LMS QTV通道在变速箱rattle测试中的应用
基于LMS Test.Lab阶次分析的变速器 啸叫识别和噪声优化
交通科技与管理39技术与应用0 引言 齿轮敲击一般发生在轻载或空载条件下，由于变速器输入端扭矩波动引起的非承载齿轮啮合冲击所产生，与传动路径上各零件的配合间隙和齿轮的精度有重要关系；齿轮啸叫一般发生在加载条件下，也有少部分发生在滑行条件下，是由承载齿轮啮合过程中的传递误差所决定的[1]。
其特点是具有明显的阶次特征，与齿数等相关。
本文将以某10挡变速器优化其8挡啸叫噪声为例，详细介绍利用LMS b 对噪声时域信号进行阶次分析，确定啸叫噪声最大贡献源，从改变齿轮宏观参数着手优化变速器振动噪声。
1 阶次Order 研究齿轮啮合振动噪声，离不开阶次。
当齿轮处于运转状态时，旋转本身就是一种激励，齿轮会对其产生响应（振动和噪声）。
阶次就是相对于参考轴每转一圈，目标旋转部件啮合振动响应发生的事件次数。
阶次是齿轮系统固有属性的一种描述方式，跟外界的激励无关。
此时引入两种阶次概念，一种是旋转阶次，另一种是啮合阶次[2]。
旋转阶次是针对旋转轴来讲的，而啮合阶次是针对齿轮来讲的。
以某10挡变速器为例，8挡参与动力传递的齿轮/轴结构示意如图1所示，那么对于一款变速器来说，一般将其输入轴（主轴）设置为参考轴，且设定一轴的旋转阶次为1，其它齿轮/轴相关阶次信息如表1所示。
图1 变速器8挡传动结构表1 变速器8挡阶次数据常啮合8挡主轴常啮合齿轮齿数2432中间轴齿轮齿数2827轴旋转阶次10.857齿轮啮合阶次2423.139 从上述数据不难看出，齿轮的啮合阶次是针对主动齿轮来说的，轴的旋转阶次和参与啮合的主/被动齿轮齿数均相关。
2 噪声信号采集和阶次分析 客户反馈变速器处于8挡，发动机转速在1 300 rpm~1 700 rpm 时，从驾驶室里面能听到明显的“呜呜”声，客户初步判断异响来自于变速器。
为了查找准确的异响声源，采用西门子LMS SCADAS XS 便携式数据采集器，对客户反馈的工况进行噪声时域信号采集。
声传感器分别位于驾驶员座椅右耳侧以及变速器壳体侧方。
LMSTestLab在整车路面载荷提取中的运用
LMS Test Lab在整车路面载荷提取中的运用作者：严辉康润程摘要：本文采用LMS Test Lab多参考点处理方法，结合主分量分析(PCA)将多参考问题转换为单参考问题，然后建立了路面噪声的结构传递路径分析模型，通过逆矩阵方法来获取路面载荷激励力。
1 前言随着汽车产业的迅猛发展，汽车的乘坐舒适性能如噪声和振动常常成为区分汽车好坏最为直接的重要因素之一。
乘用车低频噪声问题一直是目前设计和控制的难点，路面噪声通常可以分为两类，一是轮胎与路面相互作用直接辐射进车内的噪声，称为直接路面噪声；二是由于路面激励，通过悬架系统引起车身振动而产生的结构辐射噪声，称为间接路面噪声。
由路面激励引起的结构噪声已成为现代汽车日益关注的焦点。
汽车受路面激励力的作用，通过不同的传递路径引起车身结构的振动，从而向车内辐射大量噪声。
为了有效的控制和分析路面噪声，通常需要进行路面噪声传递路径分析，可以通过传递路径试验分析，也可以通过CAE仿真分析，以确定每条路径对目标点（车内噪声）的贡献量，从而为汽车低噪声产品设计和控制提供强有力的指导方案。
目前CAE仿真已成为解决NVH最为便利和快捷的分析方法，为了确保分析结果的准确度，在进行CAE仿真过程中，需尽可能的采用与实际相近的输入条件。
通常需要结合试验测量分析方法来获取激励力，从而保证输入条件的真实性。
针对轮胎噪声仿真分析，通常需要悬架与车身接点处的激励力，加载于整车有限元分析模型，进行结构噪声分析。
2 基本思想通常进行路面载荷提取的试验及求取流程如下图所示：图1 路面载荷提取流程图对于路面激励引起的结构噪声，系统结构有多个相关的激励源，通常需要多个参考信号。
对于这种耦合问题，需要通过主分量分析(PCA)将多参考问题转换为单参考问题，即解耦后进行单独分析。
通常采用奇异值分解对工况数据进行主分量分析，将多个相关的耦合问题转化为一个和几个相互独立的问题。
在对试验工况数据进行主分量分析后，可以建立传递路径分析模型，在分析模型中提取激励力。
LMSTest.Lab在变速器NVH改进中的应用
b在变速器NVH改进中的应用洪文波; 康海波; 张志杰【期刊名称】《《汽车实用技术》》【年(卷),期】2019(000)015【总页数】4页(P38-41)【关键词】变速器; 扭振; NVH; 敲击; 啸叫【作者】洪文波; 康海波; 张志杰【作者单位】安徽江淮汽车集团股份有限公司安徽合肥 230601【正文语种】中文【中图分类】TU1121 概述随着汽车工业的迅速发展以及产品零部件开发水平的快速提升,汽车厂商和客户对汽车整车性能的要求变得越来越高,而NVH 性能作为整车性能的重要指标之一,备受汽车厂商和客户的密切关注，且排放和轻量化的需求，发动机的升功率和扭矩也越来越高，这导致变速箱的NVH 问题成为一个重要的问题；本文以某款MPV 车型为例，介绍运用b 软件对变速器NVH 问题进行测试分析，并根据测试结果，查明故障的激励源及传递路径，结合经验积累并提出可行的优化方案。
2 变速器NVH 问题分类变速器噪声主要为：啸叫声、敲击噪声、同步器结合噪声及轴承噪声。
啸叫声是为带负荷齿轮的弹性形变产生的啮合噪声，其特征为窄带谱，频率随转速变化而变化，主要通过优化齿轮的公差，齿轮加工质量和齿形来解决，优化齿轮和轴系受载变形、轴承装配精度、提高壳体模态，减小传递路径等也是解决变速器啸叫的重要途径；敲击噪声原理为主轴的转速波动和空转齿轮之间的冲击，其特征为宽频带噪声，出现在低转速区间，其解决方案为主要为改变激励、控制齿轮间隙、齿轮布置和齿数、惯性矩、齿轮材料、油粘度来解决；同步器结合噪声是被选择齿轮结合时的刮擦声，其特征为同步器功能的损坏，同步器结合前部件间存在速度差，白噪声频谱；轴承噪声是指运行时轴承产生的噪声，特别轴承损坏时。
本文主要讲解某款纵置MPV 在开发过程中遇到的变速器NVH 问题及运用b 解决和验证过程。
3 测试方法及软件介绍3.1 主观评价概述该款MPV 车型在主观评价中发现主要五个问题：（1）加速和滑行存在明显啸叫声；（2）加速工况低速时有类似变速器敲击声；（3）滑行工况有类似变速器敲击哒哒声；（4）怠速工况有类似敲击声；（5）一挡升二挡有冲击现象。
应用LMS测试系统进行整车道路模拟疲劳耐久试验载荷谱研究
应用LMS测试系统进行整车道路模拟疲劳耐久试验载荷谱研究1 前言道路模拟试验是一种室内试验技术，随着随机理论、控制技术和计算机的发展，整车道路模拟试验设备也日趋完善，是考察车辆道路可靠性试验的重要手段之一，且具有试验周期短、重复性和可控性好、不受天气限制等优点，能够满足各种波形再现振动试验，是汽车开发的一项重要技术[1]。
室内道路模拟试验的主要原理是：根据用户实际道路和试验场道路对车辆的等效损伤，选择合适的试验场路面，采集汽车轴头或者车身加速度等响应信号，将采集的信号进行编辑处理，获得合适的载荷谱原始信号；运用远程控制技术，将载荷谱原始响应信号作为期望信号，利用控制软件设置白噪声驱动信号，计算出台架的频率响应函数；由采集的原始信号，经过迭代，最终求出与路面激励等效的驱动信号；最后分析原始响应信号与试验台架得出的响应信号损伤比较，从而得到试验场道路最终循环次数，将驱动信号输入，进行整车疲劳耐久试验[2]。
近年来，对乘用车道路模拟强化坏路研究相对较少，且不同的设备的技术性能都有着较大的差别，试验准备要求较高，对于试验过程中的一些问题缺乏经验。
本文详细说明了试验准备的要求；应用LMS系统中的Xpress进行路谱的采集，并介绍运用Tecware编辑和处理原始信号的技巧方法及原则；并且在迭代完毕后对载荷谱原始信号与台架目标响应信号进行损伤对比，确定最终的试验循环次数。
2载荷谱的采集要进行台架试验首选要进行载荷谱的采集，实验台为四通道道路模拟试验台，因此需要采集汽车轴头位置处的加速度信号，以轴头对应的车身的侧位置作为过程辅助参考点，如图1、2所示：图1左前轴头加速度传感器安装位置图2车身加速度传感器安装位置传感器的安装原则是不论在车身还是在车轮上，传感器尽量布置在汽车的刚体位置，能够准确反映路面不平度；传感器的测量方向要尽量与车轮或车身的振动方向保持一致；确保传感器固定牢固，传感器及传感器走线不与车辆各部位产生干涉；对各传感器布置位置进行拍照，以便与台架试验时传感器保持一致[3]。
(完整版)LMS模态测试使用说明
模态测试流程：
1.建模，每个节点对应三个方向；
2.连接激振器输入端和输出端；
3.
建模界面，注意运用局部坐标系。
点的建模
线的建模面的建模
通道设置，用Insert 按钮可将模型中的节点名拷贝靠通道名中，注意通道名的固定格式（用冒号）
•改窗口用于设置激励参数octave-倍频程burst ramp time-触发斜坡时间
•电压设为1V。
采用白噪声激励。
激励带宽会随着相对频率范围的变化而变化；burst ramp time 的意思是避免刚性冲击，但也斜坡时间也不能太长，以防采集已完成，而激励还没有起效。
改窗口用于观察两个激励信号和某一采集通道的信号，图形区三根曲线，两高一低为正常状况，高的两根为激振器力传感器信号，低的一根为某一采集通道的信号，可注意检查各通道，确保信号正确。
如果一高两抵，说明其中一个激振器没起到激振作用，反而被另一激振器激励。
点击右边的Use Scope setings可以将在scope中的参数设定导过来。
Number of average 每一批测量激振的次数。
激振一次一般2、3秒，20此激振就用5、60秒。
改变测点测下一批数据。
Messure coherence-测量相干系数相干系数不能始终与1保持一定的距离，否则说明有其它未知激励源。
此窗口是测试用窗口。
模态分析选择ALL，就会对所有run测量结果进行模态分析。
Modal validation-模态确认模态显示在该窗口
Stabilization-稳定性振型显示窗口。
LMS帮助Moventas提高测试效率并缩短风机齿轮箱的开发周期
LMS帮助Moventas提高测试效率并缩短风机齿轮箱的开发周期Moventas公司是世界领先的风力涡轮发电机齿轮箱制造商。
随着能源价格的不断攀升，人们对可替代能源的需求急速增长。
去年，公司的营业额增长了40%。
根据世界风能协会的统计，在过去的十年里，全球新增装机容量增长了10倍，仅去年就增长了25%。
该协会预测，目前全球的风力发电机厂的装机容量是740亿瓦，到2010年将增长两倍多，达到160亿瓦风能市场的蓬勃发展对风力发电机，特别是大型和超大型风机的需求快速增长。
但是，随着风机设计越来越复杂，以及对风机长期承受恶劣天气条件的可靠性要求越来越严格，提高开发速度成为一项棘手的任务。
客户预订的每台风力发电机都需要进行大量的试验才能解决这些问题。
Moventas公司研发和试验部经理JariToikkanen认识到，在过去的五年内，振动噪声试验的数量增长了三倍，但许多项目所限定的开发时间却维持不变。
“风力发电机的供应商们除了将更多的精力投入到开发中，还需进行更多的振动试验，以及在更多的细节上测试风机的性能，”Toikkanen说。
“试验的主要目的是提高产品的可靠性，使生产出的风机能够满足那些严格的法规要求，例如美国的AGMA（美国齿轮制造协会）标准和欧洲的ISO标准。
”研究齿轮箱的共振问题他指出研究振动问题要特别关注风力发电机巨大的齿轮箱，风机齿轮箱通常是行星齿轮和斜齿轮的混合结构，将低速转子的速度提高100倍，驱动发电机发电。
另一个值得关注的主要部件是连接齿轮箱和风机框架结构的力臂。
Moventas公司制造的3兆瓦风机样机，齿轮箱重达30吨，直径长达2米，高2.5米。
其连接的力臂有4米宽，0.5米厚，重达5吨。
工程师进行大量的模态激励试验，以确保风机周围结构的激励频率或者齿轮啮合频率不会引起这些部件的共振，从而避免引起风机框架、叶片、驱动轴和风塔等结构存在潜在的破坏性振动现象。
通常，试验的目标是避免力臂80Hz至250Hz的模态频率，以及外壳400Hz至800Hz的模态频率。
变速箱过滤器压力降流量脉冲试验系统及功能测试
摘要：随着汽车工业的逐步发展以及人们对家用轿车驾驶便捷性要求的不断提高，自动挡汽车逐步取代了手动挡汽车，变速箱过滤器作为自动挡变速箱齿轮油的重要过滤元件，直接影响着整个变速箱的使用寿命。
基于此，设计了一种合理、高效、准确的变速箱过滤器检测方法，并根据该方法研制出了科学的检测设备，以便顺利开展变速箱过滤器的压力降流量脉冲试验系统与功能测试。
关键词：变速箱；过滤器；功能测试0 引言据不完全统计，2018年上半年，国内大概有20家老牌滤清器企业投入到变速箱过滤器的研发和生产行业中。
由于国内对变速箱过滤器技术的研发及其相关标准尚属空白，使得我们对变速箱过滤器的检测无从下手。
我们只能通过借鉴国外先进的变速箱过滤器生产企业的相关技术规范，结合多年积累的检验经验，设计出了一种合理、高效、准确的检测方法，并根据该方法研制出了科学的检测设备，顺利开展了有关变速箱过滤器的压力降流量脉冲试验系统与功能测试。
1 试验案例1.1 试验目的基于大量的基础试验和国外先进企业的方法，采用科学、精密的检测设备，开展变速箱过滤器压力降流量脉冲试验系统与功能测试。
1.2 试验设备变速箱过滤器流量性能试验台。
1.2.1 变速箱过滤器流量性能试验台简介变速箱过滤器流量性能试验台采用工控机工业显示器的控制方式，界面由程序工程师编写，用户可以根据实际情况选择对应的试验步骤和功能，设定相应的试验参数后点击试验开始即可进行测试，可显示压力、流量、温度等当前工况参数以及各类安全保护措施的具体情况。
系统动力源为三螺杆泵，温度传感器、压力传感器采用知名品牌。
整机系统具有极高的自动化程度、准确性及可靠性，类似产品已经成功应用于各类测试行业多年，如航空航天、军工兵器、船舶、核工业、汽车零部件检测等诸多行业，其性能稳定性均得到了良好印证。
本机为自动化设备，按照设备功能可分为介质循环系统、高低温热交换系统、测量系统、滤芯旁通阀单元、控制系统。
负压变速箱过滤器系统高低温流阻试验采用独立的循环系统，试件通过柔性可弯折油管与泵组相连，试件插入至液面以下规定距离，距离的高低通过管长度调节，绝压传感器安装在液面之上，测量试件管路产生的负压，经过三螺杆泵组，通过螺杆流量计返回至油箱，从油箱锥形底部回油，回油口方向向上，出口有扩散口，防止对试件造成冲击；系统管路并联介质过滤系统，采用高压管路过滤器作为介质过滤器，过滤精度5μm，介质油箱采用外部机组换热的形式进行冷热交换，采用外部油冷机组作为介质温度控制工作单元。
基于LMS.Test.Lab某车型变速箱噪声的实验分析与调校
基于b某车型变速箱噪声的实验分析与调校李嘉通;向宇;年猛
【期刊名称】《广西科技大学学报》
【年(卷),期】2014(025)003
【摘要】某CVT车型在60 km/h减速和80 km/h～100 km/h缓加速全段行驶工况下变速箱噪声明显,驾驶室内150阶次噪声一定程度上影响整车NVH性能.为改善变速箱噪声,应用比利时LMS公司的b动态测试系统对该问题进行实验测试分析,综合分析多种调校手段,采用在换挡拉线上增加质量块（400 g左右）的方式,并在同样工况下进行对比测试.结果表明：在换挡拉线上增加质量块在60 km/h和80 km/h～100 km/h两车速段下分别降低阶次噪声6 dB（A）和7 dB （A）～9dB（A）,改善效果显著.
【总页数】6页(P38-43)
【作者】李嘉通;向宇;年猛
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】U270.1
【相关文献】
1.基于b某车型变速箱噪声的实验分析与调校 [J], 李嘉通;向宇;年猛
2.基于b某车型排气噪声问题实验分析 [J], 田涛;向宇;陈宏强;尚飞
3.基于b的某车型排气噪声问题分析 [J], 田涛;向宇;陈宏强;尚飞
4.基于b某车型车内振动噪声试验分析与调校 [J], 郭杨
5.低噪声低振动齿轮变速箱的实验模态分析 [J], 杜君文;朱梦周;汪元辉
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汽车自动变速器输出轴角加速度检测通道的设计与实现
常见故 障之一 。造成汽车振动的原 因主要有两类 ： ① 外部原因 ， 主要是来 自变速器装配误差 ； 内部原因， ②
主要 是 换 档 不平 顺 ， 在 冲击 ， 致 换 档 时 汽 车 冲击 存 导 振 动 。对 变 速 器输 出轴 角 加 速 度 进 行 检测 是 故 障判 断 的一 个 重要 依 据 ， 果换 档 过 程 比较 比较 平 顺 ， 如 加
第８ 期
董 铸荣 ， ： 等 汽车 自动变速器输 出轴角加速度检测 通道 的设计与实现
・８ １ ・ ９
速 度 比较 小 ， 可 排 除换 档 存 在 冲击 的 可 能 ， 果 换 则 如 档 时 变 速 器 角加 速 度 比较 大 ， 随 汽 车振 动 ， 可 初 伴 则
步 判 断 换 档 工 况 存 在 异 常 ， 要 对 自动 变 速 器 电磁 需 阀、 油路 等进 行进 一步 检查 。
ｄ ｔ ｓ ａ ｑ ｉ ｄ ｂ ａ ｓ ｏ ｅ ｃ ｅ ｔ ａｇ ｒｔ ｍｉ ｒ ｇ ａ ｗａ ｎ ｌｚ ｄ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｗ ｔ ａｃ ｌｔ ｎ ｒ ｓ ｌ ｆＭａｌ ｂ Ｔ ｅ ｒ ｓ ｈ ａａ ｗａ ｃ ｕ ｒ ｙ ｍｅ ｎ ｆｂ ｎ ｈ ｔｓ ， ｌｏ ｉ ｅ ｈ ｃ ｐ ｏ ｒ ｍ ｓ ａ ａｙ ｅ ｎ ｏ ａ ｅ ｉ ｃ ｌｕ ａｉ ｅ ｕ ｔ ｏ ｔ ． ｈ ｅ ｕ ｓ ｈ ｏ ｓ ａ ｉ ｄ ｃ ｔ ｈ ｔｂ ｔ ｈ ｏｔ ｒ ｎ ａ ｄ ｒ ｅ ｉ ｎ ｏ ｅ ｄ ｔｃ ｉｎ ｃ ａ ｎ ｌｈ ｖ ｏ ｄ ｒ ａ — ｉ ｔ ｉ ｕ ｅａ ｄ ａ ｃ ｒ ｃ ． ｎ ｉａ ｅｔ ａ ｏ ｈ ｔ ｅ ｓ ｆ ｗａ ｅ ａ ｄ ｈ ｒ ｗａ ｅｄ ｓｇ ｆｔ ｅｅ ｔ ｈ ｎ ｅ ａ ｅ ｇ ｏ ｅ ｌ ｔ ｈ ｏ ｍｅ ａｔ ｂ ｔ ｎ ｅ ｕ ａ ｙ ｒ
复杂变速箱壳体的三坐标检测方法及误差分析
复杂变速箱壳体的三坐标检测方法及误差分析摘要：变速箱壳体需要包络整个变速箱内部零部件，支撑并保证内部轴系的传动精度，因此需要对变速箱壳体的尺寸进行检测，目前变速箱壳体的主要评价方法是借助于三坐标实现。
但三坐标评价的方式不同有时会导致结果输出不够准确，给变速箱的性能评价带来负面影响。
文章借助某款变速箱壳体的实际检测过程，对复杂变速箱壳体的三坐标检测方式进行介绍。
关键词：变速箱壳体；三坐标；检测方法前言变速箱壳体是整个变速箱总成零部件中结构最为复杂、重量最重的零部件，变速箱壳体需要包络整个变速箱内部的所有零部件，同时，变速箱壳体起到支撑内部轴系，保证传动系统传动精度的作用，因此，变速箱壳体上的诸多特征必须满足图纸尺寸的精度要求。
目前，变速箱壳体尺寸精度的评价一般借助于三坐标进行检测，包括壳体连接面的平面度，轴承安装孔的位置度、圆柱度、与壳体连接面的垂直度，壳体定位销安装孔的直径、位置度等等。
本文将借助某款变速箱壳体的三坐标实际检测过程，对变速箱壳体的三坐标检测方法进行研究。
1建立坐标系变速箱壳体坐标系建立时可以采用3－2－1的方法建立坐标系。
该方法是用3点测量壳体连接面（C面）取其法矢量建立第一轴，分别测量2个定位销孔的位置，并投影到C面上形成2点，该两点的连线投影到C面建立第二轴，测量输入轴轴孔的位置，在该C面上的投影作为原点坐标，然后通过平移形成变速箱壳体的检测坐标系。
在建立坐标系时，需要在C面上进行取点，形成一个平面，该平面的法相矢量作为Z轴，然后选取定位销孔A和定位销孔B，找到该两个孔的圆心在C面上的投影点，将该2个投影点进行连线作为X轴，最后测量输入轴轴孔的轴线，该轴线在C面上的投影作为原点，进而建立坐标系。
手动建立坐标系完成之后，需要对坐标系进行校验，根据手动建立坐标系的数据，让设备自动找正，重新建立坐标系，然后检查该坐标系与手动建立的坐标系的差别，如果基本吻合，说明坐标系建立准确，就可以进行下一步检测。
基于LMS Test.Lab的拖拉机变速箱异响的诊断
基于 Ｌ ｅ ｔＬ ｂ的拖拉机 变速箱异 响 的诊 断 ＭＳＴ ｓ．ａ
张希升 冷峻 田青松 ， ，
（ ． 田雷沃周际重 丁股份有限公司 ， １ 福 山东 潍坊 ２ １０ ； ． ６ ２ ６ ２山东交通 职业 学院 ， 山东潍坊 ２ １０ ） ６２ ６ 摘 要 ： 文采 用比利 时 Ｌ 本 ＭＳ公 司的 Ｔ ｓＬ ｂ 动噪声测试 系统 ， 对某拖拉机 变速 箱在加速和减速 时出现异 ｅｔ ａ 振 ． 针 响的问题进行 了测试 分析 ， 通过 对振动现 象和异 常噪 声的频谱 分析 及相 关分析 ， 图寻找 异响的故 障频率 ， 试
２ Ｓ ａ ｄ ｎ ｒ ｎｐ ｒ Ｖｏ ａｉｎ ｌ ｏｌｇ ． ｈ ｎ ｏ ｇＴ ａ ｓ ｏｔ ｃ ｔ ａ ｌ ｅ，Ｗｅｆｎ ６ ２ ６，Ｃ ｉａ ｏ Ｃ ｅ ｉ ｇ２ １ ０ ａ ｈｎ ）
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表面速度法在变速箱噪声检测中的应用
虽然就一般情况来讲工作振型与外激励有关， 有一种特殊情况值得注意，假设在激励力列阵
｛ｆ（ｔ））中各元素是由一系列简谐激励叠加构成，即
／，（ｆ）一∑／：Ｉｅ”，（ｉ＝１，２，…，”） （１ ｏ）
＾
而且满足
ｑ★≠ｃｏｔ，（ｆ＝１，２，…，ｎ；，＝１，２，…，，一１，，＋１，…，，ｆ；
蜀１如１‰万‰一叽
Ｈｌ。（ｊ∞，＋） Ｈ２。（Ｊ山¨） ！
Ｘ。（ｊｑ女） ２“／。★
Ｈ。，（ｊｑ。）
可见，在这种特殊情况下，工作振型与激励幅值的大
小无关，这意味着在给定频率下，各点振动（位移、速 度、加速度）幅值之间以及各点速度均方值与各点速
度平均均方值之问的比值为常数。于是在已知工作
振型的条件下．只要测得某一点的均方速度（“？）就
｛ｘ（ｊⅢ）｝＝［Ｈ（Ｊ叫）ｊｆＦ（Ｊ叫））
（８）
其中［日（ｐ）］为频率响应函数矩阵；｛Ⅳ（】ｕ）｝为响 应的离散付利叶变换；｛Ｆ（Ｊｍ）｝为激励力的离散付立
叶变换。
工作振型就定义为
｛ＯＤＳ（ＪＵ。）｝一［，，（ｊ∞，）］｛Ｆ（Ｊｕ．，）｝
（９）
显然．工作振型不同于固有振型，二者的区别辛
要在于： （１）固有振型是系统本身固有的，只取决于系统
可以计算出其它各点的均方速度＜“；＞（，一１，２，…，
”）和各点平均均方速度（“２）。应用于以测振代替测
噪的测量中，则可以将测量多个点的振动简化为测 量单个点的振动，这不仅使测量时间缩短，测量费用
也将大大降低。
３．２变速箱工作振型的测量与分析
由于与激励有关，所以工作振型的测量成了～ 个难题。严格地讲，要想获得准确的工作振型，所有 测点的响应必须同时测量，意味着必须使用多通道 测量系统，费用是非常昂贵的。为了从各态历经的稳 态系统中获得ＯＤＳ，Ｒｏｌａｎｄ Ａｎｇｅｒｔ博士等人提出
扭振测量与分析
扭振测量和QTV介绍1.引言噪声及振动问题,在旋转部件开发中,是一个必须充分重视的因素。
就车辆而言,旋转机械或旋转部件包括：发动机(引擎),动力传动系, 变速装置, 压缩机和泵等等。
对它们的动力特性, 必须了解得非常透彻, 力图实现宁静、平顺、安全地运转。
通常, 对线振动和角振动的测量和分析, 是分头进行的。
旋转件横向振动的测量方法, 是大家熟悉的,研究得已经比较透彻，为了充分把握结构的动力特性, 通常会实施多通道并行的测量和分析。
而扭振测量则需使用专门的设备, 它们一般并不集成在一总体动力学测试系统内。
2.扭振的“源—传导—接收”模型研究动力学问题的一般方法,是建立所谓“源—传导—接收”模型（图1）。
在某一部位（接收部位）观测到的响应,视为由源和源在结构上沿某途径传导产生的效果。
由于结构的共振或反共振效应，源可能在传导过程中被放大或者被衰减。
此外，它们可能沿多个不同途径，传导至接收部位。
图1 扭振的“源——传导——接收”模型接收部位或响应部位的振动，通常是刚体运动伴随柔体运动的复合现象。
前者一般不产生交变应力，后者则会引起交变应力，并成为某种耐久性问题的根源。
传递途径分析（TPA）涉及到某接收部位对源的干扰，这种干扰经由其可能的传导途径，并依赖于传导途径固有的动力学特性，影响整个结构的响应。
用同样的方法，我们来研究扭转振动。
先是有一个“源”，譬如说，发动机给出的交变输入力矩。
力矩传递过程，牵涉到轴系、齿轮传动系或皮带传动系等的动力特性。
最终表现出来的，是旋转件的转速变化。
如果沿整个轴，各部位的转速变化都是相同的、一致的，那么在严格的意义上，这不能算作是扭振，仅仅只是转速在变罢了（这相当于线振动分析中的刚体模态）。
仅当沿轴不同部位检测到的转速增量有幅值和相位的相对变化时，扭振才确实发生了。
当激励频率接近于扭振谐振频率时，会导致旋转件产生很大的内应力。
如果未设置专门的监测设备，就有可能发生严重的耐久性问题。
扭振测量与分析
扭振测量和QTV介绍1.引言噪声及振动问题,在旋转部件开发中,是一个必须充分重视的因素。
就车辆而言,旋转机械或旋转部件包括：发动机(引擎),动力传动系, 变速装置, 压缩机和泵等等。
对它们的动力特性, 必须了解得非常透彻, 力图实现宁静、平顺、安全地运转。
通常, 对线振动和角振动的测量和分析, 是分头进行的。
旋转件横向振动的测量方法, 是大家熟悉的,研究得已经比较透彻，为了充分把握结构的动力特性, 通常会实施多通道并行的测量和分析。
而扭振测量则需使用专门的设备, 它们一般并不集成在一总体动力学测试系统内。
2.扭振的“源—传导—接收”模型研究动力学问题的一般方法,是建立所谓“源—传导—接收”模型（图1）。
在某一部位（接收部位）观测到的响应,视为由源和源在结构上沿某途径传导产生的效果。
由于结构的共振或反共振效应，源可能在传导过程中被放大或者被衰减。
此外，它们可能沿多个不同途径，传导至接收部位。
图1 扭振的“源——传导——接收”模型接收部位或响应部位的振动，通常是刚体运动伴随柔体运动的复合现象。
前者一般不产生交变应力，后者则会引起交变应力，并成为某种耐久性问题的根源。
传递途径分析（TPA）涉及到某接收部位对源的干扰，这种干扰经由其可能的传导途径，并依赖于传导途径固有的动力学特性，影响整个结构的响应。
用同样的方法，我们来研究扭转振动。
先是有一个“源”，譬如说，发动机给出的交变输入力矩。
力矩传递过程，牵涉到轴系、齿轮传动系或皮带传动系等的动力特性。
最终表现出来的，是旋转件的转速变化。
如果沿整个轴，各部位的转速变化都是相同的、一致的，那么在严格的意义上，这不能算作是扭振，仅仅只是转速在变罢了（这相当于线振动分析中的刚体模态）。
仅当沿轴不同部位检测到的转速增量有幅值和相位的相对变化时，扭振才确实发生了。
当激励频率接近于扭振谐振频率时，会导致旋转件产生很大的内应力。
如果未设置专门的监测设备，就有可能发生严重的耐久性问题。
手动变速箱rattle噪声的仿真和试验
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａｓ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ ｏ ｆ ｍａ ｎ ｕ ａ ｌ ｇ ｅ ａ ｒ ｂ ｏ ｘ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ＮＶＨ ｐ ｅ ｆ ｒ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｗｈ ｏ ｌ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｌ ｙ，ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｔ ｔ ｌ ｅ ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｍａ ｎ ｕ ￣ ｇ ｅ ａ ｒ ｂ ｏ ｘ ｉ ｓ
和 非承 栽齿轮 副敲 击 系统 相互 作 用 的结果 ． 用Ａ ＭＥ Ｓ ｉ ｍ 建立 传 动 系统 敲 击模 型 并通过 试验 验 证模
型的准确性 ， 重点分析 离合 器参数 （ 刚度和迟滞阻尼 ） 以及齿轮齿隙对齿轮 敲击力的影响． 结果表
明， 利 用这 些参数 对 变速 箱 ｒ ａ ｔ ｔ ｌ ｅ噪 声加 以控 制 可达 到预期 的 效果 ． 关键 词 ： 手 动 变速 箱 ； ｒ ａ ｔ ｔ ｌ ｅ噪声 ；离合 器 刚度 ；迟滞 阻尼 ；齿轮 齿 隙 中 图分类 号 ： Ｕ ４ ６ ３ ． ２ １ ２ 文 献标 志码 ： Ｂ
ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｏ ｆ ｃ ｌ ｕ ｔ ｃ ｈ，ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｇ ｅ ａ ｒ ，ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ，ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｂ ｏ ｄ ｙ ａ ｎ ｄ Ｓ Ｏ ｏ ｎ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｋ ｎ ｏ ｃ ｋ
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LMS QTV通道在变速箱rattle测试中的应用
作者：潘甫生常辉邓晓龙
摘要：本文介绍了变速箱rattle噪声的产生机理和影响因素，使用离合器从动盘式扭转减震器和双质量飞轮对传动系统的影响。
详细介绍了LMS_QTV通道的原理，通过实际案例测试对比了扭转减震器和双质量飞轮对传动系统扭振的衰减效果。
概述
随着客户对整车舒适性的要求越来越高，汽车生产商在整车NVH性能方面正面临着严峻的挑战。
近年来，发动机的动力性能不断提高，缸内平均有效压力持续增大，发动机输出扭矩波动和转速波动也随之增大，而对于手动变速箱来说，由于离合器式扭转减震器的衰减能力限制，导致发动机输入到变速箱的扭矩波动也变得越来越大，变速箱往往会产生明显的齿轮敲击噪声（gear rattle），变速箱噪声逐渐凸显出来并引起客户的抱怨。
采用双质量飞轮在很多情况下是必须考虑的选择。
要解决变速箱rattle噪声问题，需要匹配合适的离合器刚度、阻尼，或者对双质量飞轮的转动惯量、刚度、阻尼等特性进行全面测试和评价。
采用LMS QTV测试通道，可准确地测试和分析离合器或双质量飞轮对发动机扭振衰减效果，并根据测试结果提供优化的方向。
1 传动系统介绍
乘用车多采用前置前驱的驱动方式，由于整个动力传动链相对于前置后驱短，所以产生的NVH问题也相对较少，主要是变速箱的gear rattle噪声。
在车辆行驶过程中，加速和滑行过程较宽的转速范围内都可能产生rattle噪声，严重影响了车内声品质和乘坐舒适性。
发动机的输出的扭矩波动和转速波动越来越大，尤其对于燃烧粗暴的柴油机，扭矩波动的产生的激励会更大。
对于手动变速箱来说，由于自由运转的齿轮对之间存在的背隙，受主动轴的转速波动的激励，当从动齿轮的角加速度大到产生的惯性力大于驱动力矩时，就产生了冲击，从而产生宽频打齿噪声，频率范围一般在500Hz～8000Hz。
由于一般带离合器的传动系统的共振转速范围在1000rpm～2000rpm内，加速时当发动机转速经过传动系统的固有频率对应的转速范围时，车内便会听到变速箱的打齿噪声。
变速箱rattle噪声的主要影响参
数有：激励力大小、背隙、自由齿轮惯量大小等。
为了控制汽车动力传动系统的扭振和由此而产生的扭振噪声，广泛采用的是离合器从动盘式扭振减振器。
离合器从动盘式扭振减振器是在发动机与传动系的接合部引入一个低刚度环节，从而调节动力传动系统的扭振固有特性，减震器的阻尼器增加了传动系统的扭振阻尼，可减小扭振共振响应振幅。
由于离合器从动盘式扭振减振器的工作扭角小(一般10度～20度)，故其扭转刚度大，致使减振器隔振效果差，尤其在发动机低速共振转速范围时隔离效果差，共振主要依靠采用合适的阻尼来衰减。
双质量飞轮的使用可大大改善这一现象，双质量飞轮相当于一个机械式低通滤波器，能够将发动机曲轴输出端的扭转振动滤掉，以消除对传动系的扭振激励，在发动机工作转速范围内，不再出现扭转共振。
双质量飞轮将轴系振动幅度的峰值转速从1000rpm～2000rpm降到怠速以下300～500rpm左右。
另外，飞轮第二质量使变速箱输入轴工作更稳定，齿轮敲击声(gear rattle)一般不再出现。
2 QTV结构原理
与LMS S CAD AS III的其它模块相同，LMS QTV通道由两个模块组成。
其电压输入调理模块，确保100kHz的模拟信号带宽，用于对输入转速信号的调理、放大或衰减，以保证其SP 90模数转换模块正确地采集数据。
过零检测和rpm变化量的计算，则是通过一个高性能的数字信号处理器（DSP）在数字域内实现。
QTV的结构原理图如图1所示。
它说明了QTV如何将模拟式转速信号转换为高精度、宽频带的rpm变化量。
图中只给出一个通道的框图，实际上，一个QTV模块有四个通道，能同时对旋转件四个不同部位的扭振信号进行测量分析。
含有扭振信息的转速信号，先馈入一个带宽很宽的模拟式调理电路，该电路可选择适当的放大或衰减因子。
必要时，还可插入一高通滤波电路，但一般情况下，不推荐这样做，因为会引起相位失真和不希望的瞬态响应。
抗混滤波器和24bit、204.8kHz 采样率的模数转换器，可保证精确采集原始的转速数据。
对原始信号作精确的数字化处理后，再由DSP作进一步
的运算处理。
首先，对ADC输出数据进行二倍升采样。
这个过程相对简单，利用FIR（有限冲激响应）插值滤波器，保证运算过程非常精确。
然后，对升采样后的数据（此时的采样间隔为2.5μs）进行零位检测。
达到上述采样间隔后，利用可靠、精确的拉格朗日多项式插值法（16阶），再进行32倍插值。
此时，对原始转速信号的估计，达到76ns的时间分辨率。
而最初的ADC采样率为204.8KHz（4.9ms的时间分辨率）。
最后，对拉格朗日插值后的采样信号再进行检测，查找其“＋”、“－”值的转换点，并用线性插值法确定精确的过零时刻。
由于最后一步的线性插值是在超高的过采样后进行的，可以认为输入数据具有极好的线性度，它有效地保证了最佳的RPM精度。
仿真处理表明，理论上QTV处理的时间分辨率等效于工作在几个GHz的计数器。
3 测试过程
传动系统测试主要关注发动机输出的转速波动和经过离合器或双质量飞轮衰减后输入到变速箱的转速波动，综合来考察减震器对传动系统扭振的衰减能力。
同时可监测变速箱输入轴轴承壳体处的振动、变速箱近场的噪声和车内噪声。
两个转速的测试需在离合器壳体和变速箱壳体上分别打孔，放入转速传感器测取飞轮启动齿和变速箱输入轴齿轮的转速信号，通过LMS系统QTV通道对信号进行处理分析，在软件系统中计算出瞬时转速，并进行所需的后处理。
评价变速箱gear rattle的主要工况包括：怠速，离合器结合过程，爬坡，各档位加速、滑行，短加速工况等。
4 案例
采用LMS QTV通道，分别测试了同一款直列四缸柴油机搭载单质量飞轮（SMF）配离合器从动盘式扭转减震器和双质量飞轮（DMF）的传动系统的扭振。
图5为刚度曲线对比，可以看出离合器扭转减震器和双质量飞轮的扭转角度范围和刚度有很大差别。
图5 扭转减震器和双质量飞轮刚度曲线对比
单质量飞轮匹配离合器从动盘式扭转减震器方案在1700rpm左右产生共振，导致在三档加速经过共振转速时，变速箱输入轴的转速波动出现明显共振峰值，见图6。
变速箱壳体振动和变速箱近场噪声也有明显宽频带的振动和噪声，见图7和图8；而双质量飞轮方案加速时未发生共振。
单质量飞轮匹配离合器式扭转减震器方案在2000rpm以下衰减较差，而双质量飞轮方案在整个转速范围内都有良好的衰减效果，见图9。
5 结论
测试的转速波动数据来看，加速时单质量飞轮搭载离合器从动盘式扭转减震器在常用转速范围传动系统产生共振，对乘坐舒适性和变速箱齿轮寿命都会有严重的影响。
双质量飞轮的使用大大提高了传动系统的隔振效果，降低了输入到变速箱的扭振，从而减小了变速箱的打齿噪声。
在车内主观评价没有发现变速箱有明显的NVH问题，主观评价可以接受。
LMS QTV通道是高采样率的转速通道，能精确的采集测试对象的瞬时转速，结合LMS Testlab的其他模块和强大的后处理功能，能够快速准确的确定问题的特征。