基于LabVIEW的减振器性能测试平台设计文献综述

1、基于LabVIEW的减振器性能测试平台设计文献综述题目： 基于LabVIEW的减振器性能测试平台设计 学院名称：机电工程学院 专业班级： 测控 学生姓名： 1前言部分减振器是汽车悬架系统的一个重要组成部件，其质量直接影响到汽车行驶平稳性、乘坐舒适性、操纵稳定性及安全性等。由于减振器是一个典型的非线性系统，且它的工作条件非常恶劣，容易发生漏油、异响等状况，当减振器发生上述故障时，不但影响汽车行驶的平稳性，而且将直接危及到车辆的安全性。因此，减振器的性能测试是减振器生产中一项十分重要的工作。减振器必须经过减振器性能测试台相关测试，符合有关的参数性能才能使用1,2。随着汽车产量的逐年上升，市场对于减

2、振器的需求量也迅速增加。传统的减振器设计开发方法主要是根据经验确定设计参数，然后进行试验修正。这往往需要对减振器内部参数进行多次反复调整和多次开发、试验。这种完全依赖于物理样机试验的设计开发方法周期长、消耗大、成本高。由于减振器的生产类型属于大批量生产，并且每支必检，因此在完成减振器性能测试的同时，还应该提高测试效率。因此，开发减振器测试系统具有现实意义3。所以，为了克服上述缺点，基于图形化编程（G语言）软件LabVIEW的虚拟仪器技术在测试领域获得广泛应用。汽车减振器性能测试系统是减振器生产开发过程中必需的专用检测设备，其功用是检测减振器的外特性。由于减振器规格与试验规范的多样化，则要求测试

3、系统实时检测、功能完善、性能稳定、维护使用方便、数据分析功能强。基于图形化编程软件LabVIEW的虚拟仪器编程灵活简单，其程序容易和各种数据采集硬件集成4,开发环境具有实时监控数据流的流动，易于实现多任务多线程工作，同时内嵌控件丰富的特点。因此，与传统编程语言和方法相比，其优越性更强5。2主题部分2.1减振器的发展现状2.1.1国外汽车减振器的发展现状到目前为止，国外液压式减振器处于充气式减振器、可调减振器及自适应减振器发展阶段。其中双筒液压减振器的发展时间较长，市场占有率极高。而可调减振器等新式减振器也已经投入市场，并有商品车辆出现。以上的减振器类型都是对无级调整阻尼力、高频激振阻尼力以及减

4、振器温度特性的完善6，并且在改善减振器的外特性和减低噪声等两个方面有较大的进步。2.1.2我国汽车减振器的发展现状汽车减振器在我国的发展时间短，而且起点也更低，总体技术水平仅处于发达国家80年代的技术水平，远远落后于发达国家。因此，我国许多轿车的减振器是使用进口减振器，尤其是中高档轿车。而且许多国产汽车、微型车等众多车型仍使用普通的双筒液压减振器。因此，提高我国汽车减振器研发水平已经成为我国汽车悬架系统中急需解决的问题，也是我国汽车行业发展规划中需要优先解决的问题7。2.2早期减振器性能测试设备的介绍2.2.1机械式示功试验台对于汽车减振器的检测最早使用的就是机械式示功试验台8。这种试验台基本

5、工作结构通常是使用电动机带动某些偏心机构来实现正弦激振，比如说曲柄连杆机构或者凸轮机构等；试验台的激振频率则是由曲柄或者凸轮的回转速度所决定的，通过带轮与减速机的匹配实现；试验中，力的测定则是通过测量一种特殊的测力组件变形量的大小来计算减振器阻尼力的大小；与此同时，减振器的震动位移量则通过在测力组件上安装绘图笔的方式直接绘制出图形。在上世纪八十年代，使用较多的机械式试验台是J85试验台，它通过曲柄连杆机构驱动减振器做近似的简谐振动。通过弹性扭杆测力和振幅，并依靠人工处理数据。由于它只能够得到一定振动速度下的示功图，并且效率低，数据的准确性差，只能够完成垂向减振器试验，不能够完成横向减振器检测，

6、现在基本上已经淘汰不用。于是四方机车车辆研究所在90年代研制出了J95双向试验台。它采用曲柄滑块机构来实现近似简谐振动运动，它有传动系统、控制系统、测试系统三部分组成9，改善了J85试验台存在的一系列问题。由机械式示功试验台的特性得知其结构简单，且机械结构性能稳定可靠，工作过程中能够有效避免外界因素的干扰，故而在减振器发展早期得到了广泛的应用。但是它也存在非常严重的缺点，尤其是精度比较差而且由于其机械特性精度误差是不可避免的。机械式试验台激振波形单一，只有正弦波。该试验台只能完成示功图的绘制，无法绘制速度特性曲线，而且示功图也只是一个近似的曲线。机械式示功试验台目前已很少有生产厂家使用，其中还

7、有一个最主要原因就是其生产和试验效率极低，对于每一只试件测量完成之后还要进行检测结果的换算，工作量很大，不能适应高效生产的要求。2.2.2示波器式示功试验台得益于电子技术的发展，使得试验设备能够广泛的使用各类的电子元件，这就给测试设备的检测和控制带来极大的方便。示波器式示功试验台就是机械式示功试验台的电子化改进。该试验台与机械式试验台有着相同的激振部分，但是该试验台的测试精度要比机械式高很多，因为其避免了很大一部分的系统误差和测量误差，操作也更加简便，测试效率得到了显著的提高。但是由于其本身特性又有着无法避免的缺陷：测试结果不易保存下来，图像显示时间很短，不能形成供分析和研究的可读性文件。这就

8、导致了该试验台的使用有很大的局限性，是适用于生产过程而不能对减振器进行分析和研究方面的测试，因此该设备只是一种过渡性的减振器试验设备10-13。2.3基于LabVIEW的减振器性能测试试验台设计随着汽车减振器性能要求的不断提高，测试技术的发展对减振器的测试要求也不断提高，减振器性能测试结果准确性要求也越来越高14。基于LabVIEW的减振器性能测试试验台可以完成不同种类减振器的示功特性、速度特性等的检测。该试验台是由微型计算机通过微机测控系统将测试现场的模拟量、开关量和脉冲量由放大电路和模数转换电路的数据进行采集、处理和分析，测试结果将在可视信息设备中显示出来。数据通过计算机处理，得到的结果再

9、通过相应的控制系统可以实现对设备的自动控制，这就意味着该试验台能够实现理想的闭环控制。近年来，随着计算机技术、软件技术和网络技术的高速发展，新的测控理论和测控方法不断出现和成熟，测控系统以计算机为中心，以网络为核心的特征日益明显15。20 世纪80 年代，随着计算机技术的进一步发展，就出现了插在PC计算机里的数据采集卡，负责采集一些简单的数据，而把数据的处理工作通过计算机软件来完成，这就是虚拟仪器技术的雏形。虚拟仪器的出现，给测控系统带来了革命性的冲击，对测试理论和测控方法等很多方面都产生了重大影响。虚拟仪器化和网络化是测控系统发展的两大趋势16。如今，网络测控技术在现在科学技术、工业生产和国

10、防等诸领域中的应用十分广泛。基于LabVIEW的减振器性能测试试验台是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。该试验台的硬件系统主要是由传统的激振系统、各类传感器、转换器和微型计算机及外设组成。工作过程为激振系统产生激振源，推动减振器动作，此时力传感器和速度传感器将采集的信号分别通过信号放大器和信号变送器的转换放大，再通过模数转换器将数字量数据传送到微型计算机在显示器显示出来并通过打印机打印。与此同时所采集的信号将与控制信号比较，偏差只通过数模转换器将数字量转换为模拟量通过功率放大器传递给模拟控制器，控制器将对激振系统作出适当的调节以适应控制曲线。从对该试验台工作原理的描述可以看出其工作过程是闭环

11、控制，人为干预大大减少，从而测量精度会有很大提高。基于LabVIEW的减振器性能测试试验台的工作主要是依靠功能齐全的软件系统来控制。软件是虚拟仪器的主体。目前，国内外开发虚拟仪器软件平台主要有以下类型。国外是以美国国家仪器公司（NI 公司）为代表的LabVIEW 平台，除此还有其他厂商的软件如NI 的LabWindows/CVI，惠普公司的VEE 和TIG等。LabVIEW 以它独特的图形化编程界面而著名，有大量的用户，在国际上虚拟仪器技术领域占据优势地位。国内是以东方振动与噪声研究所（COINV）的DASP 虚拟仪器平台系统为先河2。为了能够实现控制步骤的有序进行，控制系统采用人机交互的方式

12、。测试软件不仅能够实现产品的在线检测的作用，还能记录测试结果以备减振器性能的研究之用。对测试软件的要求是在满足测试精度的情况下尽可能缩短程序执行时间以增加工作效率。根据实验的特性，软件的执行采用了模块化方式，由一个测试主程序和多个标定子程序组成。模块化了的软件程序使得该试验台能够满足工作要求。把虚拟仪器技术、网络技术用于减振器性能测试还是个全新的研究课题17。3总结部分减振器对车辆高速行驶稳定性和乘坐舒适性的影响很大，先进的减振器检测手段对于研究减振器性能显得极为重要。因此，开发减振器性能测试系统具有现实意义。多年来,人们对减振器进行了许多研究18。汽车减振器的设计,尤其是其性能方面,在车辆动

13、力学行为中起着非常重要的作用。减振器设计的传统方法容易实证。设计师用他们的经验确定减振器设计参数，减振器的物理样机被用来测试它的性能和它在完整的车辆动力学行为中的影响。这种基于物理样机的实证方法比较耗时,高成本的过程不能得到优化设计19。所以，为了克服上述缺点，基于图形化编程（G语言）软件LabVIEW的虚拟仪器技术在测试领域中获得广泛应用。早期机械式试验台激振波形单一，只有正弦波。该试验台只能完成示功图的绘制，无法绘制速度特性曲线，而且示功图也只是一个近似的曲线，生产和试验效率极低，对于每一只试件测量完成之后还要进行检测结果的换算，工作量很大，不能适应高效生产的要求。后来的示波器式示功试验台

14、测试结果不易保存下来，图像显示时间很短，不能形成供分析和研究的可读性文件，导致了该试验台的使用有很大的局限性，适用于生产过程而不能对减振器进行分析和研究方面的测试，因此该设备只是一种过渡性的减振器试验设备。而基于图形化编程软件LabVIEW的虚拟仪器则编程灵活简单，人为干预少，测量精度高。所以基于LabVIEW的减振器性能测试平台设计具有现实意义。4参考文献1 曲承童,姜涛.减震器测试台两种不同机械加振方式的讨论J.长春理工大学学报（自然科学版）,2013,36(3):92-94.2 王文燕.基于LabVIEW虚拟仪器技术的减震器测试及其网络化测控系统的研究D.江苏:江苏科技大学,2007.3

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