专利名称：一种动力总成刚体模态参数识别装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种实验分析装置，特别是涉及一种汽车动力总成刚体模态参数 的识别装置。
背景技术：
现代汽车设计向着提高发动机功率和车身轻量化的方向发展，采用新型高强度 轻质材料可以减轻整车质量，而发动机的质量却难以减轻，使发动机的质量在整车质量中 所占比例有所上升。故发动机振动对整车的影响有所提高，成为车辆的一个主要振源，其 振动经悬置系统传递后引起车身的振动。为了优化动力总成对整车NVH [Noise (噪声)、 Vibration (振动)、Harshness (声振粗糙度)]性能的振动影响，动力总成刚体模态参数识 别在动力总成悬置系统设计和匹配就显得尤为重要。一般动力总成刚体模态参数识别是通过拟合传递函数(Frequency Response Functions)得到模态三个主要参数(模态频率、阻尼比、模态振型)，而传递函数需要通过在 被测结构上施加一定特征的激励力，得到结构在一定自由度下的振动响应信号才能获得。 因此，在传统刚体模态参数识别过程中，必须测量激励力。对于许多民用工程和机械设备，由于它们的尺寸、形状、易碎、位置等因素，很难通 过激振器或者力锤激励，而且也由于这些民用工程设备在外界力及机械在自身产生的振动 条件下，例如风力、行驶的车辆及工作中的发动机等，在这些情况下，激励力的获取是很难 的，有些甚至是不可能的。因此，需要一种新的测试装置，在不需要获得激励力的条件下，识 别出动力总成的刚体模态参数。公告日2008年11月19日、公告号为CN201152811Y的动力总成实验装置公开了 这样的技术方案它包括发动机和测功机，发动机和变速器连接，变速器的输出轴分别和左 半轴、右半轴相连，右半轴由右联轴器和上传动齿轮相连，上传动齿轮和右中间齿轮啮合， 右中间齿轮由中间轴固定，右中间齿轮和下传动齿轮啮合，下传动齿轮上固连传动轴，传动 轴的另一端固连下被动齿轮，下被动齿轮和左中间齿轮下侧啮合，左半轴通过中联轴器和 上被动齿轮连接，上被动齿轮和左中间齿轮上侧啮合，左中间齿轮的输出轴由左联轴器和 测功机的主轴固连，测功机固定于基础平台上。它采用了新形式的动力传动机构，减少一台 测功机，能够对发动机总成的性能和耐久性等进行试验。可以看出该方案不能对动力总成 刚体模态参数进行测试，更不能对模态参数进行识别。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种在无需识别激励力的情况下，能够识 别出动力总成刚体模态参数的新型识别装置。本实用新型的技术方案是一种动力总成刚体模态参数识别装置，包括激励源、加 速度传感器，数据采集设备、计算机，加速度传感器设置在动力总成刚体测量点表面，并且 连接到数据采集设备，数据采集设备与计算机连接。加速度传感器通过托架粘接在测量点表面，避免打孔安装。加速度传感器接收到激励源引发的振动后，通过数据采集设备传送到 计算机，计算机对振动数据进行分析处理，经过特定算法识别出动力总成刚体模态参数。作为优选，加速度传感器分布在动力总成刚体结构的几何形体线上。动力总成为 整车安装状态，测量点的分部要大致勾勒出被测结构的几何形状。作为优选，加速度传感器通过托架粘接固定在动力总成测量点上。为防止打孔安 装而影响动力总成刚体结构参数，将加速度传感器通过铝制托架粘接在测量点上。作为优选，计算机中设置有数据分析处理装置。该数据分析处理装置能够进行数 据采集、参数设置、构建动力总成的初始几何模型，并将采集的振动时域原始数据进行傅里 叶分析、传递函数构建、模态参数识别、模态参数与几何模型关联、模态振型动画显示等处 理，最后识别出动力总成刚体模态参数。作为优选，激励源发出的激励是通过人为方式施加的瞬态冲击激励，或通过发动 机自身转动的宽频带激励。与现有技术相比，本实用新型明显优于传统的刚体模态参数识别装置，本装置仅 需测量动力总成工作条件下的振动加速度响应即可通过数据处理装置识别出刚体模态参 数，而不需要测量激振器或力锤激励的激励力，测量过程简单、直接、快捷，工作效率得到很 大的提高。
图1是本实用新型示意图；图2是本实用新型数据处理装置的数据采集流程图；图3是本实用新型数据处理装置的数据处理流程图；图4为本实用新型的一个测试结果图示。图1中1是激励源，2是加速度传感器，3是数据传输线，4是数据采集设备，5是 网线，6是计算机，7是动力总成刚体。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步描述。图1所示，一种动力总成刚体模态参数识别装置，包括激励源1、加速度传感器2， 数据采集设备4、计算机6，加速度传感器2设置在动力总成刚体7测量点表面并且通过数 据传输线3连接到数据采集设备4，数据采集设备4通过网线5与计算机6连接。激励源1 通过人为方式施加瞬态冲击激励，或发动机自身转速的宽频激励。加速度传感器2位于动 力总成刚体7表面，测量点分部能大致勾勒出被测结构的几何形状既动力总成刚体形状。 加速度传感器2通过铝质托架以强粘性胶水粘附在动力总成测量点。在发动机机体一角通过激励源1施加30N左右的瞬态冲击激励力，其方向与X、Y、 Z均成大约45°角，使得动力总成在三个方向均有一定能量的激励输入，加速度传感器2采 集各个测量点加速度信号，将信号通过数据传输线3传输给数据采集设备4，采集设备4对 原始时域信号进行采样及数字化处理，并通过网线5记录到计算机6中，在整个测量时间20 秒内不间断的施加瞬态冲击激励力。参见图2，该图是设置在计算机中的数据处理装置的数据采集流程图。单元SOOl对加速度传感器的基本参数进行设置；单元S002设置测量参数，此例中设置频率范围为 50Hz，最低截止频率为1Hz，测试时间为20秒；单元S003依据前面设定，建立动力总成初始 几何模型；单元S004按设定时长开始采集激励力作用下的时域原始数据，并将所采集数据 存储待用。参见图3，该图是设置在计算机中的数据处理装置进行数据处理的基本流程图。单元SlOl将上述20秒时长的时域原始数据调入，之后转入单元S102，进行短时 傅里叶分析后进行奇异值分解、传递函数主分量构建等操作；通过分析调整，在S103构建 出所需要的传递函数，转入单元S104进行模态参数识别操作，转入单元S105将模态参数与 前述几何模型进行关联处理，在单元S106中进行模态振型动画显示，经过调整最终得出实 际模态振型，从而实现了动力总成刚体模态参数的识别。图4为应用本实用新型对某款动力总成刚体进行测试时其中一个主要模态振型、 阻尼比及模态频率图示。图中俯仰模态频率为17. 79Hz，阻尼比1.851%。识别结果真实、可 信，比传统动力总成刚体模态参数识别装置方便快捷、效率高，而且结果亦准确，因此，本实 用新型是一个比较新型的、可靠的动力总成刚体模态参数识别装置。本动力总成刚体模态参数识别装置具有如下一些优点1)是在机械实际工作条 件下的测量响应；2)测量过程简单、直接、快捷，仅仅需要测量振动响应的加速度传感器 即可；3)该测量过程与工作变形分析试验类似，因此同时可以测量工作变形分析试验，即 Operating Deflection Shapes (ODS) ;4)不需要干预设备的正常运行；5)真实的工作条 件、边界条件、空间分布及真实的振动响应与力的频率分布范围。上面的实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外在阅 读了本实用新型讲解的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改， 但这些等价形式同样属于本实用新型权利要求书所限定的范围。
权利要求1.一种动力总成刚体模态参数识别装置，包括激励源、加速度传感器，数据采集设备、 计算机，其特征在于所述加速度传感器设置在动力总成刚体测量点表面，并且连接到数据 采集设备，数据采集设备与计算机连接。
2.根据权利要求1所述动力总成刚体模态参数识别装置，其特征在于加速度传感器 分布在动力总成刚体结构的几何形体线上。
3.根据权利要求1或2所述动力总成刚体模态参数识别装置，其特征在于所述加速 度传感器通过托架粘接固定在动力总成测量点上。
4.根据权利要求1所述动力总成刚体模态参数识别装置，其特征在于所述计算机中 设置有数据分析处理装置。
5.根据权利要求1所述动力总成刚体模态参数识别装置，其特征在于所述激励源发 出的激励是通过人为方式施加的瞬态冲击激励，或通过发动机自身转动的宽频带激励。
专利摘要本实用新型公开了一种动力总成刚体模态参数识别装置，目的在于提供一种不需要测量激振器或力锤激励的激励力就能进行动力总成刚体模态参数识别的装置。本实用新型的技术方案是包括激励源、加速度传感器，数据采集设备、计算机，加速度传感器设置在动力总成刚体测量点表面，并且连接到数据采集设备，数据采集设备与计算机连接。它测量过程简单、直接、快捷，工作效率得到很大的提高。
文档编号G01H17/00GK201819802SQ20102052222
公开日2011年5月4日 申请日期2010年9月9日 优先权日2010年9月9日
发明者尤德林, 许志辉 申请人:宁波拓普制动系统有限公司