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动力总成路谱信号的振动量级及能量统计

2018-07-17 09:47:31·  来源：易萌森戈CAE工作室  
　
道路试验是汽车开发过程中不可或缺的重要阶段，它包括在高速公路、乡村道路、城市道路以及各种特殊路面上的测试，是一种检验汽车性能的有效手段。近年来，为了提高道路试验效率，室内道路模拟试验技术在汽车工程界受到越来越多的关注。许多学者已在轿车和轻型汽车的室内道路模拟试验方面开展了相关研究[1-3],但有关重型汽车及其零部件的室内道路模拟试验研究较少。
道路试验是汽车开发过程中不可或缺的重要阶段，它包括在高速公路、乡村道路、城市道路以及各种特殊路面上的测试，是一种检验汽车性能的有效手段。近年来，为了提高道路试验效率，室内道路模拟试验技术在汽车工程界受到越来越多的关注。许多学者已在轿车和轻型汽车的室内道路模拟试验方面开展了相关研究[1-3],但有关重型汽车及其零部件的室内道路模拟试验研究较少。

在实验室内开展动力总成道路模拟试验可以考核动力总成（发动机+变速器）在各种道路振动信号条件下（基于时间历程的振动激励信号）相关部件的可靠性，是常规道路试验的有效补充。实车道路路谱采集是进行室内道路模拟试验的基础，其目的是为了得到汽车在实际道路行驶中所受到的载荷（应变、加速度、力等）信息。

2路谱信号统计
路谱采集完毕后，信号不能马上用于迭代，需要对路谱信号进行量级统计和PSD谱分析，振动量级和PSD谱对计算振动台的推力和预估各方向振动能量的频域分布有重要意义。

2.1 振动量级统计
试车场路况有多种特征路面组成，实车道路路谱采集试验一般会进行多次测量，过滤掉因换挡等操作造成的信号突变，整理出一组数据代表实际路面的道路谱，进行后续的信号处理。信号选取完毕后，需要对每一测点测得的信号进行幅值统计，以获得这一测点各组信号的平均值、方差、最大值、最小值等统计特性。图1-图5为某试车场主要特征路面实车道路路谱采集的六个测点的振动信号统计参数。这些参数的统计信息反应了动力总成在不同特征路面受到的载荷（本次试验为加速度）的振动量级，根据这些统计特性在以后的路谱采集试验中可以有效的排除异常信号，选取最佳代表信号，也可以避免因未知振动量级而造成的传感器选择失误。





2.2信号能量统计
实车道路路谱采集得到的路谱信号是平稳随机过程，经过处理后得到不同路段的PSD（功率谱密度）图。PSD图清楚的反映了路谱信号的振动能量分布，以搓板路六个测点的加速度PSD图为例，如图6所示，搓板路的振动能量主要集中在12Hz附近；从幅值可以看出搓板路的加速度能量主要集中在Z方向，X、Y方向的能量较弱。这些信息对于今后开展室内道路模拟试验具有重要的参考价值。





通过对整车实测路谱信号的统计，得到了重型汽车行驶在不同特征路段时变速器的振动量级及能量分布，是开展重型汽车动力总成室内道路模拟试验的重要参数依据。

参考文献：
[1]李孟良，聂彦鑫等.汽车道路谱标准现状与趋势研究[J]，公路，2009，(11).
[2]耿永生．整车道路模拟试验控制技术[J]．自动化应用，2011(3)：28-31．
[3]易明，台架模拟轿车车头子系统道路载荷谱的方法研究，同济大学博士学位论文，2003.



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