基于最小二乘法的传动系动不平衡测试方法与流程

本发明属于传动系统nvh
技术领域：
，具体涉及基于最小二乘法的传动系动不平衡测试方法。
背景技术：
：目前，消费者和汽车制造商对四驱和后驱车传动系统产生的噪声振动问题越来越关注。其中，传动系包括变速器、传动轴、驱动桥等零部件，是四驱和后驱车传动系统的关键动力传递系统，其动不平衡产生的低频噪声和振动问题越来越得到消费者的重视。变速器、传动轴和驱动桥的旋转轴均存在不同大小的残余动不平衡量。一般情况下，只有传动轴在制造过程中做动不平衡测试和矫正。传动轴、驱动桥和变速器的剩余动不平衡相位在整车装配过程中会相互叠加，使得传动系的动不平衡可能较大并产生噪声振动问题。因此，测试整车状态下传动系的动不平衡量对控制传动系统的剩余动不平衡量有非常重要的意义。现有技术的动平衡方法是基于影响系数法，在选定的某一固定转速进行动不平衡测试，且假设系统是线性的。在整车状态，首先，在不同的传动轴转速下，转子不平衡产生的振动响应与不平衡量并非线性关系；其次，传动系及其约束部件存在间隙、阻尼等非线性因素，这些使得传统的影响系数法不适用于在整车状态下进行传动系统动不平衡测试。技术实现要素：本发明目的在于提供基于最小二乘法的传动系动不平衡测试方法，使得传动系的剩余动不平衡量在整车状态下可以客观量化，为解决传动系动不平衡产生的噪声振动问题提供方向。本发明公开的基于最小二乘法的传动系动不平衡测试方法，包括以下步骤：第一步，布置传感器：在靠近驱动桥输入轴的轴承孔附近，沿着整车x向和y向分别布置第一、第二单向加速度传感器，在靠近传动轴附近布置转速传感器。第二步，测试传动系统的初始状态振动响应：在变动油门踏板行程下，将车辆运行在固定档位，使车辆匀加速或匀减速，测得第一、第二单向加速度传感器的不同车速下的振动响应rx(rpm)+iry(rpm)值，其中rpm为转速工况，对一定车速下振动响应多次测试并取平均；第三步，测试传动系统增加试重后的振动响应，并计算影响系数cx(rpm)和cy(rpm)，如下：在驱动桥动不平衡面上添加一定质量的试重，大小为itx+iity；在变动油门踏板行程下，再次将车辆运行在固定档，使车辆匀加速或匀减速，测试第一、第二单向加速度传感器的不同车速下的一组振动响应rtx(rpm)+irty(rpm)，对一定车速下振动响应多次测试并取平均；获取驱动桥动不平衡面的动不平衡量对第一、第二单向加速度传感器的测点振动响应的影响系数，其中，影响系数为添加试重后的振动响应与初始状态的振动响应的差值除以试重；第四步,计算传动轴系的剩余动不平衡量：根据第二步的振动响应及第三步的影响系数利用最小二乘法对各个工况残余振动进行计权优化，计算得到传动系的剩余动不平衡量ix+iiy。进一步地，第三步中，驱动桥动不平衡面(8)的动不平衡量对第一、第二单向加速度传感器(5,9)的测点振动响应的影响系数cx(rpm)和cy(rpm)为：进一步地，根据第三步中的影响系数cx(rpm)和cy(rpm)及第二步中的振动响应rx(rpm)+iry(rpm)，应用以下最小二乘法公式对各个工况残余振动进行计权优化，计算得到传动系的剩余动不平衡量ix+iiy：其中λi为计权系数,由多次迭代求得，第一次迭代设置λi＝1，其余迭代按如下计算：εi为各rpm转速工况下计算得到的残余振动：m加速或减速过程中选取的转速工况个数与单向加速度传感器个数的乘积。进一步地，所述第二步中：油门踏板行程在30％-40％范围变动，将车辆运行在最高档位，使车辆由70km/h匀加速至140km/h，或者使车速由140km/h匀减速滑行至70km/h；所述第三步中：油门踏板行程在30％-40％范围变动，车辆运行在最高档，使车辆由70km/h匀加速至140km/h，或者使车速由140km/h减速滑行至70km/h。本发明公开的基于最小二乘法的传动系动不平衡测试方法，首先，在基础状态下，测试车辆在匀加速或匀减速过程中传动系的振动响应；其次，在传动系动不平衡面某一相位上加一定质量的试重，在该状态下，测试车辆在匀加速或匀减速过程中传动系的振动响应；最后，利用计权的最小二乘法迭代计算出传动系的剩余动不平衡量。本发明提供的方法能够在整车加速或减速过程中测试出传动系的剩余动不平衡量和相位，突破了只有在台架上或动不平衡机上才能测试的局限性。附图说明图1为布置好传感器的传动系统总成图；图2为添加试重后的传动系统总成图；图3为第二步中第一单向加速传感器采集到的不同转速工况下的x向振动响应曲线图；图4为第二步中第二单向加速传感器提取y向测点在多个转速点下的1阶振动响应的实部曲线图；图5为第二步中第一单向加速度传感器提取x向测点在多个转速点下的1阶振动响应的虚部曲线图；图6第二步中第二单向加速度传感器提取y向测点在多个转速点下的1阶振动响应的虚部曲线图。其中，1-传动轴，2-驱动桥，3-驱动半轴，4-转速传感器，5-第一单向加速度传感器，6-驱动桥输入轴，7-试重，8-驱动桥动不平衡面，9-第二单向加速度传感器。具体实施方式如图1、图2所示；测试条件：测试要求在两驱或四驱转毂，或光滑沥青且平直的路面上进行。路面干燥无积水，路面无积雪、尘土、沙石、以及其他散落的碎片等杂物。风速不大于5m/s。车辆状态完好。本发明的传动系由组装好的传动轴1、驱动桥2及驱动半轴3构成。基于最小二乘法的传动系动不平衡测试方法，包括以下步骤：第一步，布置传感器：在靠近驱动桥输入轴6的轴承孔附近，沿着整车x向和y向分别布置第一、第二单向加速度传感器(5,9)，在靠近传动轴1附近布置转速传感器4。第二步，测试传动系统的初始状态振动响应：在油门踏板行程在30％-40％范围变动，将车辆运行在最高档位，使车辆由70km/h匀加速至140km/h，或者使车速由140km/h匀减速滑行至70km/h，测得第一、第二单向加速度传感器(5,9)的不同车速下的振动响应rx(rpm)+iry(rpm)值，其中rpm为转速工况，对一定车速下振动响应多次测试并取平均；第三步，测试传动系统增加试重后的振动响应，并计算影响系数cx(rpm)和cy(rpm)，如下：在驱动桥动不平衡面8上添加一定质量的试重7，大小为itx+iity；油门踏板行程在30％-40％范围变动，车辆运行在最高档，使车辆由70km/h匀加速至140km/h，或者使车速由140km/h减速滑行至70km/h，测试第一、第二单向加速度传感器(5,9)的不同车速下的一组振动响应rtx(rpm)+irty(rpm)，对一定车速下振动响应多次测试并取平均；获取驱动桥动不平衡面8的动不平衡量对第一、第二单向加速度传感器(5,9)的测点振动响应的影响系数，其中，影响系数cx(rpm)和cy(rpm)为：第四步,计算传动轴系的剩余动不平衡量：根据第三步中的影响系数cx(rpm)和cy(rpm)及第二步中的振动响应rx(rpm)+iry(rpm)，应用以下最小二乘法公式对各个工况残余振动进行计权优化，计算得到传动系的剩余动不平衡量ix+iiy：其中λi为计权系数,由多次迭代求得，第一次迭代设置λi＝1，其余迭代按如下计算：εi为各rpm转速工况下计算得到的残余振动：m加速或减速过程中选取的转速工况个数与单向加速度传感器个数的乘积。图3为第二步中，第一单向加速传感器5采集到的不同转速工况下的x向振动响应，在相位不发生突变，且相位稳定的转速段(如：1800-2100rpm)，提取x向测点在多个转速点下的1阶振动响应的实部，如：提取1900rpm，2000rpm和2100rpm三个转速点。图4为第二步中，第二单向加速传感器9提取y向测点在多个转速点下的1阶振动响应的实部，如：1900rpm，2000rpm和2100rpm三个转速点为例。图5为第二步中，第一单向加速度传感器5提取x向测点在多个转速点下的1阶振动响应的虚部，如：1900rpm，2000rpm和2100rpm三个转速点为例。图6为第二步中，第二单向加速度传感器9提取y向测点在多个转速点下的1阶振动响应的虚部，如：1900rpm，2000rpm和2100rpm三个转速点为例。表1为图3到图6的测试结果：表1表2是根据公式(1)至公式(5)，采用最小二乘法计权优化得到的动不平衡量：动不平衡量(gcm)相位(deg)原始解33.61.51次迭代优化结果33.13.82次迭代优化结果32.74.63次迭代优化结果32.34.94次迭代优化结果32.05.05次迭代优化结果31.85.06次迭代优化结果31.65.27次迭代优化结果31.45.2表2。当前第1页12