姜维春

摘 要：振动和噪声参数是判断汽车车桥主减速器性能两个重要指标，文章提出采用压电式加速度传感器和噪声声级计对车桥主减速器振动信号和噪音信号进行采集，并利用信号分析技术和智能方法，提炼出车桥主减特征信号，进而实现车桥主减速器运动品质的检测，文章所研制的检测系统对于生产实践有重要的指导价值。

关键词：振动;噪声;检测

中图分类号：U463.218+.2  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）14-57-03

Abstract： Vibration and noise parameters are two important indicators for judging the performance of the main axle reducer of the vehicle axle. Reduce the characteristic signal， and then realize the detection of the movement quality of the axle main reducer. The detection system developed by the article has important guiding value for production practice.

Keywords： Vibration; Noise; Detection

CLC NO.： U463.218+.2  Document Code： A  Article ID： 1671-7988 （2020） 14-57-03

前言

在汽車制造业中，对车桥主减速器性能进行研究是系统化、科学化制造的重点。判断汽车车桥主减速器性能有两个非常重要的指标：振动和噪声参数。采用压电式加速度传感器和噪声声级计采集车桥主减速器振动和噪音信号，并利用信号分析技术和方法，提炼出车桥主减特征信号，从而进一步测试车桥主减速器运转质量。结合实验数据协同制定在线检测标准，并对车桥主减速器进行在线的合格与否的判定，这种方法比传统的人工诊断更加可靠、快速、安全和稳定，在汽车制造中合理运用，相信必将给企业带来巨大的经济效益。

1 基本原理

电动车桥主减速器性能测试系统，即振动和噪音测试系统通过变频调速电动机以一定的转速传递动力给被测试车桥主减速器，带动车桥主减速器旋转，测试系统通过数据采集装置、转矩转速测量仪、转矩转速传感器将车桥主减速器的实际转速和扭矩进行实时数据采集和处理，系统通过制动装置为被测车桥减速器施加负荷，负荷的大小可根据试验方法通过程序设定，通过数字噪声传感器和振动噪声测量仪对被测试车桥减速器进行运转振动和噪声检测。

2 技术指标

输入功率：7.5KW

检测转矩：300N.m

额定转速：0-3000转/分（交流变频调速）

阻力矩：5KW（单侧、无级可调）

试验方向：正、反向任意

噪音测量范围：0～120dB（数字噪音测试）

3 系统结构搭建

测试系统整体结构如图1所示。电动车桥主减速器性能测试系统主要是由变频调速电机、制动装置、数字噪声测量传感器、振动传感器、气动滑台、传动装置、控制系统、车桥减速器定位装置、振动及噪音测试分析系统和相应的数据采集装置、转矩转速传感器、PLC及应用软件等组成，测试系统软件是整套测试系统的灵魂。

4 系统设计

4.1 系统硬件设计

系统硬件设计是整个系统必不可少的部分，此部分的主要作用在于对检测设备的控制、数据的采集，并及时向工业控制计算机发送相关数据，实现在X和Y方向上振动的双通道检测，只有检测结果均合格后才可判定工件合格。

系统硬件主要包括：控制柜、PLC及控制电路、工控机、调理仪、压电式加速度传感器、数据采集卡及外部设备等，系统测点布置表1所示。

4.2 系统软件开发

检测系统主要功能实现对车桥主减速器运转时振动和噪声的信号拾取、数据采集和在线质量检测，当被检测产品出现工作故障后及时报警，并具有动态信号分析功能，该软件设计框架主要包括数据采集、存储、数据通讯、信号分析及故障诊断等。

数据采集与存储用于采集车桥主减产品物理表征信号（包括振动、噪声、转速等）数据预处理和保存;数据通讯支持网络访问，自动数据同步;信号分析与故障诊断软件提供状态报警、信号趋势分析，振动信号时域和频域分析，数据信息查询、故障诊断功能。

软件系统对采集到的数据进行实时存储、分析、阶段统计并对汽车主减速器总成实时评判，主要包括用户管理模块、状态监测模块、数据管理模块、检测模块及帮助五大模块。各个模块的主要功能分析如下：

（1）用户管理模块：主要包括用户登录、密码设置等功能;（2）状态检测模块：正、反转检测、合格是否显示、计数显示;（3）数据管理模块：包括查看历史数据、打印、删除等操作;（4）检测模块：参数设置模块包括产品批次号、齿轮型号等，标准设置模块是评判产品是否符合标准指标的设置;（5）帮助模块：包括系统介绍、操作指南、数据分析等功能。系统软件结构及功能如图2所示。

5 检测分析过程

检测系统完成初步设计后能够更加快捷方便地实现在线检测，主要操作步骤包括：自动工作、信息输入及参数设置。具体过程如下：

（1）自动工作：点击按钮→跳出信息输入对话框（包括：齿轮车型、齿轮厂家、齿轮批次号、齿数比、员工编号）→点击OK按扭（包括取消）→自动进入图3界面。

（2）信息输入：点击按钮→跳出信息输入对话框，重新输入信息（包括：齿轮车型，齿轮厂家，齿轮批次号，齿数比，员工编号）→点击OK按扭→重进进入图3界面，信息改变。

（3）参数设置：点击按钮→弹出帐号及密码输入框（可以修改帐号及密码）→设置参数（正转标准，反转标准，延迟时间，检测时间）→点击OK按扭→重新进入图4界面，标准改变→动态曲线显示栏自动生成“检测标准线”。

6 系统检测功能

虽然检测系统可以在线判定车桥主减速器合格与否，但如果需要进一步对不合格产品进行具体地故障诊断，需要由专业技术人员进行判定。具体可以根据波形图与频域图从时域、频域两方面进行分析：

6.1 进行时域分析

时域分析，时域（时间域）——自变量是时间，即横轴表示时间，纵轴表示信号的变化。其动态信号x（t）是描述信号在不同时刻取值的函数。进而可以得到时间与车桥振动之间的关系，即信号的波形图。

6.2 进行频域分析

频域分析，频域（频率域）——自变量是频率，即横轴用来表示频率，纵轴表示该频率信号的幅度，也就是频谱图。频谱图描述了信号的频率与该频率信号振动幅度的关系。利用频谱图可以清楚地看出在检测时某一个具体频率下对应的振动幅值，有利于分析引起车桥主减速器振动的各种频率成份，根据频域图可以看出在某一个具体频率段，出现振动的最大值或标准值。

7 结语

通过该检测系统在车桥主减速器总成装配线上的应用，对主减速器总成在线判定质量是否合格，实现数据化控制作业，能有效对汽车主减速器噪音、振动情况实时监控，并通过各个功能板块协同运作，有效监控车桥主减速器性能的一致性，保证检测数据可追溯性，且结构简单，使用方便。经过一段时间的应用，结果显示，该系统能有效剔除不合格的产品，由此保证产品的装配质量。客户对产品质量反馈良好。相信随着该检测系统的进一步推广，将会对企业生产带来更大的经济价值。

参考文献

[1] 李桂华.振动测试技术[J].大连工学院，1987.3.

[2] 张福学.实用传感器手册[M].电子工业出版社，1988.2.

[3] 机电一体化技术手册编委会编.机电一体化技术手册[M].北京机械工业出版社，1999.9.