一種汽車變速器振動(dòng)噪聲下線檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種汽車變速器振動(dòng)噪聲下線檢測(cè)方法，包括如下步驟：1）在待測(cè)變速器的輸入端接入驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在待測(cè)變速器的兩輸出端分別連接加載電機(jī)；2）在待測(cè)變速器的輸入端安裝轉(zhuǎn)速扭矩傳感器和轉(zhuǎn)速脈沖傳感器，在待測(cè)變速器箱體上安裝振動(dòng)加速度傳感器；3）獲取輸入的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)，并獲取振動(dòng)加速度信號(hào)，并輸入下線分析儀；4）獲得與轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的特征階次切片譜和時(shí)域均方根值；5）劃分轉(zhuǎn)速檢測(cè)區(qū)間，特征階次切片譜以及時(shí)域均方根值與參考譜線進(jìn)行對(duì)比，以判斷變速器振動(dòng)噪聲是否合格。本發(fā)明能夠通過(guò)提取振動(dòng)信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)的有效特征信息，自動(dòng)分析出變速器有無(wú)振動(dòng)噪聲缺陷。
【專利說(shuō)明】
一種汽車變速器振動(dòng)噪聲下線檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[00011本發(fā)明涉及汽車NVH(振動(dòng)、噪聲、聲振粗糙度)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種汽車 變速器振動(dòng)噪聲下線檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車變速器是其傳動(dòng)系中一個(gè)重要的零部件，其承擔(dān)著動(dòng)力的傳遞和改變汽車傳 動(dòng)系速比的工作。在變速器的工作過(guò)程中，任何一個(gè)部件的異常都會(huì)導(dǎo)致變速器工作異常， 從而導(dǎo)致變速器噪聲或早期失效。近年來(lái)隨著人們對(duì)汽車駕駛感受要求的提高，汽車的NVH 問(wèn)題越來(lái)越多的引起工程師的關(guān)注，而變速器的NVH問(wèn)題也是汽車整車NVH問(wèn)題的重要部 分。對(duì)于變速器生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，變速器的臺(tái)架檢測(cè)主要依靠操作人員對(duì)變速器在臺(tái)架檢測(cè) 的噪聲進(jìn)行主觀判斷，難以量化評(píng)價(jià)變速器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，易造成錯(cuò)判和誤判。同時(shí)，由于沒(méi)有 客觀振動(dòng)測(cè)試設(shè)備，也為今后的故障診斷帶來(lái)了很大的困難。
[0003] 汽車變速器嘯叫聲是一種中高頻率的純音，因此很容易被人耳識(shí)別。隨著汽車主 要噪聲的降低和客戶對(duì)汽車聲品質(zhì)要求的提高，嘯叫聲的控制刻不容緩。當(dāng)變速器制造裝 配完成后，需要在其被傳遞至顧客之前有效識(shí)別其振動(dòng)和嘯叫聲品質(zhì)。通常識(shí)別嘯叫聲的 技術(shù)是在下線振動(dòng)檢測(cè)臺(tái)架上測(cè)量變速器的齒輪嚙合振動(dòng)特性以考察其嘯叫聲，與傳統(tǒng)的 靠人耳聽(tīng)覺(jué)的主觀檢測(cè)相比，這是較先進(jìn)和可靠的方法。此方法的難點(diǎn)在于如何使用一種 有效的振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)方法來(lái)提取被測(cè)對(duì)象的特征信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種汽車變速器振動(dòng)噪聲 下線檢測(cè)方法，能夠通過(guò)提取振動(dòng)信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)的有效特征信息，利用自學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)速分 區(qū)間診斷的方法，自動(dòng)分析出變速器有無(wú)振動(dòng)噪聲缺陷。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的：一種汽車變速器振動(dòng) 噪聲下線檢測(cè)方法，其特征在于:包括如下步驟：
[0006] 1)在待測(cè)變速器的輸入端接入驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力；同時(shí)，在待測(cè) 變速器的兩輸出端分別連接加載電機(jī)，通過(guò)兩加載電機(jī)提供負(fù)載扭矩，從而模擬汽車的實(shí) 際行駛工況；
[0007] 2)在待測(cè)變速器的輸入端安裝轉(zhuǎn)速扭矩傳感器和轉(zhuǎn)速脈沖傳感器，并在待測(cè)變速 器箱體上安裝振動(dòng)加速度傳感器；
[0008] 3)通過(guò)轉(zhuǎn)速脈沖傳感器獲取輸入的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)，并通過(guò)振動(dòng)加速度傳感器獲取 振動(dòng)加速度信號(hào)，然后將獲取的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)和振動(dòng)加速度信號(hào)經(jīng)放大和濾波處理后輸入 數(shù)據(jù)采集器，再通過(guò)數(shù)據(jù)采集器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸入下線分析儀；
[0009] 4)下線分析儀利用獲得的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行角域重采樣以獲得階次 譜，同時(shí)獲得與轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的特征階次切片譜和時(shí)域均方根值；
[0010] 5)劃分轉(zhuǎn)速檢測(cè)區(qū)間，根據(jù)用戶設(shè)置的轉(zhuǎn)速區(qū)間，在每個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)將步驟4)獲 得的特征階次切片譜以及時(shí)域均方根值與參考譜線進(jìn)行對(duì)比，以判斷變速器振動(dòng)噪聲是否 合格。
[0011]進(jìn)一步地，步驟5)中的參考譜線由下線分析儀自學(xué)習(xí)生成，各檢測(cè)區(qū)間自學(xué)習(xí)參 考譜線生成方法如下：
[0012]下線分析儀會(huì)自動(dòng)采集相同測(cè)試工況下的一定量的變速器樣本數(shù)據(jù)，把采集的數(shù) 據(jù)經(jīng)過(guò)濾波處理和角域重采樣，然后經(jīng)傅里葉變換得到特征階次切片譜，根據(jù)各轉(zhuǎn)速區(qū)間 內(nèi)的特征階次切片樣本數(shù)據(jù)，計(jì)算出其標(biāo)準(zhǔn)差S，并根據(jù)實(shí)際使用情況，使譜線整體相對(duì)于 零線做偏移量調(diào)整，即得到參考譜線：
[0014] 式中：J為均值;Xi為每階次點(diǎn)對(duì)應(yīng)的幅值;N為階次點(diǎn)個(gè)數(shù);σ是各階次對(duì)應(yīng)的標(biāo) 準(zhǔn)差系數(shù)，Α是各階次均值的平移量；
[0015] 其中，均值和標(biāo)準(zhǔn)差由轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)的階次切片譜數(shù)組進(jìn)行處理得到：
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0018] 1、本發(fā)明的汽車變速器振動(dòng)噪聲下線檢測(cè)方法，利用下線分析儀自學(xué)習(xí)方法自動(dòng) 為被測(cè)樣本建立參考值(參考譜線），大大降低了變速器下線檢測(cè)定標(biāo)的難度和工作量;而 采用對(duì)特征階次切片譜和時(shí)域均方根值進(jìn)行轉(zhuǎn)速分區(qū)間診斷的方法使檢測(cè)更有針對(duì)性，檢 測(cè)準(zhǔn)確度更高。
[0019] 2、本發(fā)明能夠通過(guò)量化方法客觀評(píng)價(jià)汽車變速器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，大大減少了傳統(tǒng)主 觀評(píng)價(jià)造成的錯(cuò)判和誤判，為汽車變速器振動(dòng)噪聲出廠質(zhì)量檢測(cè)提供了一種有效方法。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為汽車變速器下線檢測(cè)臺(tái)架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖2為特征階次譜檢測(cè)轉(zhuǎn)速區(qū)間劃分示意圖。
[0022]圖中：1一待測(cè)變速器，2-驅(qū)動(dòng)電機(jī)，3-加載電機(jī)，4一轉(zhuǎn)速扭矩傳感器，5-轉(zhuǎn)速 脈沖傳感器，6-振動(dòng)加速度傳感器，7-控制系統(tǒng)，8-數(shù)據(jù)采集器，9 一下線分析儀。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024] 實(shí)施例:參見(jiàn)圖1，一種汽車變速器振動(dòng)噪聲下線檢測(cè)方法，包括如下步驟：
[0025] 1)在待測(cè)變速器1的輸入端接入驅(qū)動(dòng)電機(jī)2,通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)2提供驅(qū)動(dòng)力；同時(shí)，在 待測(cè)變速器1的兩輸出端分別接一加載電機(jī)3,通過(guò)兩加載電機(jī)3提供負(fù)載扭矩，從而模擬汽 車的實(shí)際行駛工況;利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)2代替發(fā)動(dòng)機(jī)，利用負(fù)載電機(jī)代替車輪，從而為待測(cè)變速 器1提供逼近實(shí)際運(yùn)行工況的測(cè)試條件，以更好地再現(xiàn)變速器所產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲。具體實(shí)施 時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)2和兩加載電機(jī)3均由控制系統(tǒng)7進(jìn)行控制。
[0026] 2)在待測(cè)變速器1的輸入端安裝轉(zhuǎn)速扭矩傳感器4和轉(zhuǎn)速脈沖傳感器5,并在待測(cè) 變速器1箱體上安裝振動(dòng)加速度傳感器6;通過(guò)轉(zhuǎn)速扭矩傳感器4監(jiān)測(cè)輸入的轉(zhuǎn)速扭矩，以保 證檢測(cè)工況的重復(fù)性和可控性，從而保證檢測(cè)臺(tái)架對(duì)每一個(gè)變速器樣本的檢測(cè)工況都是一 致的。
[0027] 3)通過(guò)轉(zhuǎn)速脈沖傳感器5獲取輸入的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)，并通過(guò)振動(dòng)加速度傳感器6獲 取(待測(cè)變速器1的）振動(dòng)加速度信號(hào)，然后將獲取的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)和振動(dòng)加速度信號(hào)經(jīng)放 大和濾波處理后輸入數(shù)據(jù)采集器8,再通過(guò)數(shù)據(jù)采集器8將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸入 下線分析儀9。
[0028] 4)下線分析儀9利用獲得的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行插值和角域重采樣以獲 得階次譜，同時(shí)獲得與轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的特征階次切片譜和時(shí)域均方根值。其中：
[0029]階次譜、特征階次切片譜的獲得：
[0030] 由固定采樣頻率連續(xù)同步采集振動(dòng)信號(hào)和轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)（即進(jìn)行等時(shí)間間隔采 樣），根據(jù)轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)獲得轉(zhuǎn)速和瞬時(shí)頻率，利用插值濾波法獲得均角樣本時(shí)間序列，再 通過(guò)抗混疊數(shù)字濾波法和插值重采樣法，得到振動(dòng)等角度采樣信號(hào)（即等角度間隔的振動(dòng) 信號(hào)），最后得到振動(dòng)信號(hào)的階次譜與各階次的階次切片譜;根據(jù)需要，選擇需要監(jiān)控的階 次切片譜，即得到特征階次切片譜。
[0031] 振動(dòng)信號(hào)時(shí)域均方根值的獲得：
[0032] 對(duì)于有限長(zhǎng)度的振動(dòng)信號(hào)離散時(shí)間序列^，^，^，…^^，其時(shí)域均方根值為：
[0034] 5)劃分轉(zhuǎn)速檢測(cè)區(qū)間，由于變速器在不同的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)引起的振動(dòng)噪聲問(wèn)題的情 況不同；下線分析儀9允許用戶根據(jù)關(guān)注變速器運(yùn)行的工況的側(cè)重點(diǎn)不同，設(shè)置多個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū) 間對(duì)被試樣本進(jìn)行分區(qū)間學(xué)習(xí)和診斷，且轉(zhuǎn)速診斷區(qū)間是可以重疊的，這樣使檢測(cè)更有針 對(duì)性。
[0035]根據(jù)用戶設(shè)置的轉(zhuǎn)速區(qū)間，在每個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)將步驟4)獲得的特征階次切片譜以 及時(shí)域均方根值與參考譜線進(jìn)行對(duì)比，以判斷變速器振動(dòng)噪聲是否合格。
[0036]其中，振動(dòng)噪聲指標(biāo)(包括階次切片譜和時(shí)域均方根值)的參考值(參考譜線)基于 數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理自學(xué)習(xí)生成;下線分析儀根據(jù)用戶劃分的轉(zhuǎn)速區(qū)間分類學(xué)習(xí)后的參考值是利 用數(shù)理統(tǒng)計(jì)算法來(lái)獲得的。
[0037]各檢測(cè)區(qū)間自學(xué)習(xí)參考譜線生成方法：
[0038]下線分析儀的自學(xué)習(xí)功能是利用nS+ △原則來(lái)實(shí)現(xiàn)的，下線分析儀會(huì)自動(dòng)采集相 同測(cè)試工況下的一定量的變速器個(gè)體樣本數(shù)據(jù)(例如100個(gè)樣本），把采集的數(shù)據(jù)(信號(hào))經(jīng) 過(guò)濾波處理和角域重采樣，然后經(jīng)傅里葉變換得到特征階次切片譜(關(guān)注的齒輪或軸承嚙 合階次），根據(jù)各轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)的特征階次切片樣本數(shù)據(jù)，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算出其標(biāo)準(zhǔn)差 S，并根據(jù)實(shí)際使用情況，使譜線整體相對(duì)于零線做偏移量調(diào)整，即得到參考譜線。
[0039]由數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，均值和標(biāo)準(zhǔn)差由轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)的階次切片譜數(shù)組進(jìn)行處理得到：
[0041 ]最終按下面公式生成參考譜線：
[0043] 式中：J為均值;Xi為每階次點(diǎn)對(duì)應(yīng)的幅值;N為階次點(diǎn)個(gè)數(shù);σ是各階次對(duì)應(yīng)的標(biāo) 準(zhǔn)差系數(shù)，Α是各階次均值的平移量。
[0044] 例如：設(shè)定100個(gè)樣本記錄作為基礎(chǔ)生成參考譜線，首先采集100個(gè)變速器樣本數(shù) 據(jù)，對(duì)于這100個(gè)樣本，用戶設(shè)置的每個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū)間都對(duì)應(yīng)有100個(gè)隨轉(zhuǎn)速變化的特征階次切 片譜，下線分析儀在自學(xué)習(xí)時(shí)根據(jù)轉(zhuǎn)速坐標(biāo)依次將階次切片譜中相對(duì)應(yīng)的譜線點(diǎn)取出，組 成100個(gè)元素的新數(shù)組，即每個(gè)數(shù)組的所有的點(diǎn)都是對(duì)應(yīng)于一個(gè)轉(zhuǎn)速坐標(biāo)時(shí)刻。
[0045] 為了保證產(chǎn)品在某一時(shí)間段的穩(wěn)定性，采用"呼吸式"學(xué)習(xí)方法，即當(dāng)下線分析儀 學(xué)習(xí)滿100個(gè)樣本后，在測(cè)試第101個(gè)樣本時(shí)，在學(xué)習(xí)時(shí)把第101個(gè)樣本加入學(xué)習(xí)池，同時(shí)減 去第1個(gè)樣本的數(shù)據(jù)。為使檢測(cè)的準(zhǔn)確度更高，在自學(xué)習(xí)后，可人為調(diào)節(jié)參考譜線的參數(shù)(包 括切片階次幅值和時(shí)域均方根值）。
[0046] 檢測(cè)過(guò)程中，根據(jù)樣件的結(jié)構(gòu)及旋轉(zhuǎn)特性很容易計(jì)算出其特征階次和倍頻，從而 可以用階次切片的方法獲得樣件某一階次隨轉(zhuǎn)速歷程的幅值信息，由于人耳聽(tīng)覺(jué)的特點(diǎn)， 并非幅值最大的工況點(diǎn)人耳的不適感最強(qiáng)，因而用戶首先依據(jù)人主觀感受，對(duì)關(guān)注的特征 階次進(jìn)行轉(zhuǎn)速工況區(qū)間劃分，然后通過(guò)數(shù)據(jù)處理下線分析儀單獨(dú)對(duì)每個(gè)區(qū)間進(jìn)行自學(xué)習(xí)從 而生成限值，這樣更有針對(duì)性。
[0047] 作為一種實(shí)施方式，如圖2,車橋主減樣本的測(cè)試結(jié)果及檢測(cè)樣本劃分，主減速器 主動(dòng)齒輪齒數(shù)為9齒，所以主減速器嘯叫聲噪聲主要由9階，18階，27階，36階等來(lái)表示，圖中 是9階振動(dòng)幅值隨轉(zhuǎn)速的變化曲線，主觀評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)現(xiàn)其在2500rpm至3250rpm轉(zhuǎn)速區(qū)間范 圍內(nèi)人耳感覺(jué)最明顯，所以對(duì)這一轉(zhuǎn)速區(qū)間單獨(dú)生成限值進(jìn)行檢測(cè)更具針對(duì)性，當(dāng)然其他 區(qū)間的限值標(biāo)準(zhǔn)放寬到一定程度后，如果樣本測(cè)試幅值超過(guò)限值標(biāo)準(zhǔn)，下線分析儀仍會(huì)報(bào) 警而輸出不合格信息，所以其它區(qū)間的檢測(cè)對(duì)被測(cè)樣本優(yōu)劣的判斷具有輔助作用。
[0048]最后需要說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制技術(shù)方 案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，那些對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而 不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種汽車變速器振動(dòng)噪聲下線檢測(cè)方法，其特征在于:包括如下步驟： 1) 在待測(cè)變速器的輸入端接入驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力；同時(shí)，在待測(cè)變速 器的兩輸出端分別連接加載電機(jī)，通過(guò)兩加載電機(jī)提供負(fù)載扭矩，從而模擬汽車的實(shí)際行 駛工況； 2) 在待測(cè)變速器的輸入端安裝轉(zhuǎn)速扭矩傳感器和轉(zhuǎn)速脈沖傳感器，并在待測(cè)變速器箱 體上安裝振動(dòng)加速度傳感器； 3) 通過(guò)轉(zhuǎn)速脈沖傳感器獲取輸入的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)，并通過(guò)振動(dòng)加速度傳感器獲取振動(dòng) 加速度信號(hào)，然后將獲取的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)和振動(dòng)加速度信號(hào)經(jīng)放大和濾波處理后輸入數(shù)據(jù) 采集器，再通過(guò)數(shù)據(jù)采集器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸入下線分析儀； 4) 下線分析儀利用獲得的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行角域重采樣W獲得階次譜，同 時(shí)獲得與轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的特征階次切片譜和時(shí)域均方根值； 5) 劃分轉(zhuǎn)速檢測(cè)區(qū)間，根據(jù)用戶設(shè)置的轉(zhuǎn)速區(qū)間，在每個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)將步驟4)獲得的 特征階次切片譜W及時(shí)域均方根值與參考譜線進(jìn)行對(duì)比，W判斷變速器振動(dòng)噪聲是否合 格。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車變速器振動(dòng)噪聲下線檢測(cè)方法，其特征在于:步驟5) 中的參考譜線由下線分析儀自學(xué)習(xí)生成，各檢測(cè)區(qū)間自學(xué)習(xí)參考譜線生成方法如下： 下線分析儀會(huì)自動(dòng)采集相同測(cè)試工況下的一定量的變速器樣本數(shù)據(jù)，把采集的數(shù)據(jù)經(jīng) 過(guò)濾波處理和角域重采樣，然后經(jīng)傅里葉變換得到特征階次切片譜，根據(jù)各轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)的 特征階次切片樣本數(shù)據(jù)，計(jì)算出其標(biāo)準(zhǔn)差S，并根據(jù)實(shí)際使用情況，使譜線整體相對(duì)于零線 做偏移量調(diào)整，即得到參考譜線：式中：支為均值;Xi為每階次點(diǎn)對(duì)應(yīng)的幅值;N為階次點(diǎn)個(gè)數(shù);σ是各階次對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差系 數(shù)，A是各階次均值的平移量； 其中，均值和標(biāo)準(zhǔn)差由轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)的階次切片譜數(shù)組進(jìn)行處理得到：
【文檔編號(hào)】G01H17/00GK106092310SQ201610251583
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年4月21日 公開(kāi)號(hào)201610251583.4, CN 106092310 A, CN 106092310A, CN 201610251583, CN-A-106092310, CN106092310 A, CN106092310A, CN201610251583, CN201610251583.4
【發(fā)明人】李文禮, 石曉輝, 施全, 王晶晶, 易鵬
【申請(qǐng)人】重慶理工大學(xué), 重慶市科學(xué)技術(shù)研究院