汽车悬置系统传递函数高效测试的研究方法 毕业设计.doc

密级： NANCHANG UNIVERSITY 学 士 学 位 论 文THESIS OF BACHELOR（2008 2012年）题 目 汽车悬置系统传递函数高效测试的研究方法 学 院： 机电工程学院 系 动力工程 摘 要汽车悬置系统传递函数高效测试的研究方法专 业：车辆工程 学 号：5902408039学生姓名：吴和兴 指导教师：罗明军摘要随着经济的发展，生活水平的提高，汽车也越来越普及化，人们对汽车的舒适性的要求也越来越高。汽车振动、噪声及因其而引发的车辆乘坐舒适性问题，即NVH（Noise, Vibration & Harshness）问题，是衡量汽车产品质量的一个综合性问题。而汽车的舒服性与汽车的隔振能力有着直接的关系。汽车的隔振能力取决于悬置系统以及车架与车身连接点性能的好坏。本文主要研究发动机的振动经悬置系统传递到车架，再由车架经与车身连接点传递到车身的一个大致传递效率。 利用上海东昊的数据采集仪器DH5902以及DHDAS5902_NET动态信号分析系统软件配合使用得到数据和图像，从而进行数据分析和处理，然后分析了悬置系统以及车身和车架连接点的传递率、传递函数。然后再使用MATLAB软件作进一步的分析。最终可得出两级传递和一级一级传递的一个关系。关键字：软件分析；悬置系统；车架与车身连接点；传递率7abstractThe vehicle mounting system a method of transfer function efficient testingProfession: Vehicle Engineering Student ID: 5902408039 Student Name: Wu Hexing Instructor: Luo MingjunAbstract Along with economic development, improvement of living standards, the vehicle is the growing popularity, too. The cars comfort requirements are getting higher and higher for people. Vehicle vibration, noise, and caused by because of its vehicle ride comfort, that is NVH (Noise, Vibration & Harshness), is a comprehensive problem measure of the quality of automotive products. The comfortable of car and Isolation ability of the car has a direct relationship. The vibration isolation of automotive depends on the mounting system as well as frame and body connection point good or bad of performance.This paper mainly studies the vibration of the engine through mounting system pass to the frame, then by the frame with the body connection point pass to the body a general transfer efficiency. By used Shanghai Donghao data acquisition equipment DH5902 and DHDAS5902_NET dynamic signal analysis system to Obtain data and images, so it can be data analysis and processing, and then we analyze the suspension system as well as the body and the connection point of the frame transfer rate, the transfer function. Then we use the MATLAB software for further analysis. Eventually we will come to a relationship between one level pass and two level pass.Keyword: Software analysis; mounting system; the frame and body connection point; pass rate目 录 目 录摘要IAbstractII第一章 绪论111 选题背景及意义112 国内外研究现状313 悬置系统与传递函数的介绍414 研究内容及实施步骤6 1.4.1 研究内容6 1.4.2 实施步骤615 研究目标及创新性7第二章 试验台架的准备工作以及仪器说明821 实验仪器介绍及台架搭建8 2.1.1 实验仪器的介绍8 2.1.2 实验台架的搭建1122 软件的使用方法简介14 2.2.1软件的使用方法15 2.2.2数据采集前设备的调试、调整和优化1623 数据采集1824 本章小结20第三章 发动机悬置系统传递数据处理分析与验证2131 实验数据的处理2132 实验数据的分析21 3.2.1时域分析21 3.2.2频域分析2733 实验验证2734 本章小结30第四章 全文总结3141研究工作总结3142创新点3143进一步研究工作建议31参考文献（references）33致谢35第一章 绪 论第一章 绪 论11 选题背景及意义汽车已成为人们日常生活必备的交通工具，汽车的悬置系统在汽车乘坐舒适性方面占有极其重要地位。悬置系统是发动机总成减震的关键部件，悬置系统的性能好坏决定了汽车乘坐舒适性的许多性能参数的好坏。而且悬置系统的好坏直接决定了汽车的乘坐舒适性和行驶平顺性。随着经济发展，人类生活水平不断的提高，以及从可持续发展角度考虑，人们对汽车的使用性能从多方面提出了要求。要求现代汽车的设计朝着质量轻、节能、环保、安全、舒适、等等方向不断的发展。其中舒适性主要是要求汽车有良好的行驶平顺性和较低的振动以及低噪声。汽车乘坐舒适性作为衡量如今汽车好坏的一个非常重要的指标，而引起汽车振动的主要振源主要有外部因素和内部因素两个：（1）来自于汽车行驶时，由于路面的不平对汽车的随机激励，即外界因素。（2）由于发动机自身工作而引起的振动激励，即内部本身因素。此外，发动机包含各种系统和零部件，它们都存相互的作用力。由此产生的发动机振动具有多振源，宽频带，形态复杂的特点。随着技术的发展以及国家的经济实力的增强，外界因素可渐渐的降低以至于可以忽略。而内部本身因素随着汽车技术的增强而降低。即路面会变得越来越平坦，路面的激励也就会随之变得越来越来小，在这方面的影响在一定程度上得到了缓解；在另一方面，现代汽车的设计偏向轻量化，低能耗、高效率等。越来越多的采用新型材料，如高强度铝合金材料或者其它高硬度耐高温材料。因而汽车的质量得到了有效的降低，但发动机的质量相对来说还未降低。从这个角度看，也就是说发动机的质量在整车所占的比重就有所增加。对于一般汽车而言多采用平衡性较差的四缸四冲程的发动机，况且轿车多采用整体式的薄壁结构车身，这样的车身弹性增加，振动趋势上升，发动机对车身的振动激励相对增加，以上的诸多因素使得发动机激励成为轿车的主要振源。机械振动不仅引起本身结构部件的损坏和寿命的缩短，而且还会影响周围的精密仪器设备，降低其灵敏度和精确性，甚至会使其不能正常工作；振动所产生的噪声还会影响人体健康、降低工作效率。而发动机主要是它的振动传至了车体，引起了噪声和振动。从而对车辆的乘坐舒适性和平顺性造成了很大的影响，对周围的环境也有一定的自扰。因而如何降低发动机的振动以及如何降低发动机振动而引起的噪声，提高汽车乘坐舒适性及整体性能，已是汽车工程领域研究的重要技术课题。发动机工作过程中产生的不平衡力和力矩与路面的不平度是汽车振动的主要激励源。发动机作为汽车最主要的振源之一，由它而产生的振动如果得不到很好的控制，会引起车身板金件与车架相连的其它零件等产生异常振动和噪声，同时还会影响汽车的操纵稳定性和平顺性，使乘员产生不舒服性和疲惫的感觉，严重时甚至损坏汽车的零部件，大大缩短汽车的运行寿命。发动机的振动的传递路径是有动力总成经悬置传递到车架或车身上。动力总成振动引起的轿车乘员室结构噪声往往经过多维路径进行传递。因此，最大限度地减小发动机产生的振动和噪声向车架或车身的传递是汽车隔振和降噪的关键，作为振动传递路径中的一个重要原件动力总成的悬置，对于汽车的隔振和降噪来说，是一个特别重要的环节。通常发动机在启动和怠速等低速工况下，动力总成将产生低频大振幅的振动，导致车内振动较大，降低乘坐舒适性；而发动机在中高速工况下，动力总成将表现为高频小振幅，导致车内噪声较大。动力总成的悬置作为动力总成的隔振原件，对提高乘坐舒适性和降低车内噪声的传播有重要的作用。如何设计和布置以图获得较佳的减振降噪效果的动力总成悬置系统设计也从最初的经验设计发展成了一门科学。因此，汽车发动机悬置振动传递测试与研究显得尤为重要。目前，对发动机振动采取的措施主要有两种：（1）削弱激励振源，即从治本上考虑，如改善发动机的燃烧状况或者平衡性能，降低发动机的整体质量，改进发动机零部件连接关系，改善零部件的加工方法，提高加工仪器的精度以及装配精度等种种方案。此种方法在一定程度上减弱了振源，但是实际上，只要有运动，振动就不可避免。我们能做的就是尽可能降低而已。因而发动机的振动是不可能的避免，因为发动机只要工作就会运动这也是所需要的。（2）采用隔振方法，而隔振分为主动隔振和被动隔振两种。所谓主动隔振就是振源是机器本身，使它与其它相关部件隔离，减少对周围环境的影响。而被动隔离就是振源来自其他系统，为减少振动对本机器的影响所采用的隔振措施。对于发动机振动的控制，从改善振源上考虑。效果不太明显，而且从改善振源上花费代价相对来说也比较高，成本也相应的增加。因而现在所采用更多的是从隔振，减振设备上考虑。很多汽车公司和研究单位对悬置系统都进行了大量的实验研究。12 国内外研究现状 一个良好的发动机悬置系统应当能充分的减小发动机的振动、噪音，还能延长零部件的使用寿命，因此发动机悬置直接影响到汽车的乘坐舒适性。而且一个好的悬置系统其传递率是比较低的。同时车架传递到车身的传递率同样低，因此，发动机的振动经过两级传递其传递率是相当低的。 上世纪二十年代，人们开始利用橡胶的减振特性来降低发动机与车架之间的振动传递。使用橡胶悬置元件来连接发动机与车架可以减小发动机向车架的振动传递，隔断了振源传递路径，在一定程度上可以改善汽车的乘坐舒适性。早在1939年，Illife就提出了悬置系统设计的一些基本原则，但是较为熟悉的六自由度解耦理论和计算方法是在20世纪50年代由Horison和Horovitz完成的。1979年，Johnson首次将优化技术应用于悬置系统的设计，并推出COEMS(Computer optimization of Engine Mounting system)软件。1982年，R.Racca以限制悬置空间、悬置位置、刚度、固有频率和振动解祸等方面来考虑悬置的减振隔振性能，对传统的悬置系统设计进行了全面总结。1990年，M.Dmie博士应用改进的Hooker一Jeeves优化方案，对悬置系统进行优化，不仅可以在橡胶悬置上适用，还可以适用在液力悬置系统。 国内学者对动力总成悬置及其NVH特性的研究起步比较晚。从1983年起，清华大学徐石安等人就开始对悬置系统进行了研究。1985年，潘旭峰等人结合DD680大客车发动机悬置参数设计问题，应用模糊集理论，通过移频、解祸，降低悬置处响应力等途径，对悬置参数进行了模糊多目标优化，获得了较为满意的综合效果。1994年，王立公等人率先在国内对液阻悬置结构进行了系统论述，阐述了各种典型液阻悬置的结构工作吉林大学工程硕士学位论文原理和性能特点及其发展趋势。2005年，清华大学吕振华教授等对汽车动力总成三点式悬置系统的设计方法进行了研究，阐述了系统弹性解耦设计的理论基础和重要性。传递函数的效率主要体现在悬置系统的好坏。而车身与车架的连接也是有橡胶隔振的，因而传递率的大小直接取决于橡胶材料以及设计的好坏。随着时代的前进，悬置系统性能越来越好，因而其传递率也越来越低。传递路径分析技术(Transfer Path Analysis,TPA)是一种基于试验的振动与噪声分析方法,它可以用于解决任何振动噪声源-传递路径-接受体的问题。TPA技术在国外已经发展了15年,现在的研究主要集中在如何提高精度与测试速度这两方面。我国汽车NVH领域应用该技术还属于刚起步阶段。13 悬置系统与传递函数的介绍 汽车发动机悬置系统是指动力总成与车架或车身之间的弹性连接系统，该系统设计的优劣直接影响汽车的振动与乘坐舒适性。近些年来，随着汽车的轻量化设计技术的推广以及平衡性较差的四缸发动机的应用，尤其是发动机前置一前驱型在轿车中的广泛应用，使得动力总成对汽车平顺性的影响越来越突出。 在受各种干扰力作用的情况下，悬置应能有效地限制其最大位移，以避免发生临近件的干涉;同时，它应具有良好的隔振作用，既要降低来自发动机的振动冲击，也要降低来自路面的振动与冲击。因此悬置系统的功能是:(1)减少由动力总成振动所引起的结构噪声，并减少声波的传递;(2)降低由动力总成振动引起的人体不舒服及疲劳;(3)防止部件的疲劳、损坏:如散热器、继电器、仪表等等;(4)限制动力总成的过大位移。总的来说，悬置具有三大功能:支撑、限位和隔振，既减小动力总成车架传递的振动，也减小路面向动力总成传递的振动。 汽车的悬置系统主要由橡胶减振块组成，橡胶减振块承受着发动机的重量，在受各种干扰力作用的情况下.应能有效地限制其最大位移，以避免发生与邻近部件的干扰，同时它应具有良好的隔振作用:既要降低来自发动机的振动与冲击，也要降低来自路面的振动与冲击。橡胶减振块的结构形式通常为压缩型、剪切型、复合型3种，如下图所示: 压缩型 剪切型 复合型其减振原理如下：单向隔振原理 下图为力传递率随频率比及阻尼比的变化情况，图中可以看到力传递率小于1的区域是隔振所需要的区域，发动机的运转需要在该区域一大于悬置系统的固有频率的倍。一般发动机的运转区间为确定的，这要求尽量减小悬置系统的固有频率，使发动机的激励远离悬置的固有频率，同时尽量较小阻尼，从而减小力传递率。 力传递率随频率比及阻尼比的变化情况 传递函数是零初始条件下线性系统响应（即输出）量的拉普拉斯变换（或z变换）与激励（即输入）量的拉普拉斯变换之比。记作G（s）=Y（s）/U（s），其中Y（s）、U（s)分别为输出量和输入量的拉普拉斯变换。本课程的函数传递指的是发动机的振动经过悬置系统传递到悬架，再由悬架经过减振系统传递到车身，最后由车身传递到人的一个过程 。如下：传递过程图考虑到这个过程比较复杂，以及本人的能力有限，因而本课程只研究前两级传递函数的效率。传递函数的一些性质如下：1、传递函数是一种数学模型，与系统的微分方程相对应。2、是系统本身的一种属性，与输入量的大小和性质无关。 3、只适用于线性定常系统。4、传递函数是单变量系统描述，外部描述。14 研究内容及实施步骤汽车振动、噪声及因其而引发的车辆乘坐舒适性问题，即NVH（Noise, Vibration & Harshness）问题，是衡量汽车产品质量的一个综合性问题。它给用户的感受最直接，越来越影响到产品的美誉度和市场占有率，因此受到各大整车制造企业和零部件企业的普遍关注。1994年Hvun Kim、Mvun-Gvn Kim等学者就车体弹性对动力总成的影响进行了研究，指出悬置系统共振频率应避开车体弹性模态共振频率和车轮不平衡而产生的车轮跳动频率，以保证汽车行驶的乘坐舒适性。 动力总成悬置系统作为汽车的一个重要子系统，其振动传递特性对汽车舒适性有很大影响。适当选择动力总成悬置系统的参数可降低汽车整车的振动和噪声水平，改善其NVH(Noise，Vibration&Harshness，声振舒适性)，同时还可以保证动力总成工作安全可靠，避免动力总成零部件及其附件的过早损坏。1.4.1 研究内容本课程研究的是悬置系统的传递率，通过激励信号以及传感器的到合适的图像，再经过数据处理及分析，从而得到一个传递率。而再通过MATLAB的处理可得到一个传递率的图像。激励系统主要包过信号源、功率放大器和激振器，常用的激励信号有正弦、随即、瞬态和周期等。当激励结构时，激励信号经功率放大器放大，推动激振器，功率放大器和激振器相匹配。常用的激励方法有激振器激励和锤击两种。此外还有阶跃释放和环境激励（如发动机自身激励或风动激励）等方法，本文激励信号采用锤击法而得到图像和数据。1.4.2 实施步骤 悬置系统的传递率主要是通过实验来得到的，通过实验进行数据的分析和处理以及MATLAB的分析而得到的。因而下面是实验的步骤：1、 选取某一车型，观察悬置系统以及车身和车架连接点。2、 整理好实验仪器，搭好实验台。3、 布置好传感器以及连接好仪器。4、 熟悉软件，开始试验，采集数据。5、 对数据进行处理，分析数据，数据不理想时，可对实验优化，重新采集数据。6、 用MATLAB对数据分析及处理。7、 得到悬置系统的传递率以及传递率图像。8、 同样方法可得到车架到车身的传递率以及发动机到车身的传递率。9、 悬置系统的传递率与车架到车身的传递率相乘与发动机到车身的传递率相互对比。10、分析误差产生的原因，提出减少误差的方法或方案。11、总结。15 研究目标及创新性 经典的传递路径分析方法是基于线性时不变振动系统的叠加原理建立起来的。当外界激励力作用于车身结构时，激励力将沿着其特定的路径，以力和运动的形式向接受点传递，而接受点的响应即是所有外界激励力分别沿各自路径传递到该点的响应分量的矢量叠加。 本文主要研究悬置系统以及车架到车身的一个二级传递率，主要是要懂得其测试的方法以及怎样减少测量误差从而提出最佳的方案，得到更接近真实的传递率。最后可以知道该悬置系统的传递率以及悬置系统的好坏，其中我们可以先一级一级的测试其传递率，而后再测试两级传递率，最后对比分析结果以及他们之间的误差是怎么造成的，从而得出结论。振动的传递路径主要是经过悬置系统传递到车架，再由车架经连接点传递给车身，忽略了其它次要的影响，从而减少了实验的复杂性，提高了实验的准确性。本文主要建立在实验基础上分析的，采用DHDAS5902_NET动态信号分析系统软件进行分析，从而更具有实际性。第二章 试验台架的准备工作以及仪器说明第二章 试验台架的准备工作以及仪器说明21 实验仪器介绍及台架搭建2.1.1 实验仪器的介绍在进行实验之前,我们首先了解一下仪器的组成以及做实验所需要工具。经老师的介绍以及自己查阅相关的资料。我们知道了所需要的工具以及仪器，下面我们来介绍一下。我们的试验车是一台江铃老款的柴油机车型（以下简称试验车），数据采集的仪器是一台上海东昊的数据采集仪器DH5902，加速度传感器共16个，力锤一个，其中力锤的头是可以互换的。有材料用铝做的，有材料用刚做的，还有材料用两种橡胶做的各一个，共四种类型。本实验中主要用铝做的，其它三种用得比较少。举升机一台，本来是要用到的，但被其它试验车占用，因而就没用。还有一台联想的笔记本电脑作为辅助实验仪器。还有试验台一套以及相机一个，其中试验台是用来摆放仪器和电脑的，相机用来拍照片的。最后还有仪器使用说明以及其它辅助工具等。现在我们来介绍一下它们的作用。试验车用来试验的，通过敲击发动机而产生的振动经过悬置系统的传递到车架，再检测车架的振动。同样敲击车架，再检测车身的振动。在这里要说明一下，由于这台试验车只有车架以及发动机等，而没有车身，如图1。因而我们找了一个重四斤左右的金属块替代车身与车架的连接点上的物体，如图2。车身与车架的连接点的橡胶如图3。数据采集仪器DH5902用来采集振动的数据，其中还要与DHDAS5902_NET动态信号分析系统软件配合使用。传感器有以下两个作用：感知被测量的变化，即敏感作用；将非电量转换为便于传输、调理、处理和显示的电量，即转换作用。加速度传感器感应敲击的加速度以及经隔振系统后的振动加速度。力锤则就是用来敲击的，是敲击物体产生振动。其中力锤上也布置传感器，用来显示敲击力的大小。电脑则就是用来分析数据和观看敲击后的振动加速度图像。相机毫无疑问就是用来拍照。图1 试验车金属块图2 金属块车架与车身连接的橡胶块图3 车身与车架连接的橡胶仪器介绍完了，现在我们开始试验的搭架。从上图中可以看到试验车是前置前驱的，发动机安装形式是V型安装，也就是我们常说的发动机总成与车身通过三点悬置来连接的。传感器的布置空间比较好布置一点。因而我们选取了一个悬置点来布置传感器，其试验布置形式如图4。采集数据的电脑力锤悬置点图4 试验布置形式我们做实验的场地在南昌大学，这里的仪器比较齐全。由于这里的设备比较多，空间比较狭窄，因而我们实验空间比较小。我们做的这个实验采用外界激励方法，而所采用的激励源就是一个带有加速度传感器的力锤。其实后面考虑到振动不明显，我们还采用榔头敲击方法，同样可适用。2.1.2 实验台架的搭建 对于实验台架的搭建，一开始我们一片茫然，根本不知从何处着手。以前也没有进行过这种类型的实验以及培训的经验，因而我们靠自己的一双手试着搭建。不过还好如果我们实在不懂，就请教老师，不过主要还是靠自己摸索着前进。老师的指点，也起到了很大的作用。刚看到实验仪器时（图5），心里一下就感觉凉了许多，都是我未接触过的仪器。仪器名称叫什么都不清楚，更不用说做实验，不过还好，并不是我想得那么复杂。很快就知道仪器的名称和作用。因而开力锤盒子传感器以及连接线采集仪器图5 实验仪器始搭建试验台和实验架。很快实验架和试验台就布置好了，接下来就是布置传感器，这个就要考虑好，怎样布置传感器的位置，才会更好的反应所测数据的准确性，也就是我们做实验尽可能减少误差，提高实验的效率，从而也为我们降低实验的复杂性。经过一番思索，我们分别对X、Y、Z三个方向各布置一个传感器，因而一个悬置点有六个传感器（图6，图7），刚开始时，由于空间太小，自己也没注意到，传感器布置错了，有两个传感器重了，而后是在做实验的时候，发现一样，后经过观察才发现的。车架与车身的传感器布置同样也是X、Y、Z方向Y 方向X方向Z方向图6 悬置系统传感器布置形式1图7 悬置系统传感器布置形式2共六个传感器（图8），而且由于没有经验，传感器的线很长（10m），因而刚开始布置时传感器线都绕在一起，还好线不是很多，因此很快的解决了。有了这次的经验，下次就会注意了。因而下次就会按着顺序放好和收好，一直不会绕在一X方向Y方向Z方向图8 车架与车身传感器布置形式起，也不会打结，没什么太大的问题了。由于有六个传感器，因而每个方向上有两个传感器。如悬置点上方X方向传感器通道为2通道，而悬置点下方X方向传感器通道为5通道，且两个传感器几乎是平行的或在一条线上，三个方向各对应通道见表1。X、Y、Z三个方向坐标图如图9。通道号 悬置坐标左前悬置点上下X52Y68Z1413表1 传感器通道对应图9 左悬置点布置坐标图在实验中我们选取了左悬置点作为实验对象。而车身与车架的传感器布置通道与上面的一样，坐标图也一样，而经过两级传递传感器通道也一样。在这里就不再列出。由于实验车在车间比较久，如果直接把传感器布置灵敏度不高，因为车上有很多灰尘和生了锈的金属块，因此我们把试验车打扫了一下，同时在布传感器的地方用砂纸打磨了一下。上面传感器的布置的地方都是经过砂纸打磨过的。当然之前我们也不是很清楚，就直接布置传感器做实验，结果数据不太明显，因此查阅相关文件，因此也就知道了。现在车的悬置系统基本都是采用V型安装，因为这样的安装方式，相比平行安装而言，有了很多的优点。诸如减少了发动机在Y轴方向以及X轴方向上的干扰，可以有效的降低悬置系统的工作状况。而且这样的安装方式也有助于汽车的平衡。台架搭好以后我们就可以开始试验了，不过在这之前我们首先介绍一下软件的使用方法。22 软件的使用方法简介我们使用的数据采集软件是上海东昊自带的软件，软件代码为DHDAS5902-NET，全称为DHDAS5902_NET动态信号分析系统。这个软件可打开多个窗口（图10）。可以将多个相干的波形放在同一个窗口中分析。这样就可以节省时间，提高效率。我们的测试采集加速度的信息的通道有16个，一开始图10 软件窗口我们使用力锤作为激励源的时候，其中第一个通道是用于连接力锤的传感器。其它的各个通道都各自负责在空间中各个方向上加速度量的测量。在进行测量之前，我们首先对各个传感器的通道进行平衡，清零，然后才能开始采集数据。如果此操作没进行，数据照样可采集，但误差会较大。因而一般都要进行此操作。2.2.1软件的使用方法试验台架准备就绪，我们可以开始进行实验，并采集相关的数据。下面先介绍软件的使用方法。A、首先我们打开电脑，开启电脑电源键，进入windows系统；B、打开桌面上的东华软件图标，进入系统软件，与此同时用网线将电脑与DHMA5902仪器连接；C、选择系统的左边界面的窗口中的设备信息，右键点击，查找设备，连接设备（图11）；D、设置软件通道参数，分析参数；E、新建文件，平衡通道，清零通道；F、开始采样。G、用力锤敲击传感器附近的金属块，观察图像，待振动加速度接近为零时，停止采样，回收数据，保存数据。H、如果数据不理想，可不保存数据，重新清零，覆盖当前项目，重新采样，敲击、停止采样，回收数据，保存数据，最后分析数据。右击查找设备，然后添加设备设备图11 设备连接和添加2.2.2数据采集前设备的调试、调整和优化由于此前我们没有对发动机悬置隔振特性试验与分析进行过测试，没有相关的经验或者培训。而且对于这试验车，获得车身，车架的一些数据是比较困难的。故而悬置系统对各个阶段的频率反映的大小我们也只能慢慢做起，一开始从测试到确定哪个阶段的频率对车身车架的贡献大开始。由于条件所限，动态测试我们未能进行，我们只对试验车进行静态测试效果。通过上海东昊DHMA5902的软件与硬件的配合我们得到了图12就是力锤通道的信号。同时在测试各个数据前，为保证每一组数据的客观性、完整性，我们对仪器进行如下的规范操作。打开帮助文档，找到快速人们那一条点击，就可以按照上面步骤来做实验。其中一条内容是这样说的：如果是进行振动测试，仅需对通道子参数中的灵敏度、量程范围、输入方式进行设置。因而我们按照要求设置（图13）。下面简单介绍图12 力锤激励下的通道信号量程范围根据实验效果自行设置，需要数据不能超过量程范围图13 软件的参数设置这款软件一些使用特点：设置好各通道的参数，其中有些参数如ICP是传感器的输入信号形式，其形式依赖于传感器的类型；量程范围根据不同的传感器，单位与量程范围不一；积分与微分是对原始数据进行相应的积分变化。因为我们的传感器是加速度传感器，所以我们使用的通道数据的单位为。如果是其他的传感器，则相应的选择不同的单位。当这些都准备好了以后，我们需要对系统参数栏的一些参数进行选取，因为我们是对发动机悬置系统的隔振特性进行分析，所以我们主要对悬置系统在100HZ以下的频率进行分析。进而对各个频率范围进行测试分析。如上图我们可以看到，我们选取的采样频率为100HZ，同时分析频率为39HZ。这主要是因为我们的采集频率与分析频率有一个大约为2.5的倍率关系。这个是由系统确定的。因为发动机的工作是一个连续的过程，我们选取的采样方式为连续采样。一切准备好了之后，就开始对通道平衡（通道平衡时，所有的传感器必须处于一个静止的状态）和清零。就开始用力锤连续敲击得到的图像（图14）。从图中可靠到图像虽没超过量程的范围。但数据也并不是很理想，主要有操作误差和实验本身的误差，操作误差主要体现在敲击的不稳定性，而实验本身误差主要体现在实验仪器的采集的灵敏度以及准确性，这个是由仪器确定的，是不能避免的。但操作误差虽然不能避免，但可以降低。而后观察加速度通道是否符合（图15），从图中可以看到加速器通道的量程范围设置小了或者敲击力量大了一点。因而我们要进行调整。进行调整后的得到的数据如图16，从图中可以看到图像还比较满意。因而我们开始采集数据。图14 力锤连续激励下的信号图15 未设置好前各个传感器通道信号图16 设置好后各个传感器通道信号23 数据采集 针对汽车运行过程中的各种工况以及各种路面状况，我们采取了如下的一些解决方法，尽可能真实完整的模拟悬置系统的实时工况。鉴于此，我们分别采用带有橡胶头的力锤以及钢制的力锤分别对发动机总成进行敲击，来获得发动机在200HZ，100HZ，50HZ，20HZ，10HZ的工作条件下悬置上下布置传感器的相关数据。图17是我们在10HZ所采集的某通道的数据，从图上我们可以看出其加速度很小，因而我们可以我们就忽略掉橡胶的低频激励作用等到以后我们做动态试验的时候对路面激励的低频做一个介绍说明。图17 用橡胶锤头作为激励源获得的图像 同时由于研究汽车的NVH特性的主要目的是为研究汽车的乘坐舒适性，而经过相关资料我们可以知道，人体能明显感觉到不舒适的频率是在10HZ以下。那么在我们做相关的工作的时候，就会倾向于去研究发动机在启动时以及加速时人体对NVH的反应以及要求。所以在测试的时候，我们就选定在100HZ以及100HZ以下的频率进行分析。这样既可以减少我们的工作量，获得数据也比较具有共性，有说服力。而且经过我们多次的试验的操作以及观察，当采样频率在100HZ时，发动机实况工作条件下的振动波形最好，而且在100HZ条件下获得的波形失真较少。 因而下面主要对采用频率100HZ的图像进行分析。 首先我们采集敲击发动机振动经过悬置系统的传递率，经过多次的试验我们选取了一组比较好的数据（图18），同样在车身与车架之间的传递选取了比较好的数据（图19），最后就是一个两级传递的数据，同样也选取了比较好的一组数据（图20）。根据这些图像可进行数据分析，还可以把这些图像转化为Word，Excel等文件，而后再进行数据分析。图18 经悬置点传递的图像图19 车架与车身传递的图像图20 二级传递图像24 本章小结本章主要内容是搭好试验台，连接好仪器，熟悉一下软件的操作，然后进行实验。在实验过程中，尽量减少误差，保持数据的准确性。如果数据不太理想，可对实验或操作进行优化，尽量获得较理想的数据，或者多做几次试验，选取比较好的数据进行数据处理和分析35第三章 发动机悬置系统传递数据处理分析与验证第三章 发动机悬置系统传递数据处理分析与验证31 实验数据的处理首先我们要对获得的数据进行打开操作。并获得该数据的通道信息，灵敏度，积分，采集频率，分析频率，采样方式等多种数据的属性。同时我们可以看到该数据的文件格式为dap（图21）。图21 采集的数据鉴于该软件的数学功能的局限性，由于该软件还可以转换为MATLAB文件,因此我们对数据进行导出转换为MATLAB文件。通过MATLAB数学软件进行更为透彻的分析，同时在后面的分析中，我们也用到了MATLAB软件。32 实验数据的分析3.2.1时域分析时域分析就是将所得的响应时间历程信号直接进行识别。下面开始求出它们的均值与均方根值。首先对悬置点求出X方向上的传递率。X方向上的通道为2、5通道，数据如图22。(a) 通道5的数据(b) 通道2的数据图22 道2、5的数据界面 从上图中我们可以看到左上角有个小窗口，里面标注的是该图像数据采集点的峰值与相对应的时间坐标，这里我们选取的是1.9s到7.0s数据峰值分析，对峰值进行一个求均值与均方根值。而通过上下通道数值的比较来确定该悬置性能的优劣，并且进一步分析该悬置系统的传递函数与传递路径：通道5的均值= 公式1通道5的均方根值= 公式2通道2的均值= 公式3通道2的均方根值= 公式4X方向上传递率= 0.4645 公式5 同样对悬置点求出Y、Z方向上的传递率。Z方向上的通道为13、14通道，数据如图23。(a) 通14的数据(b) 通道13的数据图23 道13、14的数据界面通道14的均值= 公式6通道14的均方根值= 公式7通道13的均值= 公式8通道13的均方根值= 公式9Z方向上传递率= 0.6977 公式10 同样可以求出Z方向的传递率以及车架至车身的X、Y、Z三个方向传递率，就不再一一列出来。直接把各相对应的通道号的均值、均方根值、传递率一一列举如下：Y方向上的数据处理通道6的均值=0.35通道6均方根值=0.3564通道8的均值=0.08通道8均方根值=0.0922Y方向上传递率= 0.2634车身与车架的传递率通道5的均值=0.33通道5均方根值=0.3755通道2的均值=0.1通道2均方根值=0.1X方向上传递率= 0.2663通道6的均值=0.4通道6均方根值=0.4050通道8的均值=0.11通道8均方根值=0.1212Y方向上传递率= 0.2993通道14的均值=0.5通道14均方根值=0.4848通道13的均值=0.14通道13均方根值=0.1483Z方向上传递率= 0.3059为了更清楚的看到，我们把它们做成一个表格（表2）。通道号传递率悬置点X0.4645悬置点Y0.2634悬置点Z0.6977车身与车架连接点X0.2663车身与车架连接点Y0.2993车身与车架连接点Z0.3059表2 传递率表 从表中可以看到悬置点传递率比较高，可能是该试验车年代已久，悬置点功能开始下降。我们还可以用MATLAB对其进行分析，求出它们的传递率（图24）。（a）悬置点X方向传递率（b）悬置点Y方向传递率（c）悬置点Y方向传递率图24 悬置点各个方向传递率同样可以做出车架与车身连接点的各个传递率图形，这里就不再分析。同样采用上面的方法，还有求出10HZ、20HZ、50HZ等不同采样频率下的传递率以及波形，在这里也同样不在分析。上面我们都是时域分析，下面我们进行频域分析。3.2.2频域分析所谓频域分析就是认为各个方向传递率相互的影响不大，则可近似认为某方向传递率是一个纯传递率。打开我们所用的DHDAS5902-NET动态信号采集分析软件，并打开一个之前获取的数据。在菜单栏中找到分析，选取频谱分析。这个时候我们可以看到界面开始进行转变，但此时并没有对数据进行处理。这只是一个预处理。紧接着，我们找到工具栏中的新建窗口。新建好窗口以后，我们对要处理的通道数据进行选取。右键点击信号选择，得到如下图：我们可以看到有多种信号进行选择。我们选取频谱信号即FFT信号（对数据进行傅里叶变换，得到频域图像），下面是它们的对比（图25）。同样其它也可以这样对比分析，这里不再详述。（a）频域分析(b) 时域分析图25 时域信号与频域信号的对比 由于该软件自带的数学功能并不能满足我实际的数据处理需要，所以我在此使用了MATLAB数学软件进行辅助。获得试验需要的数据。33 实验验证 从上面我们得到了每一级的传递率，下面我们经过试验同样可得到一个二级传递率，即从发动机的振动经过悬置传递到车架，再由车架经车身与车架的连接点传递到车身的一个传递率。采用同样的分析方法。通道5的均值=0.38通道5均方根值=0.3847通道2的均值=0.13通道2均方根值=0.1378X方向上传递率= 0.3557通道6的均值=0.25通道6均方根值=0.2550通道8的均值=0.08通道8均方根值=0.0821Y方向上传递率= 0.3220通道14的均值=0.71通道14均方根值=0.7918通道13的均值=0.23通道13均方根值=0.2345Z方向上传递率= 0.2962同样列出一个表格（表3）：通道号试验传递率理论传递率二级传递X0.35570.1237二级传递Y0.32200.0788二级传递Z0.29620.2134表3 二级传递率 从上面数据显示他们之间存在一个系数，而且在不同方向上系数不相同。其实还可以把三个方向传递率整合为一个传递率，则悬置点传递率为0.4752,而车身与车架连接点传递率为0.2905，而做试验的二级传递率为0.3246。这样也可知道它们之间存在一个系数。这个系数可能跟车架的结构以及材料有关。同样我们还可以用MATLAB 软件处理，如图26。（a）X方向传递率 （b）Y方向传递率（c）Z方向传递率图26 X、Y、Z三个方向的传递率得到上面的图像首先把DHDAS5902-NET的数据转化为MATLAB文件，然后导入到MATLAB软件中，得到一些数据，其中一个名称为Data的数据，因而可以进行编程。其编程程序如下：a=abs(Data);b= abs(Data);c=a./b;a=abs(Data);b= abs(Data);d=a./b;e=c.*d;plot(e);grid on因此就形成了上面的图像。34 本章小结本章主要进行数据的分析和处理，用到时域分析方法及即频域分析方法，得到了传递率，同时还采用了MATLAB软件进行编程和绘图，得到了一些传递率图像，最后通过实验来验证和对比传递率，从而得到它们之间的相互关系。进而得到一些结论。第四章 全文总结第四章 全文总结41研究工作总结本文采用数据采集仪器DH5902和DHDAS5902-NET 软件进行数据采集和分析，得到悬置点的各个方向上的传递率。同时利用MATLAB软件进一步对数据进行分析，从而得到一些传递率数据以及图像。本文的关键在于实验，实验的好坏直接影响到所得到的结论。而试验的好坏就在于实验的操作、实验的方法以及实验仪器的准确性，因为这些都影响着数据的准确性。因而一个好的试验方法以及熟练的实验操作为数据的真实性提供了基础。本文的实验方法以及实验操作都是经老师的多次实践中得来的，因而比较准确。通过本文的研究，大概懂得了振动传递的路径以及悬置系统的设计，深刻的认识到了悬置系统工作的特点，熟悉了悬置系统的工作环境以及车身车架的连接状况。同时还懂得了DHDAS5902-NET 软件和MATLAB软件的基本操作。而且还得到了发动机的振动经悬置到车架，车架经连接点到车身的一个大概传递的关系。42创新点本文采用DHDAS5902-NET 软件进行数据采集，然后采用理论计算，最后再通过实验验证它们之间的相互关系。而且本文除了采用DHDAS5902-NET 软件进行数据以及图像的分析，还有效的配合MATLAB软件进行数据与图像的分析，从而更进一步的分析了传递率。而且本文采用图像与数据相结合的方法，从而更好的说明问题。同时本文还有效的采用了频域分析方法与时域分析方法。最后本文得到了一个二级传递的关系。43进一步研究工作建议虽然本文的实验方法比较成熟，但由于本人对这个实验则属于刚刚接触阶段，而且由于时间以及设备的有限，因而上面的实验数据多少有不足之处。而且本人对传感器布置的合理性也有待于提高，并且在这个实验中，用一个金属块替代车身的一个连接点也需要改进。本文的数据采集只是用到了一个悬置点，其实可以换用另一个悬置点采集数据，然后再进行分析，看看是否是同样的关系。当然后由于本人对DHDAS5902-NET 软件和MATLAB软件属于初接触阶段，数据以及图像未能更好的处理。最后本文也未考虑悬置系统的解耦性，如果它们不解耦，对数据有一定的影响性，因而这方面也要考虑一下。参考文献（references）参考文献（references）1 韩旭，郭永进，管西强，朱平，林忠钦. 动力总成引起的轿车乘员室结构噪声传递路径分析与控制J.机械强度. 2009 （31），537-5422杨明亮，丁渭平，王延克. 基于LMS Test. Lab的车内声振传递路径分析J. 西南交通大学机械工程学院汽车工程研究所论文. 20063 Chris V K, Chunck Van K, W