汽车动力传动轴系扭振数字化测试系统

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汽车动力传动系统扭振ODS测试分析与应用

10.16638/ki.1671-7988.2017.13.039汽车动力传动系统扭振ODS测试分析与应用李小亮1,2（1.江铃汽车股份有限公司；2.江西省汽车噪声与振动重点实验室，江西南昌330001）摘要：完成某匹配直列四缸柴油发动机前置、后轮驱动、手动变速箱皮卡车的动力传动系统扭振工作变形测试，确定其第2阶扭振峰值频率与振型；建立该车动力传动系扭振仿真模型，分析得到与实测相同工况的动力传动系第2阶扭振模态；对标仿真分析与实际测试的第2阶扭振峰值频率与振型，结果显示良好。

基于扭振ODS分析确定的频率与振型，说明仿真模型与分析结果可信，后续可扩展应用该类仿真模型，为全面预测、分析优化汽车动力传动系扭振引起的NVH问题，提供一种快速、有效的方法。

关键词：动力传动系统；扭振；工作变形分析；仿真模型中图分类号：U467.3 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)13-114-04The ODS Test Analysis and Application of Vehicle Power Train Torsional VibrationLi Xiaoliang1,2( 1.Jiang ling Motors Co., LTD, Jiangxi Nanchang 330001; 2. Key Laboratory of automotive noise and vibrationof Jiangxi Province, Jiangxi Nanchang 330001 )Abstract: The ODS test and analysis of Power train torsional vibration is completed for a RWD pickup truck ,which is assembled with inline four-cylinder diesel engine and manual transmission, the peak frequency and vibration shape of the pickup truck power train 2nd order torsional vibration are determined. The model for pickup truck ‘s power train torsional vibration simulation is developed, then the 2nd order torsional vibration modal is confirmed at the same to real test work condition.The simulation result of the truck power train 2nd order torsional vibration peak frequency and vibration shape is almost the same to the ODS test after comparison analysis, this shows the simulation model and its analysis result are credible. Based on the extensible applications analysis result of vehicle power train torsional vibration simulation model,this providesa fast and effective method to complete the comprehensive predictionanalysis and optimization for NVH issues caused by vehicle power train torsional vibration.Keywords: Power train; Torsional vibration; ODS; Simulation modelCLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)13-114-04前言汽车动力传动系统扭振是影响其NVH性能的重要因素之一。

25AMESim_集成Matcom环境下的传动系扭振分析系统求解器开发

在安装有Ｍｔｂ的平台上使用，以完全脱离Ｍｔｂａａｌ可ａａｌ的束缚。
１ａｏＭｔｍ介绍及其安装方法ｃ
Ｍｔｍ是ａＭｔＷｏｓ司出品的Ｍｔｏｌａｏｃｈｒ公题的模态时，扭转振动动力学微分方程可
下，否则在使用过程中可能会和其它类库发生冲突。
［第三步」设定库函数编译目如：ｒｅＳｔｇ／录，ＰｊｔｉｓｏｃｅｎｔＣＣ，＋＋Ｐｐｃｓ／ｉｎｉｌｅｃｒｓ在ｒｒｅｏＡｄｉａｎｕｄｅｏｅｅｓｒｄｔｌｄｉｔｉ。ｏｏｃｒ框中加人二．ｔｍ５录。＼ｏ４＼ｍｃａｌｉｂ目［第四步］在调用的地方加上初始化类库的语句，如
ｉｍｉ（ｎａ）ｔｎｉｔＭＴＯ－ＥＳＯ）ｎＭ（ＡＣＭＶＲＩＮ；ｉ
图ｌ１０Ｋ２型载货车传动系扭振当量系统图Ｃ１Ｐ２ＴＡ５
表１固有频率计娜结果对照表文阁［１Ｒ２节点数单节点固有频率
７８．５
Ａｉ－ｍ结果阶数
② 第二阶和第三阶固有频率在文献［〕２中并没有
机械传动
２００６年
列出，但与Ａｅｍ对比可以发现，固有频率是存在ｍｓｉ该的，并且第二阶和第三阶固有频率应当是相等的，即发生了重频，在这种情况下，同一频率存在两种振型。对 ③ 为了进一步验证重频发生的可能性，将原有模型作一个修改，即将Ｊ４Ｊ９Ｊ１，１，０这几个转动惯量删２除，构成两支完全对称的分枝轴系，即除去了前后桥传动轴的影响，只直接连接上对称车轮部分总成。这样

LMS_AMESim传动系扭振仿真解决方案

OUR ANSWER
13 copyright LMS International - 2011
动力总成NVH分析与匹配：从1D到3D
Engine torsional harmonics
Dual mass flywheel
Clutches dampers
Driveline torsional Vibratory Analysis
Driveline torsional Vibratory Analysis
Modal shapes
16 copyright LMS International - 2011
ENGINE CRANKSHAFT ROTARY VELOCITY
FLYWHEEL OSCILLATIONS
DRIVE SHAFT TORSIONAL VIBRATION
增强

各阶段能够优化的目标也逐步增多
17 copyright LMS International - 2011
自动变速器扭振分析模型
建立变速器的扭转元件模型，保证获得准确的频率：
Gears R 1 2 3 4 5 3.68 2.8 2.13 1.85 24.8 29.4 30.6 32.7 46.25 45.5 Frequencies [Hz] 120.4 242.9 194.8 210.4 192 294.6 194.2 298 157.5 167.2 112.8 228.3
分析流程支持分析流程和脚本的录放功能批处理功能
LMS b
为CAE工程分析提供一个完整的集成的多学科环境
开放的架构和环境，还可以集成企
业内部程序
Structures
Vibro-acoustics

扭振测试系统方案

模拟信号输入
每模块 8 个信号输入通道，24 比特的 Delta/sigma 转换，最大 102.4kHz 并行采样率，40kHz
ICP ®供电，130 分贝的动态范围的高性能使您可以灵活的设置输入范围。系统可配置为 8、 16、24 或 32 通道。
处理能力
OR38 内置 DSP 处理模块，内置的 DSP 模块进行了所有的的数字处理运算，控制计算机可以同时运行任何的应用软件，多个数字信号处理模块可以保证 32 通道×20 kHz FFT 带宽的实时分析能力。
每通道 20kHz 实时 FFT 分析带宽。内置 60 G 字节 Mobi‐Disk，可方便拆卸，Mobi‐Disk 与计算机的接口为 USB2.0。用户可配置多个 Mobi‐Disk 可接入快速(100M)以太网，PC 平台 Windows XP/2000/VISTA/7 与 PC 机连接、独立使用、办公室模式
便携式
OR38 配置为 32 通道时也仅为 8.2 公斤。紧凑的设计、内置磁盘的减振、方便的提手、
交直流供电及内置电池的设计使其可以应用在各个领域和环境中。
高效性
高效性首先体现在分析仪的在用户测试设置时对浏览器、项目管理、自定义控制面板的设置，节省了用户的宝贵时间。任何时间对任何通道监测用户的分析工作，当记录或分析时检查动态信号而不影响当前的测量，在分析期间利用带有动态标识的标尺和轨迹的二三维图表来评定用户数据。创建你所习惯的设置：OR38 允许多个用户自动的调取他们的参数设置例如单位、显示类型、颜色、标记类型、工具栏、项目安全选项等等。将 OR38 带到你的测试环境中：OR38 NVGate 运行在标准的 Windows 平台。这样就可以通过简单安装程序连接到标准的快速以太网上。处理用户数据：OR38 提供多个数据库如传感器、单位、报告模板、显示版面、在线管理工具的项目。测试的数据可以通过插件程序转换输出到其它的应用中。生成用户报告：利用国际流行的报告编辑器和数据库模板和交互式绘画设置工具容易的生成全面的报告。

混合动力轿车传动系的扭转振动与噪声分析

混合动力轿车传动系的扭转振动与噪声分析邹良;唐小林;于海生;张彤;张建武【摘要】针对某深度混合动力轿车的传动系振动与噪声问题，对传动系统进行了扭转振动分析和噪声测试，识别出了噪声源。

在考虑啮合刚度的齿轮副等效轴系模型基础上，建立了复合行星轮系和整车传动系统的扭转振动力学模型。

对传动系的固有频率和模态振型进行了研究，并与噪声测试结果进行了对比。

结果表明，齿轮副啮合是该传动系的主要噪声源，而扭转振动是引起传动系噪声的重要原因。

%Aiming at the vibration and noise problem of transmission system in a deep hybrid electric vehi-cle, the torsional vibration analysis and noise test of its transmission system are carried out with noise source identi-fied. Based on the equivalent shafts model for gear pairs with consideration of engagement stiffness, dynamic models for the torsional vibration of compound planetary gear sets and transmission system are established. The natural fre-quencies and mode shapes of transmission system are analyzed and compared with the results of noise test. The re-sults demonstrate that the source of noise in transmission system is the engagement of gear pairs while its important cause is torsional vibration.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】6页(P709-714)【关键词】混合动力轿车;扭转振动;噪声测试;固有频率【作者】邹良;唐小林;于海生;张彤;张建武【作者单位】上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240;上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240;上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240; 上海华普汽车有限公司，上海 201501;上海华普汽车有限公司，上海201501;上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240【正文语种】中文前言混合动力车辆(HEV)的动力复合装置一直是各研究机构和厂商的研发重点。

传动轴(等速万向节)扭转疲劳试验台方案

传动轴（等速万向节)扭转疲劳试验台技术方案一、功能：本试验台可进行各种轴类、杆件的动态扭转疲劳试验及静态扭转刚性、强度试验。

适用于汽车传动轴、等速万向节、球笼、汽车半轴、汽车驱动桥壳等零部件的扭转疲劳及静扭转性能试验。

动态扭转可实现对称循环和非对称循环疲劳试验。

并可模拟等速万向节实际工矿下（装车状态）的动态扭转疲劳试验，工件安装角度可以360°自由旋转.试验时计算机按设定的参数控制试验台自动进行。

屏幕显示扭矩值、转角值、摆动频率、摆动振幅、循环次数和加载波形等，到达设定次数，自动停机并打印试验结果。

试验台具有电机过载、试验扭矩、转角超载保护停机、油温过高、滤油器堵等报警防护功能.二、设备构成:传动轴（等速万向节)扭转疲劳试验台主要由主机台架系统、液压加载系统、伺服控制系统、强电控制系统、计算机数据处理系统、专用夹具等部分组成。

●主机：本机采用台架式结构,驱动系统、固定夹具、活动支撑等全部固定在试验平台上,它们的安装由工艺保证，试验台的驱动部分和测量（扭矩传感器，扭角传感器）部分都安装在驱动台座中，由旋转作动器（摆动油缸)通过扭矩传感器对试件施加扭矩的大小直接由扭矩传感器测量并输出给计算机,而转角则通过光电编码器测量输出脉冲信号给计算机.主机台架上装有动、静态双向高精度扭矩传感器。

旋转伺服作动器（加载执行元件）上装有电液伺服阀用于主控制。

同轴安装高分辨率光电角度传感器。

以此来实现扭矩及角度的测量。

●液压系统:液压油源泵机组采用电机加变量柱塞泵构成，系统压力通过溢流阀设定，输出到系统的压力油经过了小于6μm过滤精度的过滤器的过滤，保证电液伺服阀安全可靠的进行工作.回油过滤器对回到油箱的液压油进行过滤，保证油箱中液压油的清洁。

在输送到作动器的进、回油路上装有蓄能器，减小液压冲击对试验的影响。

油源的冷却采用传统的循环水冷却方式，选用高效率的热交换元件，使液压油的工作温度能够保证在其正常工作范围.（水源用户自备，入口温度不超过30℃)●伺服控制系统：本测控系统采用动态电液伺服控制技术，实现全数字闭环控制，主要测量通道采用交流放大器、宽范围、不分档,连续全程测量，采用大规模可编程门阵列（FPGA）硬件实时跟踪、积分累加原理（∑—Δ)并采用同步采集、及数据预处理。

辅助动力单元启动过程扭转振动的PID控制

辅助动力单元启动过程扭转振动的PID控制钟必清;侯之超;刘瑞雪【摘要】本文中首先建立了某混合动力汽车辅助动力单元的扭振动力学方程和仿真模型,给出了发动机激振转矩和电机控制转矩的解析表达式,通过台架试验对模型进行了验证与参数调整.接着利用加权方式将动力性、舒适性和经济性等多目标要求定义为单目标性能评价函数,并通过敏感度分析确定各权重系数.然后基于非线性状态方程设计PID控制策略,对系统扭转振动进行主动控制.最后应用算例分析系统参数和控制参数对控制效果的影响.仿真结果显示:PID主动控制能有效降低APU在启动过程中的扭振而不显著增加能耗与启动时间;电机转矩响应时间与控制参数对控制效果有较大影响.%Firstly the kinetic equations for the torsional vibration and a simulation model of the auxiliary power unit (APU) in a hybrid electric vehicle are established in this paper,with the analytic expressions for engine excitation torque and motor control torque given,and a bench test is conducted for model verification and parameter adjustment. Then the multi-objective requirements of power performance, fuel economy and ride comfort are trans-formed into a single-objective performance evaluation function by means of weighting, with weighting factors deter-mined by sensitivity analysis. And a PID control strategy is devised based on nonlinear state equations to exert active control on the torsional vibration of system. Finally the effects of system parameters and control parameters on control results are analyzed by a calculation example. The results of simulation show that PID active control can effectively reduce the torsional vibration of APU during starting without apparently increasingenergy consumption and starting duration,and the response time and control parameters of motor torque have great effects on control results.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2018(040)002【总页数】7页(P143-149)【关键词】混合动力客车;辅助动力单元;扭转振动;主动控制;性能评价【作者】钟必清;侯之超;刘瑞雪【作者单位】合肥工业大学,合肥 230009;清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京 100084;清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京 100084;清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京 100084【正文语种】中文前言传动系统的扭转振动是影响混合动力汽车乘坐舒适性和安全性的一个重要因素。

双质量飞轮传动轴系扭振模拟试验台研究

图２采用双质量飞轮的传动轴系当量模型
表１传动轴、驱动桥等部件不同档位的等效转动惯量与扭转刚度
轮传动系统扭振分析模型；根据分析模型将双质量飞轮传动系的离合器、变速器和驱动桥离散化为只有转动惯量而无弹性变形的刚体质量和只有弹性变形而无转动惯量的轴段ｊ并计算出相，
关参数，设计出用来代替离合器、变速器和驱动桥
的等效飞轮及轴段，建立双质量飞轮传动系的模拟轴系；将建立的模拟轴系应用到双质量飞轮扭振减振特性检测实验台上，完成实验台的搭建。１１弹性参数的当量转化．
截面极惯性矩；Ｋ为轴的扭转刚度；ｄ为轴的直径。
１２３４５６７
轴的弹性参数有几种情况：是形状简单的一
轴，光轴，用式（）接计算；次是较复杂如可１直其
图１弧形弹簧双质量飞轮１一齿圈与主飞轮壳；一法兰盘；一盖盘与连接２３环；一滑道；一弧形弹簧；一盘毂盘和波形密封４５６圈；一副飞轮７
第３卷第５２期
２１年１月００Ｏ
武汉理工大学学报・信息与ＲＡ１Ｎ＆ＭＮＧＭＮＮＩＥＲＮ）ＯＲＡＦＷＵ（ＮＯＭＴ０ＡＡＥＥＴＥＧＮＥＩＧ
Ｖｏ｜２Ｎｏ．ｌ３５０ｃ．ｔ２０１０
对于扭振系统来说，长度为的轴两端加在
一
双质量飞轮的减振特性研制模拟试验台，实车代替

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ｔｒｉｎｌｖｂａｉｎｔｓｂｄｈｅｕｔｈｗｔａｈｓｓｓｍｅｔｒｓｈｇｅｔｐｅｉｉｎａｄｒｌｂｌｙｕｔｂｅｆｒｏｏａｉｒｔｅｔｅ．Ｔｅｒｓｌｓｏｈｔｔｉｙｔｓｏｓｅｆａｕｅｉｈｔｓｒｃｓｏｎｅｉｉｔ，ｓｉｌｏａｉａ
ＷｕＦｉＬｕＨｕｎＹｕｎＴｎｆｉｅ，ｉａ，ａｅｇｅ
（ｈｎＵｎｖｒｉｆｅｈｏｏｙＷｕａｉｅｓｙｏｃｎｌｇ）ｔＴ
【ｂｔａｔＡｈｇ－ｒｃｉｉｔｏｓｎｌｖｒｔｎｔｓｓｓｍｆｒｐｗｒｄｖｈｆｏｔｅｖｈｃａｅｎＡｓｒｃ］ｉｐｅｉｏｄｇａｔｉａｉａｏｔｙｔｏｏｅｒｅｓａｆｈｅｉｅｂｓｄｏｈｓｎｉｌｒｏｂｉｅｅｉｔｌ
主题词：动力传动轴
扭振
测试系统
中图分类号：４７４文献标识码：文章编号：００３０（０２０＂０１０Ｕ６．Ａ１０ —７３２１）６０５— ３ＤｉｉａｒｉｎｌＶｉｒｔｏｅｓｒｍｅｓｅｎｗｅｇｔｌＴｏｓｏａｂａｉｎＭａｕｅｎｔＳｙｔｍｏＰｏｒＤｒｖｈａｔｏｈｅＶｅｉｌｉｅＳｆｆｔｈｃｅ
下一个上升沿到来时重复该过程．直到计算机得到
所需要的数据点为止。图３为脉冲计数原理。
齿
汽车动力传动系统的扭振测试系统主要由传感器模块、信号采集模块和信号分析处理模块组成，如
图４
脉
计数钟脉
பைடு நூலகம்
图３脉冲计数原理不恿
器开始进行下一个周期的计数。利用５和Ｓ。信号的上升沿去触发数据锁存器记录当时的计数值Ｇ，同时计算机读取数据锁存器的值，和５。号的５信
３扭振数字化测试系统
３１测试系统组成．
汽车技术
△ＦＣ７￡ｉ－
．０，
（）１
对于齿数为ｚ的测量齿盘．利用高频时钟脉冲计数得到轴系旋转１周的时间死为：
一
５一２
．
试验．试・测
的板卡扩展槽上。传感器模块和信号采集模块是整个
扭振测试系统的硬件组成部分，图５如所示。
』
图４
扭振测试系统组成不葸
扭振测试系统的传感器模块包括测量齿盘和电
涡流传感器．测量齿盘为专用的测量齿盘或１２齿的３
主飞轮齿盘．传感器采用ＣＳＡ１Ｍ一ＡＡ电涡流传Ｔ－２２Ｎ感器，内置信号整形电路，可实现开关量输出；信号采集模块包括工控机、ＸＩ２９Ｐ６５Ｍ数据采集卡和ＳＢ６Ｃ－８端Ｉ接线盒３个部分．中信号采集卡安装在工控机＝１其
２ｎＫ）￣（ｉ－－６０
一
．
（）７
＼ｌ，
测得１周期内测量齿盘任意相邻两齿间轴系个
的扭振角位移后．利用计算机的处理功能可得到扭
振的角速度和角加速度．并利用软件包实现扭振的
时域和频域分析及显示分析结果
１周期的计数工作．同时触发高频时钟脉冲计数个
电涡流传感器
个３２位计数器和１ｚ的计数频率。当计数误差０ＭＨ在２范围内时．该测试系统的理论转速测试范围 ‰ 为１９００ｒｎ￣０ｍｉ．此转速测试范围可满足高速和低／
２１０２年
第６期
・
试验・试・测
信号采集卡
∑Ａ＝ ∑Ｃｔｉ
轴系的平均转速为：
６Ｏ
：
（）２
：０ｏ（ △ ）６ｆ／ｄ
（）３
图１数字脉冲时序法扭振测量原理不蒽
如图１所示．测量齿盘两侧对置安装一对磁电
１前言
汽车发动机在输出转矩的同时也将扭振传递到
２数字脉冲时序法测量原理
脉冲时序法是在模拟脉冲计数法的基础上发展
起来的一种全新的扭振测量方法。其主要原理是：在
汽车传动轴系。扭振会引起传动轴系断裂和轴上零
测量齿盘上的磁电传感器输出电压信号ｓ、。ｓ，０ｓ和
电压信号经光电隔离、幅、大、限放整形、单稳态和数字低通滤波等环节组成信号调理电路后转化为ＰＭ矩形电压脉冲信号ＳＳＰ、和Ｓ，。轴系转动１
圈．鉴相器产生１矩形脉冲．个而测量齿盘上的磁电
测量齿盘的第ｉ齿经过传感器的瞬时转速个为：
ｎ
：
６ｆ０ｏ＿
：
测量齿盘的第ｉ齿经过传感器时轴系向前个（向后）或的扭角Ｏ为：ｉ
２ｒｎｈ），（ｉ－ｒ－
： —
．
传感器产生ｚ齿盘齿数）（个矩形脉冲，图２所示。如
ｓ，
ｒ］
门］门几］ｒｎ广门ｎ几厂几］门
图２传感器脉冲示意
ｒ］
（）６
若进行并齿处理，即测量齿盘转过个齿时轴
时间（即传感器扫过两相邻齿间隔的时间）计算出，
相邻两脉冲间隔的平均角速度以替代瞬时角速度．即可获得扭振引起的角速度变化规律针对数字脉冲时序法，已开发出专门的信号调理卡．直接插现可在计算机主板的扩展槽中与计算机连接使用．其功能全面、量精度高、干扰能力强。图１为数字脉测抗冲时序法扭振测量原理
假设高频计数时钟脉冲的频率为厂，程控分频０
．
器的分频数为ｄ．从第ｉ个脉冲的上升沿开始计数到第ｉ１个脉冲的上升沿停止计数，＋计数值为Ｃ，则测量齿盘第个齿转过磁电传感器的时间 △ ：ｔ为
轴上安装测量齿盘或光电码盘等的等分结构．采用
数字电路将传感器输出信号整形成矩形脉冲信号．若轴系存在扭振．则相邻两矩形脉冲序列的间隔将
发生改变．利用晶振产生的高频时钟脉冲对相邻两脉冲间隔进行计数．得到相邻两脉冲间隔所历经的
ａｔｍｏｉｅｐｗｅｒｅｓａｔｅｔｎａｖｒｅｅｖｒｎｎ．ｕｏｔｏｒｉｈｓｉｄｅｓｎｉｍｅｔｖｄｖｆｔｏ
ＫｅｒｓＰｏｒｄｉｅｓａｔＴｏｓｏａｉｒｔｎ，ｓｙｔｍｙｗｏｄ：ｗｅｒｖｈｆ，ｒｉｎｌｖｂａｉＴｅｔｓｓｅｏ
系向前（向后）或的扭角ｏ为：ｊ
：
ＩｄＩ（－ｉ拄ｆｎ）ｏｉ．ｉ２－ △ ６０．ｈ－
一
：
．
利用鉴相器产生的信号．ｓ的上升沿去触发高频时钟脉冲计数器对Ｓ和５，进行计数，到Ｓ直信号的下一个上升沿到来时刻计数器完成测量齿盘上
的扭振测试工具。为此，结合现有的传感器技术、信
号分析处理技术和虚拟仪器技术．采用数字脉冲时
序法原理开发了汽车动力传动轴系高精度扭振数字
化测试系统
基金项目：校研究生创新基金项目（目编号２１一Ｙ—Ｄ０７。在项００ＺＪ一１）
测量齿盘的第ｉ齿经过传感器的瞬时角速度个
传感器．由被测旋转轴上一个凸块或凹槽作为起止
点同磁电传感器组成鉴相脉冲发生装置鉴相器和
∞Ｏ２：Ｆｉ盯去ｚ
∞ Ｆ
ｎ
（，斗４．、）
（）５Ｌ３
件的破坏．同时还会激发强大的噪声．这些都会严重影响汽车行驶的安全性、坐舒适性和汽车寿命ｌ乘ｌｌ。目前．随着人们对汽车功率和速度的要求不断增强．使得柴油机在乘用车上的应用越来越广泛．同时用户对汽车乘坐舒适性和安全性的需求也不断提高．汽车制造厂商在不断追求汽车节能减排、经济性和安全性的同时．越来越多地研究如何减振降噪．提高汽车乘坐舒适性汽车减振降噪的研究离不开精确