结构调谐基于振动的组件检验系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种结构调谐、基于振动的组件检验系统，用于在组件安装到总成之前检测总成中组件的异常。该组件检验系统在一个速度下运转被测组件，该速度不同于组件在总成中正常使用时运转的速度，而且负载也不相同。为了弥补速度和负载的这种差异，对组件检验系统进行结构调谐，以使在组件检验系统运转的模态频率及速度与总成运转的模态频率及速度之间存在一定关系。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种结构调谐、基于振动的组件检验系统及方法，用于在组件安装到总成之前检测总成中组件的异常。
技术介绍
随着对宁静驾车的日益强调，车辆动力系统的噪音、振动及声振粗糙度(NVH)水平已被认为是说明车辆整体噪音水平的重要指标。例如，齿轮噪音可以是造成难以接受的变速箱NVH水平的主要因素，继而，后者又促成难以接受的车辆NVH水平。为了应付这些问题，已开发了多种齿轮测量和检验系统，用于在齿轮装配到变速箱并装配到车辆之前鉴定并排除可产生噪音的齿轮。目前实践中也包括在变速箱制造工厂安放测试台，用以在变速箱装配完成之后检验NVH水平。还使用了变速箱的计算机辅助模拟、甚至整车动力学。这用对一定数量制造和装配好的变速箱进行车辆路面测试来补充。尽管这些变速箱装配后测试程序可以减少安装到车辆中的噪音变速箱的数量，但是用生产线终点的测试台或通过路面测试检测难以接受的NVH水平成本高且浪费。因此，就有了在机加工部门装配之前检测齿轮缺陷的不同的测定/检验策略。目前在生产区域的现场测定装置具有有限的检测性能，往往不能检出会导致难以接受的车辆NVH水平的细微齿轮异常。现有的机加工部门的齿轮测定系统测量齿轮的空间维度特征和轮齿的表面形状。但是它们无法在齿轮用于变速箱总成之前对其进行基于功能性的NVH检验。此外，还有少数其他类型的测定系统，包括变速箱误差(TE)测试仪和测量振动特性的测试仪。它们也都具有有限的性能。这些系统的局限性之一是它们的结构动态响应与全部装配完成的变速箱系统的结构响应不以任何方式相关。因此，它们无法检测出会在装配好的变速箱内产生噪音的微米级的细微异常。在这样的系统中，构件通常会刚性很强，导致响应齿轮缺陷的低激励水平。因此，通过减少齿轮检验结构的振动，检验结构不再象装配完成的总成，测试结果可能不能表示出所测试的组件在安装后会有怎样的表现。因此，存在一种在组件装配至总成之前可以对总成中组件的细微异常进行检测的组件检验系统及方法的需要。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种组件检验系统及方法，可以在组件装配至总成之前检测总成中组件的细微异常。本专利技术还提供一种在组件装配至总成之前检测总成中组件异常的方法。该组件可以在总成中以一种或多种速度运动。该方法包括构成一种组件检验系统，其在一种或多种预定速度下运转组件。检验系统包括至少一个检验系统传感器。从一种或多种预定速度中选择确定检验系统中组件的运转速度。确定检验系统中组件的至少一个异常频率；其为检验系统中组件运转速度的函数。让检验系统的至少一部分具有至少一个在预定的检验系统频率范围内的模态频率。预定的检验系统频率范围包括该至少一个检验系统中组件的异常频率。让检验系统的至少一部分具有能使检验系统中组件甄别力处于预定的基于总成中组件甄别力的范围内的模态特性。对检验系统中组件的甄别力是指，利用具有至少一处异常的组件时的检验系统振幅响应与利用实质上没有异常的组件时的检验系统振幅响应之间的差别。利用该至少一个检验系统传感器确定模态特性和检验系统的振幅响应。组件在检验系统中运转，当组件在检验系统中运转时测量检验系统的响应参数值。这有助于检测组件中的异常。本专利技术还提供一种在选定齿轮安装到变速箱之前检测用于车辆变速箱选定齿轮的异常的方法。该方法包括利用变速箱壳体上的至少一个传感器确定变速箱的至少一个模态频率。确定作为选定齿轮的齿数和选定齿轮在变速箱内转速的函数的变速箱齿轮啮合频率。确定变速箱齿轮啮合频率是否处于预定的变速箱频率范围内。预定的变速箱频率范围包括该至少一个变速箱模态频率。对应于变速箱的该至少一个模态频率的变速箱齿轮啮合频率的位置也被确定。进一步确定变速箱齿轮啮合频率的至少一个谐波频率是否在预定的变速箱频率范围内。对应于变速箱的该至少一个模态频率的变速箱齿轮啮合频率的该至少一个谐波频率的位置也被确定。变速箱壳体上的该至少一个传感器用于确定变速箱的一个第一振幅响应，该变速箱包括一个具有至少一处异常的齿轮。变速箱壳体上的至少一个传感器用于确定变速箱的一个第二振幅响应，该变速箱包括一个实质上没有异常的齿轮。确定用于变速箱内选定齿轮的甄别力；甄别力是指第一和第二振幅响应之间的差别。构成包括至少一个检验系统传感器的齿轮检验系统。该检验系统可以在一种或多种预定速度下转动选定齿轮。从一种或多种预定速度中选择确定选定齿轮在检验系统中的转动速度。选定齿轮在检验系统中的转动速度与用于确定变速箱齿轮啮合频率时所用的速度不同。确定作为选定齿轮的齿数和选定齿轮在检验系统内的转速的函数的检验系统齿轮啮合频率。确定检验系统齿轮啮合频率的至少一个谐波频率。让检验系统的至少一部分具有至少一个在预定的检验系统频率范围内的模态频率。预定的检验系统频率范围包括检验系统齿轮啮合频率和检验系统齿轮啮合频率的该至少一个谐波频率。让检验系统的至少一部分具有能使检验系统中选定齿轮的甄别力处于预定的基于变速箱中组件甄别力的范围内的模态特性。对检验系统中选定齿轮的甄别力是指，在使用具有至少一处异常的齿轮时的检验系统振幅响应与使用实质上没有异常的齿轮时的检验系统振幅响应之间的差别。利用该至少一个检验系统传感器确定检验系统的模态特性和振幅响应。在检验系统中转动选定齿轮，当选定齿轮在检验系统中转动时测量检验系统的响应参数值。这有助于检测选定齿轮中的异常。本专利技术还提供一种结构调谐基于振动的检验系统，用于在组件安装到总成之前检测总成中运动组件的异常。该总成具有模态频率，该组件具有至少一个总成异常频率，其为组件在总成中运转速度的函数，在此运转速度下组件的异常可被检测出来。该至少一个总成异常频率处于预定总成频率范围内。检验系统包括一个第一致动器，可操作地在一种或多种预定速度下运转组件。该组件具有至少一个检验系统异常频率，其为组件在检验系统中运转速度的函数。该至少一个检验系统异常频率与该至少一个总成异常频率不同。在第一致动器运转组件时有一个结构支承该组件。让该结构使得检验系统至少一部分具有至少一个处于预定的检验系统频率范围之内的模态频率。预定的检验系统频率范围包括该至少一个检验系统异常频率。当第一致动器运转组件时，一个传感器测量检验系统的响应参数值。附图说明图1为按照本专利技术的组件检验系统的平面图；图2A及2B为变速箱及图1所示的检验系统分别由组件异常所结构性激励的运转对比示意图；图3为按照本专利技术的方法的流程图；图4为装配了所有组件的车辆变速箱壳体的结构波形图；图5为组件检验系统，例如图1所示的组件检验系统的结构波形图；图6A及6B为来自结构调谐组件检验系统，例如图1所示的组件检验系统的跨时测量的振动加速度值图；以及图7A及7B为将图6A及6B转换为频域后的图。具体实施例方式图1表示按照本专利技术的组件检验系统，具体地说，是齿轮检验系统10。如以下详述，检验系统10是一种结构调谐、基于振动的检验系统，其用于在齿轮12装配到总成，例如车辆变速箱之前检测选定组件，本实施例中为齿轮12的异常。检验系统10包括一个第一致动器，在本实施例中为电动机14，其可操作地在一种或多种预定速度下转动齿轮12。电动机14转动带轮16，然后带动皮带18，其将带轮16的转动传送至第二带轮20。检验系统10还包括一个圆柱形结构21，其包括一个具有转动组件的轴22和用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在组件安装到总成之前检测总成组件异常的方法，该组件可以在总成中以一种或多种速度运动，该方法包含：构成包括至少一个检验系统传感器、可以在一种或多种预定速度下运转组件的组件检验系统；确定检验系统中的组件运转速度，其从一种或多 种预定速度中选出；确定检验系统中组件的至少一个异常频率，该检验系统中组件的至少一个异常频率为检验系统中组件的运转速度的函数；使检验系统的至少一部分具有至少一个在预定的检验系统频率范围内的模态频率，该预定的检验系统频率范围包括 该至少一个检验系统中组件的异常频率；使检验系统的至少一部分具有能使检验系统中组件的甄别力处于预定的基于总成中组件甄别力的预定范围内的模态特性，通过对比利用具有至少一处异常的组件的检验系统振幅响应和利用实质上没有异常的组件的检验系统振 幅响应确定检验系统中组件甄别力，利用该至少一个检验系统传感器确定模态特性和检验系统的振幅响应；在检验系统中运转组件；以及当组件在检验系统中运转时测量检验系统的响应参数值，从而有助于检测组件中的异常。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤瑟夫哈米迪，菲利普巴拉斯，詹姆斯普斯比西，普拉香士玛格迪，香德菈佳鲁莉，
申请(专利权)人：福特汽车公司，伊利诺伊工具制品集团有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]