用于室内台架试验的汽车传动系载荷谱采集、编制方法

摘要

本发明公开了一种用于室内台架试验的汽车传动系载荷谱采集、编制方法，步骤如下：1）获取实车工况信号；2）将同步获取的信号输入数据采集器，模拟信号转换为数字信号后输入计算机；3）利用变速器输出的扭矩值之和除以变速器传动比获得发动机扭矩信号；4）对发动机扭矩信号进行雨流法数据预处理；5）载荷谱时域外推；6）把正拖和反拖工况下的扭矩各分为8级；7）计算载荷等级所对应的发动机飞轮旋转频次和档位出现频次；8）程序载荷试验方法；9）随机载荷试验方法。本发明有效解决了汽车传动系室内台架试验工况编制没有依据，室内台架试验与汽车实际行驶工况严重脱离的问题，在室内台架上合理再现了传动系的加载工况。

主权项

用于室内台架试验的汽车传动系载荷谱采集、编制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1）获取实车工况信号：1.1）在变速器输出左右半轴上粘贴应变片，利用全桥式方法获得扭矩信号，利用RF遥测系统把采集到的扭矩信号通过无线传输的方式发送到数据采集器；1.2）利用安装在发动机上的转速传感器获取飞轮齿圈上的转速脉冲，从而获得发动机转速信号；1.3）在换挡手柄上安装位移传感器获取档位信号；1.4）在变速器放油孔内安装温度传感器，通过温度传感器获得变速器油温信号；1.5）在油门踏板和离合器踏板上安装位移传感器，获得离合器行程及油门开度信号；2）将同步获取的发动机转速信号、扭矩信号、档位信号、离合器行程及油门开度信号和变速器油温信号输入数据采集器经过抗混滤波处理后，在数据采集器内将模拟信号转换为数字信号并输入计算机；3）利用变速器输出左右半轴的扭矩值之和除以变速器传动比获得发动机扭矩信号；4）对发动机扭矩信号进行雨流法数据预处理，把去除无效幅值后的载荷谱进行重构，得到的压缩载荷谱相对原始载荷谱数据点数会大大减少；同时，在对发动机扭矩信号处理的过程中，保留该时刻对应的发动机转速和档位信息；5）载荷谱时域外推使用时域方法对经雨流方法压缩处理后的载荷谱进行外推，时域外推的具体步骤如下；5.1）对实车采集到的原始载荷信号，过滤小循环，提取时域信号的拐点；5.2）用门限峰值法方法提取极值，估计超过值的平均值，同时这些超过值服从广义Pareto 分布中的指数分布；5.3）结合超过门限值的分布，在现有载荷序列的基础上随机产生载荷序列，得到k 个载荷序列，将各个载荷时间序列连接起来即可得到外推的时域信号；6）根据疲劳累积损伤理论把正拖和反拖工况下的扭矩各分为8级，取载荷谱中10⁶次出现一次的幅值作为最大载荷幅值；各级载荷幅值与最大幅值之比依次为1，0.95，0.85，0.725，0.575，0.425，0.275，0.125，以各级载荷幅值为中心，相邻两个等级载荷幅值的中点为边界，进行载荷等级划分，获得载荷等级范围；7）在重构的载荷谱中找到不同扭矩载荷等级所对应的转速信息和档位信息，把传统的载荷‑‑‑时间的频次关系，转变为载荷‑‑‑发动机飞轮旋转圈数的频次关系，同时记录各载荷等级对应的各个档位的频次，通过提取载荷等级对应的发动机转速、档位和时间来计算载荷等级所对应的发动机飞轮旋转频次和档位出现频次；8）程序载荷试验方法对不同档位及不同转速区间内飞轮旋转圈数进行统计，获得各载荷等级下不同档位及不同转速区间对应的各工况时间比例；确定传动系部件的寿命里程后即可确定程序循环的时间，进而确定程序循环下各工况的时间比例；程序循环的载荷工况循环尽量按照中‑‑高‑‑低‑‑中的顺序加载，这种顺序更接近传动系部件实际载荷的随机工况；9）随机载荷试验方法与原始载荷谱相比，经过时域外推压缩处理的载荷谱的时间历程大大缩减且保持了相同的疲劳损伤，但如果直接用于室内台架试验，虽然载荷损伤效果保持不变，但是相邻载荷之间的时间关系已经改变；根据台架机械系统及测功机的响应特性，可以用如下方法对压缩载荷进行处理：9.1）重新定义采样率：如果台架系统响应特性较低，则很难满足载荷谱中频率过高成分的加载要求，可以通过定义新的采样率来降低过高的加载频率响应；9.2）通过正弦曲线或余弦曲线、以及样条函数插值的方法对>2000的曲线进行插补；9.3）定义升速斜率和降速斜率：对载荷谱中转速时间序列进行拟合，降低升降速斜率以便满足台架系统和测功机的响应特性要求；9.4）根据台架系统所允许的最大扭矩和转速值，设定扭矩和转速上限值，防止畸点载荷过高而损坏台架系统。