载货汽车整车振动性能试验及分析方法

1、载货汽车整车振动性能试验及分析方法载货汽车整车振动性能试验及分析方法1范围本标准规定了载货汽车整车振动性能试验及分析方法。本标准适用于本公司设计开发的载货汽车整车振动性能试验及分析，其它汽车可参照执行。2定义本标准采用如下定义。2.1平均功率谱：对频域信号频谱分段平均去除随机信号后得到的功率谱。2功率谱阵：同一测点获得的不同时间或转速下的频谱按时间或转速排列的三维图形。3 相关函数：Rxy （ t ） =土 丁）火7-0 T X （t）、y （t T ） 一两个不同位置的振动信号；丁一时间延时。2.4 传递函数：H （ 3 ）二丫（ 3 ） /X （ 3 ）Y（3）输出信号的频谱；X（3）输入

2、信号的频谱。3试验及分析方法3.1测试仪器1. 1振动测试与分析系统应采用比利时LMS公司CADA-X系统,主要使用模块为Fourier Monitor 模块、Throughput Acquisition 采集软件、Time-data Processing 数据处理软件等。1. 2传感器的频率范I韦I应能满足0. 3 Hz500 Hz的要求，型号为美国PCB公司、B&K公司的ICP型 单向、三向传感器（内置放大电路）。3.1.3在试验开始前和试验结束，应对所使用的传感器进行标定并记录，以保证试验测试的数据准确 可靠。传感器的标定方法应按照使用说明书的规定。3.2振动测试点的布置3. 2. 1布

3、点原则能够如实反映各个测试位置的振动加速度。3. 2.2车桥布点（非独立悬挂）应布置一到两个传感器。推荐采用一个三向传感器与一个单向传感器，振动测试点分别为左右弹性 组件在车桥上的支承点附近。3. 2.3车架布点应布置四个以上的加速度传感器，至少有一个三向传感器。振动测试点分别为前后车桥弹性组件对 应车架的部位，以及其它能反映车架振动振型的部位，如车架的中部、后端及前端。3. 2.4 驾驶室布点应布置两个或四个以上的加速度传感器，至少有一个三向传感器。对于两个传感器可分别布置于左 右驾驶员座椅对应的地板上；对于四个传感器可分别布置于驾驶室与车架的前后左右四个连接点附近。 其它情况可根据上述方法

4、进行传感器布置。3. 2.5车身布点应参照3. 2.3与3. 2.4的规定进行。3. 2.6货箱布点应布置两个以上的加速度传感器。振动测试点分别为后桥弹性组件对应货箱的部位，以及货箱前部 对应车架的左右位置。测试点应靠近货箱与车架连接的部位，以防止局部振动。3. 2.7 驾驶员座椅应布置一个三向传感器，为保证正确的信号采集，此传感器应有适当的安装设备（如：安装垫盘）, 以方便驾驶员乘坐。3. 2.8发动机振动测试点应在发动机悬置的上下位置附近进行测试点的布置，可根据具体情况布置单向或三向传感器。3. 2. 9其它位置的测试点可参照以上规定进行。3. 2.10对于有针对性的振动试验，可按照以上规

5、定选择适当的部位布点，对传感器数目可酌情增减。 3.3试验条件3. 3. 1汽车整车技术状态应符合产品图样及设计文件的规定。3.3.2道路条件可选择良好、一般、粗糙等不同等级路面进行试验（如：沥青路与砂石路），以反映不同路面谱的 条件下，整车振动性能的差异。也可根据试验的具体目的，选择具体路面。3. 3. 3试验载荷可选择满载、空载以及部分载荷分别进行试验，以反映不同载荷条件下，整车振动性能的差异。也 以根据试验的具体目的，选择特殊的载荷条件。3. 3. 4天气条件要求天气晴好，路面无积水，风速不大于5 m/so3. 4试验方法汽车行驶工况可选择以下全部或部分工况。3.4.1加速一滑行试验直接

6、档加速到最高车速的80%,而后滑行至停止，其中：a）轻卡一一从30 km/h加速到80 km/h,然后滑行，整个过程应在200 s300 s之间，加速时间 占 40%；b）中重卡可适当将采样时间延长到300 s400 so3. 4.2等速试验选择正常行驶的低、中、高几个车速进行等速行驶试验，记录时间在100 s150 s之间。轻卡车 速可选择60 km/h、80 km/h、100 km/h：中重卡可视载荷情况适当升降车速。3. 4.3怠速试验原地起动怠速，再停车，时间为60 s100 so3.4.4正常行驶试验在正常的路面上进行行驶试验，要求路面上有不同的激励，且行驶车速有明显的变化。记录的时

7、间 可长可短，无严格要求。3. 4.5原地起步加速一滑行试验原地起步加速换档到最高车速的80%,而后滑行至停止。整个过程应保证在300 s400 s之间， 加速时间占50%。3.5振动信号处理3. 5.1平均功率谱分析对振动信号进行多次功率谱计算，提供平均功率谱，振动信号分段可相互重叠。此项计算可了解整 个振动信号的振动能量和频率域分布，适合于等速试验、怠速试验、正常行驶试验的振动信号分析，对 其它试验的振动信号有参考作用，如总体能量对比等。3. 5.2功率谱谱阵分析对振动信号进行多次功率谱计算，并将各个功率谱按时间顺序列出，形成瀑布图或云图，振动信号 分段可相互重叠。此项分析主要反映振动信号

8、的各频率成分在整个试验中的能量变化，及振动变化的规 律，为寻找振动源及传递路径提供依据，是加速一滑行试验、原地起步加速一滑行试验、正常行驶试验 必须进行的处理方法，也适用于其它试验。3. 5.3相关函数分析对振动信号进行相关函数计算，此项计算主要反映各振动信号间的相关程度及时间差（相位差）， 如：通过前后车桥的时间差，可计算实际车速；通过左右的相位差可计算汽车侧倾加速度；通过前后的 相位差可计算汽车俯仰加速度。适用于工况相对稳定的试验分析，如：等速试验、怠速试验、正常行驶 试验。3.6数据分析3. 6.1功率谱分析振动加速度的功率谱反映了振动信号中在频率域中各频率处能量的大小，从而得到振动信号

9、中的主 要频率成分。如图1所示。3. 6.2功率谱谱阵分析在振动信号的功率谱中，根据振动信号的来源，可将振动信号分为以下几种：来自路面，因路面不 平度所产生的振动，功率谱记为：W(v,f ),它同车速v有关；来自发动机，功率谱记为：FQ1J), 同发动机转速有关；随车轮滚动及不平衡产生的振动，功率谱记为：G(0,f),同车轮转角。有关： 由路面及其它因素引起的脉冲信号而产生的振动，功率谱记为：R(f).因此，振动信号的功率谱表达 式为：P(f) =/) + H2(f)F(W) + Hf)Gg) + HJJ)R(f)其中：P(/)表示汽车测试点的振动谱,HO)、H4(f)为激励点到测试点的传 递

10、函数。则上式表示：测试点的振动谱F(/)为上述四类振动信号通过各自的传递函数缩放后的线性叠 加。而功率谱谱阵，为各时间段的功率谱组合而成，则上述的各功率谱皆同时间有关，即分别为： W(t)、GD、RQfJ)，则：P(f J) = H Kf )W (y J J) + H Af )F (n, f ,t) + H)Ge f J) + H Af )R(f ,t)对于传递函数H”)、H,(f)、H 几乎是稳定不变的，而路面、车速、发动机转 速的不同，会相应改变功率谱F(,fj)、G(8, f ,t),虽然不可能确定各个功率谱实际 值的大小，但路面谱VV(v,/) 4根据路面等级和车速确定其范序|,再以路

11、面谱为基准分析W(vJj)、 尸(,/,/)的相对大小，同时需综合考虑传递函数。按照上述理论，将谱阵中各种振动成分进行划分，再进行测试点间的比较，以及多种试验工况，甚 至于多辆汽车振动性能的比较，从而对振动性能以及振动产生的原因有深入的了解，为振动性能的改进 提供有效的措施。实例：图2为某两辆汽车的振动信号谱阵图，振动测试点为前、后桥，共四个振动信号，每一个振 动信号计算出50条功率谱，图2中共200条功率谱，它们从左到右分别为：第一辆汽车的前桥、第一 辆汽车的后桥、第二辆汽车的前桥、第二辆汽车的后桥。在每一个振动信号的功率谱谱阵中，皆包含着上述四种振动信号的成分，其中，“I”箭头所指的 部位

12、为：车轮滚动及不平衡产生的振动G(p, f ,t),并且存在着多次谐波，波峰在加速时频率不断上升,滑行时不断下降；“II”箭头所指的部位为：发动机旋转所产生的振动，波峰在加速时频率 不断上升，滑行时为怠速平稳波形：TH”箭头所指的部位为：由路面及其它因素引起的脉冲信号而产生的振动/?(/),它同附近的功率谱波形存在很大的差异，主要反映了车桥自身的固有频率特性。nr 1100 生的振动/?(/),它同附近的功率谱波形存在很大的差异，主要反映了车桥自身的固有频率特性。nr 1100 l-Mt S3对两个振动信号进行相关分析，寻找相关值最大的位置，得到两个信号的时间差了，其物理意义可以理解为：一个信号从振动源传递到两个测试点的时间差。如：对于前后车桥振动信号的相关函数最大 值点，表示路面不平度在车轮