[實用新型]汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)固有頻率測量系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420105837.8
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN203824640U
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高潔;王亮;徐樂年;任來紅;蘇興明
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: G01H1/14
• 分類號: G01H1/14;G01H13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及檢測測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)固有頻率測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的振動是駕駛員可以直接感知到的敏感振動，它直接影響整車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的振動主要是由于汽車在高速行駛的過程中路面的的不平和發(fā)動機的怠速激勵造成的，并且在發(fā)動機怠速下轉(zhuǎn)向盤的抖振最為敏感，發(fā)動機在怠速的情況下汽車產(chǎn)生的振動是由于活塞往復(fù)運動的慣性力造成的，它的振動頻率與發(fā)動機的缸數(shù)和轉(zhuǎn)速有關(guān)，乘用車發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速一般為700-1000rPm，對于4氣缸的乘用車其激振頻率約為20-35Hz，對于6氣缸的乘用車激振頻率約為35-50Hz。當(dāng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的固有頻率和振動激勵頻率接近時，將會引起轉(zhuǎn)向盤的過大振動。由于汽車轉(zhuǎn)向盤和駕駛員的手直接接觸，因此轉(zhuǎn)向盤的振動大小必須控制在可以接受的范圍內(nèi)，否則會引發(fā)駕駛員的疲勞,并使汽車舒適性受到影響。所以在設(shè)計汽車時，為了避免共振，四缸的乘用車其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的固有頻率需大于35Hz；六缸的乘用車其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的固有頻率需大于50Hz。

現(xiàn)有汽車轉(zhuǎn)向測試系統(tǒng)一般都采用力錘激勵法，由于在進(jìn)行測試和使用力錘時，要進(jìn)行測試觸發(fā)設(shè)置，觸發(fā)設(shè)置的信號源是力錘的力信號，每次的力錘激勵只有達(dá)到設(shè)定的觸發(fā)區(qū)域時，系統(tǒng)才會采集并處理數(shù)據(jù)。另外，由于需要進(jìn)行多次平均，每次力錘激勵時，需要測試人員保持平穩(wěn)的力度，每次的激勵不應(yīng)差別太大，同時還要注意，錘擊時應(yīng)避免因構(gòu)件反彈而引起的兩次錘擊。脈沖錘激振雖然簡便有效，但在著力點位置、力的大小、方向的控制方面要有熟練的操作技巧，否則會產(chǎn)生很大的隨機誤差，這對于一般測量人員不容易掌握，而且測試效果也較差。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決測試過程中出現(xiàn)的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種具有固有頻率的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)測量技術(shù)方案，該技術(shù)方案通過測量轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的固有頻率，判斷其是否在激勵頻率范圍內(nèi)，以優(yōu)化轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的振動特性、抑制共振。

本發(fā)明提供了一種汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)固有頻率測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由激勵系統(tǒng)、測量傳感器和測量分析系統(tǒng)組成：

其中，

激勵系統(tǒng)由電磁激振器、電磁振蕩器驅(qū)動系統(tǒng)組成；

測量傳感器采用三向加速度傳感器；

測量分析系統(tǒng)包括信號調(diào)理放大電路、數(shù)據(jù)采集卡和工控機。

電磁振蕩器驅(qū)動系統(tǒng)主要由PIC單片機、PWM信號發(fā)生電路、逆變電路、調(diào)幅直流電源和濾波電路組成。該電磁振蕩器驅(qū)動系統(tǒng)以PIC單片機為主控單元，結(jié)合PWM信號發(fā)生電路，采用全橋逆變式功率輸出方式，輸出大電流振蕩方波，經(jīng)過濾波電路轉(zhuǎn)變成正弦波，來驅(qū)動電磁激振器進(jìn)行簡諧振動，從而對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行振動激勵，使轉(zhuǎn)向盤獲得一定幅度、頻率的正弦波形式的激振力。

電磁激振器固定在轉(zhuǎn)向盤的激勵位置，也就是12點鐘位置。

七個三向加速度傳感器布置在轉(zhuǎn)向盤上，其中六個三向加速度傳感器均勻布置在轉(zhuǎn)向盤的支點上、一個三向加速度傳感器布置在轉(zhuǎn)向盤中心，分別用于測量每個測點徑向、切向和垂向方向的加速度信號；

每個三向加速度傳感器的三個輸出管腳Xout、Yout、Zout分別為切向X、徑向Y、垂向Z三個方向上的加速度信號；

為了提高測量的精度在每個輸出管腳上設(shè)置了前置RC濾波器。

測試分析系統(tǒng)包括信號調(diào)理放大電路、數(shù)據(jù)采集卡和工控機；

調(diào)理放大電路將三向加速度傳感器測量的轉(zhuǎn)向盤的振動信號進(jìn)行放大、濾波；

數(shù)據(jù)采集卡可以同時采集多個通道的信號，第一通道接收電磁振蕩器產(chǎn)生激振力信號，其他通道分別接收七個測點加速度傳感器三個方向上產(chǎn)生的加速度信號；

數(shù)據(jù)采集卡最終將接收的信號傳輸至工控機。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明，下面將通過實施例或者現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得的其他附圖。

圖1為系統(tǒng)組成框圖；

圖2為激勵系統(tǒng)組成框圖；

圖3為轉(zhuǎn)向盤坐標(biāo)定義圖；

圖4為轉(zhuǎn)向盤測點及激勵點的布置；

圖5?為用加速度判別法判斷共振的李薩如圖。

具體實施方式

本測試系統(tǒng)的基本測試原理是通過共振進(jìn)行測量判斷：當(dāng)激振力的頻率和系統(tǒng)固有頻率相等時，引起系統(tǒng)共振，共振時振幅和相位都有明顯變化，通過對這兩個參數(shù)進(jìn)行測量，可以判別系統(tǒng)是否發(fā)生共振，從而確定出系統(tǒng)的固有頻率。