[发明专利]汽车减振器故障测试装置的测试方法

摘要

本发明属于汽车领域，本发明的汽车减振器故障测试装置的测试方法实现了新的故障测试方法。本发明除评价指标附着百分比A外，又增加了评价指标阻尼比ζ，建立了双评价指标对汽车减振器作出综合评价，以实际测试对比看，本发明显著地提高了对汽车减振器故障测试准确性，避免了误判。

主权项

1.一种汽车减振器故障测试装置的测试方法，其特征在于包括下列步骤：1)将汽车车轮(P)停驻在测试台面(2)上，用力传感器(5)测量汽车车轮(P)对测试台面(2)的作用力，即汽车车轮(P)的静载荷W2)启动交流电机(8)，利用数字变频器(9)对交流电机(8)进行调速，使测试台面(2)的初始激振频率为24Hz，待振动稳定后，用位移传感器(10)测定出测试台面(2)的位移X3(t)，用力传感器(5)测定出汽车车轮(P)对测试台面(2)的作用力Fd(t)，再通过计算机将测定的位移X3(t)和作用力Fb(t)代入式[1]计算出该频率ωk处的实测频响值Gk(jωk)，其k＝1，ωk为24HzGk(jωk)＝|Gk(jωk)|∠Gk(jωk) [1]式中，频率ωk处实测频响值的幅值$\left|G_k\left(j{\omega }_k\right)\right|=\frac{A_2}{A_1}$ 频率ωk处实测频响值的相位$\angle G_k\left({\mathrm{j\omega }}_k\right)=\arctan \left(\frac{a_{11}}{b_{11}}\right)-\arctan \left(\frac{a_{12}}{b_{12}}\right)$ $A_1=\sqrt{a_{11}^2+b_{11}^2},A_2=\sqrt{a_{12}^2+b_{12}^2}$ $a_{11}=\frac{2}{N}\underset{t=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{X}_3\left(t\right)\cos \left(\frac{2\mathrm{\pi t}}{N}\right),b_{11}=\frac{2}{N}\underset{t=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{X}_3\left(t\right)\sin \left(\frac{2\mathrm{\pi t}}{N}\right)$ $a_{12}=\frac{2}{N}\underset{t=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{F}_d\left(t\right)\cos \left(\frac{2\mathrm{\pi t}}{N}\right),b_{12}=\frac{2}{N}\underset{t=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{F}_d\left(t\right)\sin \left(\frac{2\mathrm{\pi t}}{N}\right)$ 式中，t为各采样点，t为0～(N-1)，N为采样点总数，N一般为10003)用数字变频器(9)改变交流电机(8)的转速，在频率范围24Hz～6Hz，按频率间隔Δω为1Hz～2Hz逐次降低测试台面(2)的激振频率ωk重复步骤2)测量若干频率ωk处实测频响值Gk(jωk)，其k＝2，...，L，测量点数L取10～12，通过计算机利用式[2]计算出式[3]中频响函数G(jω)的各系数a1，a2，a3，a4，b0，b1，b2，b3，b4和进一步计算出频率范围为24Hz～6Hz的频响函数G(jω)$\left[\begin{array}{c}Z\\ Y\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}{\Lambda }_{11}& {\Lambda }_{12}\\ {\Lambda }_{21}& {\Lambda }_{22}\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}U\\ V\end{array}\right]-------\left[2\right]$ 式中，矩阵Λ11＝real(P*P)，矩阵Λ12＝-real(P*Q)，矩阵${\Lambda }_{12}={\Lambda }_{21}^T,$ 矩阵Λ22＝real(Q*Q)，矩阵U＝real(P*D)，矩阵V＝-real(Q*D)，real(·)表示取实部，矩阵Z＝{b0，b1，b2，b3，b4}T，矩阵Y＝{a1，a2，a3，a4}T，矩阵D＝{G1(jω1)，G2(jω2)，…，GL(jωL)}T，T为矩阵的转置，矩阵$P=\left[\begin{array}{cccc}1& {\mathrm{j\omega }}_1& ···& {\left({\mathrm{j\omega }}_1\right)}^m\\ 1& {\mathrm{j\omega }}_2& ···& {\left({\mathrm{j\omega }}_2\right)}^m\\ ·& & & ·\\ ·& ···& ···& ·\\ ·& & & ·\\ 1& j{\omega }_L& ···& {\left({\mathrm{j\omega }}_L\right)}^m\end{array}\right],$ 矩阵$Q=\left[\begin{array}{cccc}{G}_1\left({\mathrm{j\omega }}_1\right)& G_1{\left({\mathrm{j\omega }}_1\right)}^2& ···& G_1{\left({\mathrm{j\omega }}_1\right)}^n\\ G_2\left({\mathrm{j\omega }}_2\right)& G_2{\left({\mathrm{j\omega }}_2\right)}^2& ···& G_2{\left({\mathrm{j\omega }}_2\right)}^n\\ ·& & & ·\\ ·& ···& ···& ·\\ ·& & & ·\\ G_L\left({\mathrm{j\omega }}_L\right)& G_L{\left({\mathrm{j\omega }}_L\right)}^2& ···& G_L{\left({\mathrm{j\omega }}_L\right)}^n\end{array}\right],$ 矩阵P*为矩阵P的共轭转置，矩阵Q*为矩阵Q的共轭转置，矩阵ΛT21 为矩阵Λ12的转置，ω1，ω2，…，ωL为实测频率点，G1(jω1)，G2(jω2)，…，GL(jωL)为实测频响值，L为测量点数，选取10～12$G\left(\mathrm{j\omega }\right)=\frac{b_0+b_1\left(\mathrm{j\omega }\right)+b_2{\left(\mathrm{j\omega }\right)}^2+b_3{\left(\mathrm{j\omega }\right)}^3+b_4{\left(\mathrm{j\omega }\right)}^4···+b_m{\left(\mathrm{j\omega }\right)}^m}{1+a_1\left(\mathrm{j\omega }\right)+a_2{\left(\mathrm{j\omega }\right)}^2+a_3{\left(\mathrm{j\omega }\right)}^3+a_4{\left(\mathrm{j\omega }\right)}^4+···{+a}_n{\left(\mathrm{j\omega }\right)}^n}------\left[3\right]$ j为虚数单位，ω为激振频率，选取24Hz～6Hz，m和n为频响函数G(jω)的阶次，选取44)通过计算机(11)利用式[4]计算出频率范围为24Hz～6Hz的频响函数幅值|G(jω)|$\left|G\left(\mathrm{j\omega }\right)\right|=\sqrt{(\mathrm{Re}(G\left(\mathrm{j\omega }\right){)}^2+\mathrm{Im}{\left(G\left(\mathrm{j\omega }\right)\right)}^2}-----\left[4\right]$ 式中，Re(G(jω))为频响函数G(jω)的实部，Im(G(jω))为频响函数G(jω)的虚部，5)利用式[4]计算出的频响函数幅值|G(jω)|和用步骤1)测出的汽车车轮(P)的静载荷W代入式[5]计算出附着力百分比A，并以附着力百分比A的最小值作为评价指标$A=(1-\frac{e}{W}|G\left(\mathrm{j\omega }\right)\left|\right)\times 100----\left[5\right]$ 式中，e为偏心轮的偏心距，选取3mm6)通过计算机(11)将步骤3)已计算出的a1，a2，a3，b3，b4和步骤1)测出的汽车车轮(P)的静载荷W代入式[6]计算出各参数值：汽车车轮刚度k2、汽车车身刚度k1、汽车车轮质量m2、汽车车身质量m1、及汽车减振器阻尼系数c1 $k_2=-\frac{b_3}{a_3}$ (单位N/m)，$k_1=\frac{m_1}{(a_2-W/k_{2}g)}$ (单位N/m)，$m_2=\frac{b_4}{(a_2-W/k_{2}g)}$ (单位kg)，m1＝W/g-m2(单位kg)，c1＝a1k1(单位Ns/m) [6]7)通过计算机(11)利用式[7]计算出评价指标-阻尼比ζ的值；$\zeta =\frac{c_1}{2\sqrt{m_1{k}_1}}-----\left[7\right]$ 8)利用已计算出的附着力百分比A和阻尼比ζ这两个综合评价指标，作出汽车减振器是否继续使用或应该进行更换的判断，当附着力百分比A≥40％且阻尼比ζ≥0.15时，汽车减振器正常可继续使用；当附着力百分比A≥40％且阻尼比ζ＜0.15时，汽车减振器有故障应进行更换；当附着力百分比A＜40％且阻尼比ζ≥0.18时，汽车减振器正常可继续使用；当附着力百分比A＜40％且阻尼比ζ＜0.18时，汽车减振器有故障应进行更换。