一种整车状态下动力总成悬置系统刚体模态参数测试方法

摘要

本发明公开了一种整车状态下动力总成悬置系统刚体模态参数测试方法，该方法是使用配重的橡胶软锤头作为力锤激励，以整车坐标系方向为基准：X轴指向车后垂直于前轴，Z轴竖直向上，Y轴按右手定则确定；将六自由刚体模态(三个方向的平动和绕三个方向的转动)分为三组，每组进行一次单独的模态参数识别；所述步骤包括：选择动力总成X方向激励FX，测试响应点频响函数，用PolyMAX模态识别方法识别X向平动模态和绕Y轴、Z轴转动模态；同理Y方向激励FY识别Y向平动和绕X轴、Z轴转动模态；Z方向激励FZ识别Z向平动和绕X轴、Y轴转动模态。本发明测试方法操作简便，识别准确性高，适用于任何橡胶类支撑的刚体六自由度模态参数的识别。

说明书

技术领域

本发明属于涉及汽车装车性能测试领域，涉及一种汽车动力总成悬置系统测试技术，具体涉及一种整车状态下动力总成悬置系统刚体模态参数测试方法。

背景技术

汽车动力总成悬置系统刚体模态频率和解耦率是悬置系统设计的重要参数，也是动力总成隔振性能好坏的重要评价指标。

目前汽车动力总成悬置系统的模态参数在汽车开发前期阶段主要基于理论计算和仿真分析。由于悬置产品的制作误差、整车约束条件等因素使理论模态参数和整车状态下的真实的模态参数之间有差异，整车状态下模态参数的准确识别对整车振动噪声性能分析至关重要。

当前基于整车约束状态下动力总成六自由度刚体模态实验测试方法主要有工况运行模态法、人工激励模态法。

运行模态法(Operational Modal Analysis)是以假设物体受到的激励是零均值白噪声随机激励为前提条件的，在汽车领域，由于发动机工作时产生激励具有明显的阶次性，他们并不严格满足进行运行时模态测试的条件，如果这些激励中某些谐波成分过大将在相应频率出引起较大的响应，运用这些响应信号进行模态参数识别时，会产生虚假模态。人工激励主要有激振器激励和力锤激励两种，采用激振器激励，结构的模态可能本质上会受激振器附属装置质量和刚度的影响，并且，若只用一个激振器进行激励，激励位置若在某阶模态的节点处，将导致模态识别中丢失该阶模态。

人工激励模态法主要有三个方向分别进行锤击激励和单点锤击激励，三个方向分别锤击属于多参考点锤击技术——MRIT，分析方法属于MIMO模态分析方法，该方法的缺陷主要在于频响函数数据不是同时采集的，导致频响函数一致性不相关，频响函数的互易性不满足。单点激励可能能量较小和锤击点位置的选择不当，导致一次无法识别动力总成刚体的六个模态。

发明内容

本发明提供一种整车状态下动力总成悬置系统刚体模态参数测试方法，目的是弥补现有测试方法上的不足，保证模态参数识别的准确。

本发明所采用的技术方案是，一种整车状态下动力总成悬置系统刚体模态参数测试方法，所述的测试方法是使用配重的橡胶软锤头作为力锤激励，以整车坐标系方向为基准：X轴指向车后垂直于前轴，Z轴竖直向上，Y轴按右手定则确定；将六自由刚体模态(三个方向的平动和绕三个方向的转动)分为三组，每组进行一次单独的模态参数识别；具体操作步骤如下：

步骤1：将待测试动力总成的整车停在地沟位置或用举升机将整车举起，以便于三个方向的激励；

步骤2：在动力总成上布置至少8个振动加速度传感器，且位置能基本反映出动力总成的大致形状；

步骤3：将电脑、多通道数据采集前端、加速度传感器以及力锤用线缆连接并进行通信调试；

步骤4：选择动力总成X方向的一个激励点进行激励；同一个激励点激励五次以上的频响函数，平均后作为此次X方向测试数据并保存；

步骤5：用PloyMAX模态识别方法对步骤4的频响函数进行识别，识别出X向平动模态、Y向转动模态、Z向转动模态；

步骤6：Y方向的一个激励点进行激励；同一个激励点激励五次以上作频响函数平均作为这次测试数据并保存；

步骤6：选择动力总成Y方向的一个激励点进行激励；同一个激励点激励五次以上的频响函数，平均后作为此次Y方向测试数据并保存；

步骤7：用PloyMAX模态识别方法对步骤6的频响函数进行识别，识别出Y向平动模态、X向转动模态、Z向转动模态；

步骤8：选择动力总成Z方向的一个激励点进行激励；同一个激励点激励五次以上的频响函数，平均后作为此次Z方向测试数据并保存；

步骤9：用PloyMAX模态识别方法对步骤8的频响函数进行识别，识别出Z向平动模态、X向转动模态、Y向转动模态；

步骤10：选择最佳的模态振型作为此次识别刚体的六自由度模态参数的依据。若仍无法识别某阶模态，则依据该阶振型返回步骤4-步骤9中某一步骤并重新选择激励点进行激励，直至识别出刚体的六自由度模态参数，则结束本次测试。

本发明一种整车状态下动力总成悬置系统刚体模态参数测试方法，其特征还在于，

所述的动力总成悬置系统刚体模态参数测试方法不仅仅局限于汽车动力总成，也适用于橡胶、弹簧类支撑的刚体的六自由度模态参数识别。

所述测试方法每一个方向一个激励点激励得到的频响函数就作为一次模态参数识别数据进行识别，六个刚体模态分三组进行识别。

所述测试方法的X方向、Y方向、Z方向激励没有顺序要求。

本发明一种整车状态下动力总成悬置系统刚体模态参数测试方法，不仅仅针对汽车动力总成悬置系统刚体模态参数的识别，也适用于橡胶、弹簧类支撑的刚体的六自由度模态参数识别。

本发明的测试方法具有单点激励只识别三个模态参数的特点，可以规避单点激励由于激励能量太小无法激起六个模态的问题。

本发明测试方法采用一个方向激励的频响函数就作为一组模态参数识别的数据，六个模态分三组进行单独识别，可规避多点激励一次识别模态参数时频响函数一致性不相关、互易性不满足的问题。

附图说明

图1为三点悬置的动力总成示意图；

图2为本发明X方向激励所测得频响函数数据进行模态参数估计得到的稳态图；

图3为本发明Y方向激励所测得频响函数数据进行模态参数估计得到的稳态图；

图4为本发明Z方向激励所测得频响函数数据进行模态参数估计得到的稳态图。

图1中F_X、F_Y、F_Z表示模态测试三个方向上所施加的激励力；

图2～图4中，o表示从某阶数学模型开始出现极点，v表示极点的频率和振型稳定，d表示频率和阻尼稳定，s表示所有都稳定。

具体实施方式

下面以三点悬置系统的动力总成为例，结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种整车状态下动力总成悬置系统刚体模态参数测试方法，该测试方法是使用配重的橡胶软锤头作为力锤激励，以整车坐标系方向为基准：X轴指向车后垂直于前轴，Z轴竖直向上，Y轴按右手定则确定；如图1所示，以三点悬置系统的动力总成为例，将六自由刚体模态(三个方向的平动和绕三个方向的转动)分为三组，每组进行一次单独的模态参数识别；具体操作步骤如下：

步骤1：将待测试动力总成的整车停在地沟位置或用举升机将整车举起，以便于三个方向的激励；

步骤2：在动力总成至少布置8个振动加速度传感器，位置能基本反映出动力总成的形状；

步骤3：将电脑、LMS多通道数据采集前端、加速度传感器以及装有软锤头并配重的力锤用线缆连接并进行通信；设置采样频率带宽为0-64Hz，频率分辨率为0.125Hz，用力锤进行激励设置猝发至预测试状态；

步骤4：选择动力总成X方向的一个激励点进行激励；同一个激励点激励五次以上的频响函数，平均后作为此次X方向测试数据并保存；

步骤5：用LMS.Test.lab软件中Modal Analysis模块PloyMAX模态参数识别方法对步骤4的频响函数进行模态参数估计，得到图2所示稳态图；从图2稳态图中可看出X方向模态参数估计的极点的频率、阻尼和振型都很稳定，识别的结果可信度高；从而识别出X向平动模态、Y向转动模态、Z向转动模态；

步骤6：选择动力总成Y方向的一个激励点进行激励；同一个激励点激励五次以上的频响函数，平均后作为此次Y方向测试数据并保存；

步骤7：用LMS.Test.lab软件中Modal Analysis模块PloyMAX模态参数识别方法对步骤6的频响函数进行模态参数估计，得到图3所示稳态图；从图3稳态图中可看出Y方向模态参数估计的极点的频率、阻尼和振型都很稳定，识别的结果可信度高；识别出Y向平动模态、X向转动模态、Z向转动模态；

步骤8：选择动力总成Z方向的一个激励点进行激励；同一个激励点激励五次以上的频响函数，平均后作为此次Z方向测试数据并保存；

步骤9：用LMS.Test.lab软件中Modal Analysis模块PloyMAX模态参数识别方法对步骤8的频响函数进行模态参数估计，得到图4所示稳态图；从图4稳态图中可看出Z方向模态参数估计的极点的频率、阻尼和振型都很稳定，识别的结果可信度高；识别出Z向平动模态、X向转动模态、Y向转动模态；

步骤10：选择最佳的模态振型作为此次识别整车状态下动力总成悬置系统刚体的六自由度模态参数的依据。

若无法识别某阶模态，则依据该阶振型返回步骤4～步骤9中某一步骤并重新选择激励点进行激励，直至识别出刚体的六自由度模态参数，则结束本次测试。

表1为此次动力总成刚体模态参数测试的识别结果。

表1

振型频率/Hz阻尼比/％X向平动模态11.172.36Y向平动模态11.3112.17Z向平动模态12.652.66X向转动模态16.111.74Y向转动模态14.312.33Z向转动模态18.341.42

需要说明的是，上述实施方式只是本发明的一个实例，不是用来限制发明的实施与权利范围，根据上述说明书的揭示和阐述，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些等同修改和变更也应当在本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。