商用车减振器测试系统及试验台机构误差分析

　　一、减振器测试系统的构成

　　（一）减振器测试系统的硬件构成

　　主机结构

　　试验台主机由工作台、横梁和立柱组成试件的力学框架即装夹框架。装夹框架支撑在机体总成上；伺服激振装置固定在工作台下；其活塞杆穿过工作台，通过螺纹、过渡件和夹具与减振器下端相连；位移传感器和速度传感器与活塞杆固连在一起，力传感器固定在调整螺杆上，调整螺杆由螺母固定在横梁上。调整螺杆可根据不同规格的减振器所需要的运动空间进行调整。 电动机采用变频器驱动，由调速器控制变频器的输出功率，达到自动调速的目的。减振器阻尼力传感器采用应变式拉（压）力传感器，可换用不同力传感器以改变测力范围，用应变仪作前置放大器。减振器位移传感器采用差动变压器式位移传感器，换用不同位移传感器可改变最大量程。调频器用于在一定范围内连续调节振动台激振频率，从而调节激振速度，也可以通过调节振动台两个法兰盘的相对位置来改变激振行程，从而调节激振速度。

　　（二）减振器测试系统的软件构成

　　软件分三层结构：内核为菜单主模块，以菜单主模块为依托，设有各中介模块，最外层为实现系统各功能的子模块。

　　 1．传感器的标定：任何传感器在使用时或使用一段时间后都会有误差。为了保证测试精度，必须对传感器进行标定，得出新的标定值。标定的方法是在有效测试范围内，测10个或更多的点，并输入相应的参数值，计算机根据输入的值利用线性回归的方法进行计算，得到回归方程、最大标定值、最大电压值、绝对误差相对误差等，并将这些值存入相应的文件中。

　　 2．初始化：初始化主要是输入一些测试中必须的参数值，如振动频率、振动行程范围、力值范围、是否存盘、存盘文件名、减振器代号、编号、测试条件、测试时间等。

　　 3．实时跟踪：该功能主要用于定性观察减振器的工作状态。计算机分别对力和位移传感器进行采样，将力值和位移值显示在屏幕上，并画出两条跟踪曲线。

　　 4．示功图测试：从力和位移传感器采集来的数据往往带有一些干扰信号，如果直接用来做示功图，误差大，不能正确反映减振器的工作状态。因此必须对从传感器采集来的信号进行处理。

　　 5．测量数据中奇异项的检拾：任何一个物理量总是从大到小或从小到大平滑的变化的，根据物理量这一连续性变化的特性，用预测的方法来检拾数据中的奇异项，方程表达式见下式： Xt=Xt-1+（Xt-1-Xt-2） 式中Xt——在t时刻的预测值 Xt-1——t时刻前一个采样点的值 Xt-2——t时刻前两个采样点的值 采用t时刻的预测值和t时刻的实际值相比较来判断t时刻是否出现了奇异项，如果出现了就用预测值来代替它。

　　 6．测量数据的滤波：从力和位移传感器获得的数据，往往叠加有噪声，白噪声具有一个重要的统计特性，即它的统计平均值等于零。一个平稳随机过程的统计值可以从随机过程的一个样本的时域平均求得，即： 式中n（t）——噪声的一个样本 E[n（t）]——对n（t）取平均值 T——观察时间 实际上，无限多个点是不现实的的，但只要用的电数足够大，就可以利用有限个点的算术平均值来逼近统计平均值。 假设数据采集系统的数据由两部分组成： x（t）=s（t）+n（t） 式中x（t）——处理前的数据 s（t）——有用数据 n（t）——噪声数据 利用单纯移动平均发来平滑数据，假设一批需要处理的数据，按次序N=2m+1点进行平均，平滑滤波后第k点的数据可以表示为： 连续改变k值，就可以对所有数据进行平滑滤波。

　　二、减振器试验台机构误差分析

　　（一）减振器示功机工作原理

　　加力机构由电动机、偏心轮、滑块及连动杆组成，用于加力于减振器的活塞杆，使其往复运动。减振器活塞应按简谐规律运动，实现简谐运动规律一般采用长连杆的曲柄连杆机构。 曲柄转动产生正弦波S=sinωt1 其速度特性V=dS/dt=Aωcosωt2 阻尼力P=KV2=KA2ω2cos2ωt3 阻尼力与位移函数为（S/A）2+（P/KA2ω2）=14 式中ω为曲柄转动的角速度ω，n为电动机的转速，K为粘滞阻力系数。信号经过传感器、A/D转换等装置进入测试系统的软件分析系统，从而绘制出示功图。在示功图中，阻力是位移的二次函数，示功图是两个扣在一起的抛物线。由式4）可以看出，示功曲线是一个椭圆方程，由于复原阻力大压缩阻力小，因此图中上半部比较饱满，下半部比较扁平。

　　（二）减振器试验台机构误差分析

　　显然机构误差包括位移误差、速度误差和相位误差，并且误差随曲杆比变化而有所变化。 显然随曲杆比的减少机构误差降低。但是根据人机工程原理，由于整机结构尺寸的限制杠杆比不能太小。目前国内此类试验台的曲杆比一般为0.1左右，因此由机构误差造成的试验结果的差异则不4结束语随着汽车工业的发展和汽车制造技术的进步，汽车的性能日臻完善，减振器对汽车平顺性极为重要，它对车辆平顺性和安全性评价都是决定性的因素。先进的汽车制造工业国家都对汽车减振器作了大量的研究工作。目前我国的汽车工业迎来了良好的发展机遇，同时也面临着种种挑战，对减振器的研究也应成为汽车行业人士重点攻关的课题，为我国民族工业的发展做出不懈的努力，研发出具有自主知识产权的产品。

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