一種車輛產(chǎn)品機械裝配的動態(tài)故障診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的一種車輛產(chǎn)品機械裝配的動態(tài)故障診斷方法，界定車輛的裝配部件及其之間的J個裝配耦合聯(lián)結點；在裝配部件裝配前、后分別激振測試一系列動態(tài)“激勵-響應”頻率響應函數(shù)(FRF)譜，計算各裝配傳遞環(huán)節(jié)的路徑貢獻及其平方和開方值SRSS；通過比較優(yōu)等動態(tài)質(zhì)量樣車的SRSS0與待診斷車輛產(chǎn)品所關注的“二級裝配部件”的SRSS之間的差值，由差值的絕對值Δ的大小對該車輛二級部件的各裝配耦合聯(lián)結位置的動態(tài)質(zhì)量予以評判，總體Δ值小者可判定為優(yōu)良、反之為低劣。在對全部裝配耦合聯(lián)結位置的動態(tài)質(zhì)量評判后，則該車輛產(chǎn)品所選定的二級部件的裝配動態(tài)故障可被有效地予以診斷。本發(fā)明的方法，能直接測試并診斷車輛產(chǎn)品機械裝配本身的動態(tài)故障，進而為整車的動態(tài)質(zhì)量保證(QA)開辟新的有效技術途徑。
【專利說明】一種車輛產(chǎn)品機械裝配的動態(tài)故障診斷方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛產(chǎn)品整車裝配的質(zhì)量控制與保證(QC/QA)領域，具體涉及一種車輛產(chǎn)品機械裝配的動態(tài)故障診斷方法。
【背景技術】
[0002]車輛產(chǎn)品是由一系列機電零部件組合裝配而成，這些零部件的裝配質(zhì)量優(yōu)劣影響產(chǎn)品整體的靜態(tài)質(zhì)量與動態(tài)質(zhì)量水平，各機械裝配環(huán)節(jié)的動態(tài)質(zhì)量尤為關鍵，直接影響產(chǎn)品的動態(tài)質(zhì)量(車輛振動、噪聲與操控穩(wěn)定性-NVH)水平。
[0003]目前，現(xiàn)有與車輛機械裝配有關的質(zhì)量控制與保證(QC/QA)工作主要是根據(jù)中華人民共和國汽車行業(yè)標準進行一系列靜態(tài)測試和相對簡單的震動、噪聲及操控穩(wěn)定性測試與檢驗，如“汽車整車產(chǎn)品質(zhì)量檢驗評定方法(QC/T900-1997) ”、“汽車產(chǎn)品質(zhì)量檢驗、整車裝配調(diào)整和外觀評定方法(QCn29008.1-1991) ”、“汽車操縱穩(wěn)定性試驗方法(GB/T6323.3/4-1994) ”和“汽車車輛噪聲測量方法(GB/T18697-2002) ”等。其中關于搭載乘客的客車產(chǎn)品，有關行業(yè)標準還包括“客車結構安全要求(GB13094-1997) ”、“客車骨架應力和形變測量方法(GB/T6792-2009) ”、“客車車身C02氣體保護焊焊接質(zhì)量要求及檢驗方法(GB12429-1990) ”、“臥鋪客車結構安全要求(GB/T16887-2008) ”和“客車車內(nèi)噪聲限值及測量方法(GB/T25982-2010)”等標準。在車輛裝配質(zhì)量方面基本上屬于“靜態(tài)”檢測方法。對于常用的焊接、鉚接、粘結及螺栓連接等裝配工藝，為達到有關裝配精度標準，除了選取合適的工藝方法(互換法、選配法、修配法和調(diào)整法等)之外，還依據(jù)諸如《零件質(zhì)量特征表》這類規(guī)定準則進行裝配位置的基準定位，盡量使裝配的幾何精度(位置、尺寸與角度)以及結構強度(應力與形變)達到有關標準規(guī)定的質(zhì)量要求。比如，汽車產(chǎn)品的底盤與車身聯(lián)結的總裝主要采用焊裝、螺栓聯(lián)結和粘結等工藝，不僅要進行擰緊力矩、靜/動態(tài)應力測試，對于主要的焊裝裝配，還要進行嚴格的裝焊夾具工藝與調(diào)試以保證焊裝質(zhì)量，以使汽車產(chǎn)品在行駛中不會發(fā)生松脫、異響或形變等現(xiàn)象。然而，在“動態(tài)質(zhì)量”檢測方面，除基本的車內(nèi)噪聲與或振動水平測試外，主要集中在模擬道路的振動工況臺架測試以及操控穩(wěn)定性測試，以檢測是否存在振擺、抖動或失穩(wěn)之類的動態(tài)質(zhì)量問題。
[0004]為改善車輛產(chǎn)品的動態(tài)質(zhì)量，目前國內(nèi)外現(xiàn)有NVH方面的研發(fā)工作主要集中在設計階段，采用相對成熟的子結構動態(tài)分析技術，包括模態(tài)分析、有限元方法、統(tǒng)計能量分析以及相關的結構動力修改技術。它們與計算機技術相結合，構成計算機輔助設計(CAD)的核心技術。相關的計算和測試軟件(如ME-Scope、ANSYS/NASTRAN/ABAQUS、Auto-SEA/SEAM、LMS/1-DEAS等)與現(xiàn)有的動態(tài)測試分析硬件設備一起構成了車輛產(chǎn)品機械結構系統(tǒng)的動態(tài)分析、優(yōu)化設計與性能測試的關鍵技術支撐。然而，這些傳統(tǒng)的機械結構動力學技術方法多屬于“正向”技術，即從已知或測得的部件(子結構)及其裝配耦合聯(lián)結界面的動態(tài)特性，綜合預測整車的動態(tài)質(zhì)量一“行駛穩(wěn)定性、車內(nèi)振動與噪聲水平”，多適用于產(chǎn)品的“設計階段”。前述國家標準的動態(tài)檢測基本上僅限于簡單地轉向盤瞬態(tài)響應、噪聲和振動量級的測試。[0005]同時現(xiàn)有動態(tài)故障診斷技術多針對轉子或扭力(矩)傳遞系統(tǒng)展開系統(tǒng)動態(tài)響應的測試與評價，主要采用轉子動力學與傳統(tǒng)的結構動力學方法。對于車輛成品的各裝配環(huán)節(jié)及其動態(tài)“力激勵-振動與聲響應”傳遞路徑的動態(tài)質(zhì)量優(yōu)劣一動態(tài)故障，目前尚無合適的成套動態(tài)檢測與診斷的技術規(guī)范和標準要求。這對于車輛產(chǎn)品由標準零部件在機械裝配階段的動態(tài)質(zhì)量控制或整車成品的動態(tài)質(zhì)量保證，需要尋求有效的技術途徑。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種車輛產(chǎn)品機械裝配的動態(tài)故障診斷方法。
[0007]本發(fā)明的目的通過以下的技術方案實現(xiàn):
[0008]一種車輛產(chǎn)品機械裝配的動態(tài)故障診斷方法，包含以下順序的步驟:
[0009](I)界定車輛產(chǎn)品的待裝配A部件上的M個動態(tài)響應點oam(m=l，2，3，…，M)、待裝配B部件上的N個外部動態(tài)力激勵點ibn(n=l，2，3，…，N)以及A部件、B部件之間的J個機械裝配稱合聯(lián)結點ca」、Cbj (j=l, 2，3，…，J)；
[0010](2) A部件、B部件裝配前，分別在A、B部件上的動態(tài)響應點、裝配耦合聯(lián)結點和動態(tài)力激勵點進行動態(tài)“激勵-響應”激振測試，得到頻率響應函數(shù)(FRF)譜HoamCapHCbjilvHCajCaj和HcbjCbj,它們分別表示“在A部件上第j個裝配耦合點激勵輸入-第m個點響應輸出”、“在B部件上第η個點激勵輸入-第j個裝配耦合點響應”、“在A部件上第j個裝配耦合點激勵輸入-第j個裝配耦合點響應輸出”和“在B部件上第j個裝配耦合點激勵輸入-第j個裝配耦合點響應輸出”所形成的傳遞函數(shù)(FRF)；
[0011](3)A部件、B部件裝配后，在A、B部件的機械裝配耦合聯(lián)結點進行動態(tài)“激勵-響應”激振測試，得到 的FRF譜HscajCapHsCajCbj和HscbjCbj,它們分別表示“在A部件上第j個裝配耦合點激勵輸入-第j個點響應輸出”、“在B部件上第j個裝配耦合點激勵輸入-A部件上第j個裝配耦合點響應輸出”和“在B部件上第j個裝配耦合點激勵輸入-第j個裝配耦合點響應輸出”所形成的傳遞函數(shù)，其中‘S，代表裝配耦合聯(lián)結狀態(tài)；
[0012](4)由直接逆子結構動態(tài)分析方法，分析計算A部件、B部件之間的裝配耦合動剛度為Kd，J個裝配耦合聯(lián)結點處的耦合聯(lián)結動剛度Ktu構成一個JXJ的復數(shù)矩陣[Kd]由下式計算:
[0013][Kd] = ([HscajCaj] [HscajCbj] T [HscbjCbj] - [HscajCbj]) 1,
[0014]第j個裝配耦合聯(lián)結點的剛度系數(shù)由下式計算:
[0015]Cjj= (Hcajcaj+Hcbjcbj+Kdjj:) S
[0016]其中，Kdjj是[Kd]的第j個對角元素，上述二式中，“-1”表示矩陣求逆或求倒數(shù)運算，“-T”表示矩陣求逆再轉置運算；
[0017](5)從“B部件上的第η個動態(tài)力激勵輸入ibn”經(jīng)由“第j個裝配耦合聯(lián)結點cb」與ca/’到“A部件上的第m個動態(tài)響應輸出點oam”這個路徑的動態(tài)“激勵-響應”的路徑貢獻值可由下式計算得到:
[0018]PCm—j—n=Hoamcaj X Cjj X Hcbjibn ；
[0019](6)對各路徑所求的PC值先求它們的平方和，再進行開平方根，得到它們的SRSS值；[0020](7)以國家有關標準甄選的振動、噪聲及操控穩(wěn)定性均優(yōu)良的優(yōu)等動態(tài)質(zhì)量的同型號車輛產(chǎn)品作為檢測對象，按照步驟(I)?(6)進行檢測計算，得到各路徑的SRSStl作為基準值；
[0021](8)對裝配動態(tài)故障待診斷的車輛產(chǎn)品，按照步驟(I)?(6)進行檢測計算，得到各路徑的SRSS，對某一特定裝配耦合聯(lián)結，根據(jù)相關的絕對差值I SRSS-SRSSci I的大小綜合分析它們的總體差別，判定其裝配動態(tài)質(zhì)量的優(yōu)劣:總體差別較小處，可被診斷為裝配動態(tài)質(zhì)量優(yōu)良，反之則為低劣，在判定所有裝配耦合聯(lián)結的裝配動態(tài)質(zhì)量之后，最終確定所關注“二級裝配部件”機械裝配的動態(tài)故障所在。
[0022]步驟(5)中，所述的路徑貢獻值從B部件上N個動態(tài)力激勵輸入點經(jīng)由J個裝配耦合聯(lián)結點到A部件上M個動態(tài)響應點，共計MX JXN個傳遞環(huán)節(jié)，對應的路徑貢獻值有MXJXN個。
[0023]步驟(7)中，所述的基準值SRSStl用下式計算:
【權利要求】
1.一種車輛產(chǎn)品機械裝配的動態(tài)故障診斷方法，包含以下順序的步驟: (O界定車輛產(chǎn)品的待裝配A部件上的M個動態(tài)響應點oam (m=l，2，3，…，M)、待裝配B部件上的N個外部動態(tài)力激勵點ibn(n=l，2，3，…，N)以及A部件、B部件之間的J個機械裝配I禹合聯(lián)結點Ca」、cbj (j=l, 2，3，…，J)； (2)A部件、B部件裝配前，分別在A、B部件上的動態(tài)響應點、裝配耦合聯(lián)結點和動態(tài)力激勵點進行動態(tài)“激勵-響應”激振測試，得到頻率響應函數(shù)(FRF)譜Hoamcaj、Hcbjibn>HCajCaj和HcbjCbj,它們分別表示“在A部件上第j個裝配耦合點激勵輸入-第m個點響應輸出”、“在B部件上第η個點激勵輸入-第j個裝配耦合點響應”、“在A部件上第j個裝配耦合點激勵輸入-第j個裝配耦合點響應輸出”和“在B部件上第j個裝配耦合點激勵輸入-第j個裝配耦合點響應輸出”所形成的傳遞函數(shù)(FRF)； (3)A部件、B部件裝配后，在A、B部件的機械裝配耦合聯(lián)結點進行動態(tài)“激勵-響應”激振測試，得到的FRF譜HscajCapHsCajCbj和HscbjCbj,它們分別表示“在A部件上第j個裝配耦合點激勵輸入-第j個點響應輸出”、“在B部件上第j個裝配耦合點激勵輸入-A部件上第j個裝配耦合點響應輸出”和“在B部件上第j個裝配耦合點激勵輸入-第j個裝配耦合點響應輸出”所形成的傳遞函數(shù)，其中‘S，代表裝配耦合聯(lián)結狀態(tài)； (4)由直接逆子結構動態(tài)分析方法，分析計算A部件、B部件之間的裝配耦合動剛度為Kd, J個裝配耦合聯(lián)結點處的耦合聯(lián)結動剛度Ktu構成一個JXJ的復數(shù)矩陣[Kd]由下式計算:
[Kd] = ([HscajCaj] [HscajCbj] T [HscbjCbj] - [HscajCbj]) \ 第j個裝配耦合聯(lián)結點的剛度系數(shù)b由下式計算:
Cjj= (Hcajcaj+Hcbjcbj+Kdjj-1) ， 其中，Kdjj是[Kd]的第j個對角元素，上述二式中，“-1”表示矩陣求逆或求倒數(shù)運算，“-T”表示矩陣求逆再轉置運算； (5)從“B部件上的第η個動態(tài)力激勵輸入ibn”經(jīng)由“第j個裝配耦合聯(lián)結點Cbj與ca/’到“A部件上的第m個動態(tài)響應輸出點oam”這個路徑的動態(tài)“激勵-響應”的路徑貢獻值可由下式計算得到:
PCm十n=Hoamcaj X Cjj X Hcbjibn ； (6)對各路徑所求的PC值先求它們的平方和，再進行開平方根，得到它們的SRSS值； (7)以國家有關標準甄選的振動、噪聲及操控穩(wěn)定性均優(yōu)良的優(yōu)等動態(tài)質(zhì)量的同型號車輛產(chǎn)品作為檢測對象，按照步驟(I)?(6)進行檢測計算，得到各路徑的SRSStl作為基準值； (8)對裝配動態(tài)故障待診斷的車輛產(chǎn)品，按照步驟(I)?(6)進行檢測計算，得到各路徑的SRSS，對某一特定裝配耦合聯(lián)結，根據(jù)相關的絕對差值I SRSS-SRSSci I的大小綜合分析它們的總體差別，判定其裝配動態(tài)質(zhì)量的優(yōu)劣:總體差別較小處，可被診斷為裝配動態(tài)質(zhì)量優(yōu)良，反之則為低劣，在判定所有裝配耦合聯(lián)結的裝配動態(tài)質(zhì)量之后，最終確定所關注“二級裝配部件”機械裝配的動態(tài)故障所在。
2.根據(jù)權利要求1所述的車輛產(chǎn)品機械裝配的動態(tài)故障診斷方法，其特征在于，步驟(5)中，所述的路徑貢獻值PC?n，從B部件上N個動態(tài)力激勵輸入點經(jīng)由J個裝配耦合聯(lián)結點到A部件上M個動態(tài)響應點，共計MX JXN個傳遞環(huán)節(jié)，對應的路徑貢獻值有MXJXN個。
3.根據(jù)權利要求1所述的車輛產(chǎn)品機械裝配的動態(tài)故障診斷方法，其特征在于，步驟(7)中，所述的基準值SRSStl用下式計算:
【文檔編號】G01M17/007GK103439119SQ201310396560
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權日:2013年9月4日
【發(fā)明者】呂廣慶, 羅治輝, 蔣俊鋼, 周斌, 龐冬梅 申請人:暨南大學, 珠海市廣通客車有限公司