接好；
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7.根据权利要求6所述的一种发动机缸体模态试验方法，其特征在于：所述步骤S3中的设置测试分析频率为2500Hz，频率分辨率为0.625Hz，平均次数为10次。
8.根据权利要求6所述的一种发动机缸体模态试验方法，其特征在于：所述步骤S1中的多个振动测点的位置在模型上的位置呈两侧分布布设。
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