基于LabVIEW的減振器性能測試平臺設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述(共6頁)

1、基于LabVIEW的減振器性能測試(csh)平臺設(shè)計(jì)文獻(xiàn)(wnxin)綜述題目(tm)： 基于LabVIEW的減振器性能測試平臺設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱：機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級： 測控 學(xué)生姓名： 1前言部分減振器是汽車懸架系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部件，其質(zhì)量直接影響到汽車行駛平穩(wěn)性、乘坐舒適性、操縱穩(wěn)定性及安全性等。由于減振器是一個(gè)典型的非線性系統(tǒng)，且它的工作條件非常惡劣，容易發(fā)生漏油、異響等狀況，當(dāng)減振器發(fā)生上述故障時(shí)，不但影響汽車行駛的平穩(wěn)性，而且將直接危及到車輛的安全性。因此，減振器的性能測試是減振器生產(chǎn)中一項(xiàng)十分重要的工作。減振器必須經(jīng)過減振器性能測試臺相關(guān)測試，符合有關(guān)的參數(shù)性能才能使用1,2。隨

2、著汽車產(chǎn)量的逐年上升，市場對于減振器的需求量也迅速增加。傳統(tǒng)的減振器設(shè)計(jì)開發(fā)方法主要是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定設(shè)計(jì)參數(shù)，然后進(jìn)行試驗(yàn)修正。這往往需要對減振器內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行多次反復(fù)調(diào)整和多次開發(fā)、試驗(yàn)。這種完全依賴于物理樣機(jī)試驗(yàn)的設(shè)計(jì)開發(fā)方法周期長、消耗大、成本高。由于減振器的生產(chǎn)類型屬于大批量生產(chǎn)，并且每支必檢，因此在完成減振器性能測試的同時(shí)，還應(yīng)該提高測試效率。因此，開發(fā)減振器測試系統(tǒng)具有現(xiàn)實(shí)意義3。所以，為了克服上述缺點(diǎn)，基于圖形化編程（G語言）軟件LabVIEW的虛擬儀器技術(shù)在測試領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。汽車減振器性能測試系統(tǒng)是減振器生產(chǎn)開發(fā)過程中必需的專用檢測設(shè)備，其功用是檢測減振器的外特性。由于減振器規(guī)

3、格與試驗(yàn)規(guī)范的多樣化，則要求測試系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測、功能完善、性能穩(wěn)定、維護(hù)使用方便、數(shù)據(jù)分析功能強(qiáng)?；趫D形化編程軟件LabVIEW的虛擬儀器編程靈活簡單，其程序容易和各種數(shù)據(jù)采集硬件集成4,開發(fā)環(huán)境具有實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流的流動，易于實(shí)現(xiàn)多任務(wù)多線程工作，同時(shí)內(nèi)嵌控件豐富的特點(diǎn)。因此，與傳統(tǒng)編程語言和方法相比，其優(yōu)越性更強(qiáng)5。2主題部分2.1減振器的發(fā)展現(xiàn)狀2.1.1國外汽車(qch)減振器的發(fā)展(fzhn)現(xiàn)狀到目前為止，國外液壓式減振器處于充氣式減振器、可調(diào)減振器及自適應(yīng)減振器發(fā)展階段。其中雙筒液壓減振器的發(fā)展時(shí)間較長，市場占有率極高。而可調(diào)減振器等新式減振器也已經(jīng)投入市場，并有商品(shngpn

4、)車輛出現(xiàn)。以上的減振器類型都是對無級調(diào)整阻尼力、高頻激振阻尼力以及減振器溫度特性的完善6，并且在改善減振器的外特性和減低噪聲等兩個(gè)方面有較大的進(jìn)步。2.1.2我國汽車減振器的發(fā)展現(xiàn)狀汽車減振器在我國的發(fā)展時(shí)間短，而且起點(diǎn)也更低，總體技術(shù)水平僅處于發(fā)達(dá)國家80年代的技術(shù)水平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。因此，我國許多轎車的減振器是使用進(jìn)口減振器，尤其是中高檔轎車。而且許多國產(chǎn)汽車、微型車等眾多車型仍使用普通的雙筒液壓減振器。因此，提高我國汽車減振器研發(fā)水平已經(jīng)成為我國汽車懸架系統(tǒng)中急需解決的問題，也是我國汽車行業(yè)發(fā)展規(guī)劃中需要優(yōu)先解決的問題7。2.2早期減振器性能測試設(shè)備的介紹2.2.1機(jī)械式示功試驗(yàn)

5、臺對于汽車減振器的檢測最早使用的就是機(jī)械式示功試驗(yàn)臺8。這種試驗(yàn)臺基本工作結(jié)構(gòu)通常是使用電動機(jī)帶動某些偏心機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)正弦激振，比如說曲柄連桿機(jī)構(gòu)或者凸輪機(jī)構(gòu)等；試驗(yàn)臺的激振頻率則是由曲柄或者凸輪的回轉(zhuǎn)速度所決定的，通過帶輪與減速機(jī)的匹配實(shí)現(xiàn)；試驗(yàn)中，力的測定則是通過測量一種特殊的測力組件變形量的大小來計(jì)算減振器阻尼力的大?。慌c此同時(shí)，減振器的震動位移量則通過在測力組件上安裝繪圖筆的方式直接繪制出圖形。在上世紀(jì)八十年代，使用較多的機(jī)械式試驗(yàn)臺是J85試驗(yàn)臺，它通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動減振器做近似的簡諧振動。通過彈性扭桿測力和振幅，并依靠人工處理數(shù)據(jù)。由于它只能夠得到一定振動速度下的示功圖，并且效率低

6、，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性差，只能夠完成垂向減振器試驗(yàn)，不能夠完成橫向減振器檢測，現(xiàn)在基本上已經(jīng)淘汰不用。于是四方機(jī)車車輛研究所在90年代研制出了J95雙向試驗(yàn)臺。它采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)近似簡諧振動運(yùn)動，它有傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、測試系統(tǒng)三部分組成9，改善了J85試驗(yàn)臺存在的一系列問題。由機(jī)械式示功試驗(yàn)臺的特性得知(d zh)其結(jié)構(gòu)簡單，且機(jī)械結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定可靠，工作過程中能夠有效避免外界因素的干擾，故而在減振器發(fā)展早期得到了廣泛的應(yīng)用。但是它也存在非常嚴(yán)重的缺點(diǎn)，尤其是精度比較差而且(r qi)由于其機(jī)械特性精度誤差是不可避免的。機(jī)械式試驗(yàn)臺激振波形單一，只有正弦波。該試驗(yàn)臺只能完成示功圖的繪制，無法繪制

7、速度特性曲線，而且示功圖也只是一個(gè)近似的曲線。機(jī)械式示功試驗(yàn)臺目前已很少有生產(chǎn)廠家使用，其中還有一個(gè)最主要原因就是其生產(chǎn)和試驗(yàn)效率極低，對于每一只試件測量完成之后還要進(jìn)行檢測結(jié)果的換算，工作量很大，不能適應(yīng)(shyng)高效生產(chǎn)的要求。2.2.2示波器式示功試驗(yàn)臺得益于電子技術(shù)的發(fā)展，使得試驗(yàn)設(shè)備能夠廣泛的使用各類的電子元件，這就給測試設(shè)備的檢測和控制帶來極大的方便。示波器式示功試驗(yàn)臺就是機(jī)械式示功試驗(yàn)臺的電子化改進(jìn)。該試驗(yàn)臺與機(jī)械式試驗(yàn)臺有著相同的激振部分，但是該試驗(yàn)臺的測試精度要比機(jī)械式高很多，因?yàn)槠浔苊饬撕艽笠徊糠值南到y(tǒng)誤差和測量誤差，操作也更加簡便，測試效率得到了顯著的提高。但是由于其

8、本身特性又有著無法避免的缺陷：測試結(jié)果不易保存下來，圖像顯示時(shí)間很短，不能形成供分析和研究的可讀性文件。這就導(dǎo)致了該試驗(yàn)臺的使用有很大的局限性，是適用于生產(chǎn)過程而不能對減振器進(jìn)行分析和研究方面的測試，因此該設(shè)備只是一種過渡性的減振器試驗(yàn)設(shè)備10-13。2.3基于LabVIEW的減振器性能測試試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)隨著汽車減振器性能要求的不斷提高，測試技術(shù)的發(fā)展對減振器的測試要求也不斷提高，減振器性能測試結(jié)果準(zhǔn)確性要求也越來越高14?；贚abVIEW的減振器性能測試試驗(yàn)臺可以完成不同種類減振器的示功特性、速度特性等的檢測。該試驗(yàn)臺是由微型計(jì)算機(jī)通過微機(jī)測控系統(tǒng)將測試現(xiàn)場的模擬量、開關(guān)量和脈沖量由放大電路和

9、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和分析，測試結(jié)果將在可視信息設(shè)備中顯示出來。數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)處理，得到的結(jié)果再通過相應(yīng)的控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的自動控制，這就意味著該試驗(yàn)臺能夠?qū)崿F(xiàn)理想的閉環(huán)控制。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，新的測控理論和測控方法不斷出現(xiàn)和成熟，測控系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)為中心，以網(wǎng)絡(luò)為核心的特征日益明顯15。20 世紀(jì)80 年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，就出現(xiàn)了插在PC計(jì)算機(jī)里的數(shù)據(jù)采集卡，負(fù)責(zé)采集一些簡單的數(shù)據(jù)，而把數(shù)據(jù)的處理工作通過計(jì)算機(jī)軟件來完成，這就是虛擬儀器技術(shù)的雛形。虛擬儀器的出現(xiàn)，給測控系統(tǒng)帶來了革命性的沖擊，對測試?yán)碚摵蜏y控方法等很多方面都產(chǎn)

10、生了重大影響。虛擬儀器化和網(wǎng)絡(luò)化是測控系統(tǒng)發(fā)展的兩大趨勢16。如今，網(wǎng)絡(luò)測控技術(shù)在現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)和國防等諸領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛。基于(jy)LabVIEW的減振器性能(xngnng)測試試驗(yàn)臺是由硬件(yn jin)系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。該試驗(yàn)臺的硬件系統(tǒng)主要是由傳統(tǒng)的激振系統(tǒng)、各類傳感器、轉(zhuǎn)換器和微型計(jì)算機(jī)及外設(shè)組成。工作過程為激振系統(tǒng)產(chǎn)生激振源，推動減振器動作，此時(shí)力傳感器和速度傳感器將采集的信號分別通過信號放大器和信號變送器的轉(zhuǎn)換放大，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量數(shù)據(jù)傳送到微型計(jì)算機(jī)在顯示器顯示出來并通過打印機(jī)打印。與此同時(shí)所采集的信號將與控制信號比較，偏差只通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器將

11、數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量通過功率放大器傳遞給模擬控制器，控制器將對激振系統(tǒng)作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)以適應(yīng)控制曲線。從對該試驗(yàn)臺工作原理的描述可以看出其工作過程是閉環(huán)控制，人為干預(yù)大大減少，從而測量精度會有很大提高。基于LabVIEW的減振器性能測試試驗(yàn)臺的工作主要是依靠功能齊全的軟件系統(tǒng)來控制。軟件是虛擬儀器的主體。目前，國內(nèi)外開發(fā)虛擬儀器軟件平臺主要有以下類型。國外是以美國國家儀器公司（NI 公司）為代表的LabVIEW 平臺，除此還有其他廠商的軟件如NI 的LabWindows/CVI，惠普公司的VEE 和TIG等。LabVIEW 以它獨(dú)特的圖形化編程界面而著名，有大量的用戶，在國際上虛擬儀器技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)

12、優(yōu)勢地位。國內(nèi)是以東方振動與噪聲研究所（COINV）的DASP 虛擬儀器平臺系統(tǒng)為先河2。為了能夠?qū)崿F(xiàn)控制步驟的有序進(jìn)行，控制系統(tǒng)采用人機(jī)交互的方式。測試軟件不僅能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的在線檢測的作用，還能記錄測試結(jié)果以備減振器性能的研究之用。對測試軟件的要求是在滿足測試精度的情況下盡可能縮短程序執(zhí)行時(shí)間以增加工作效率。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的特性，軟件的執(zhí)行采用了模塊化方式，由一個(gè)測試主程序和多個(gè)標(biāo)定子程序組成。模塊化了的軟件程序使得該試驗(yàn)臺能夠滿足工作要求。把虛擬儀器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用于減振器性能測試還是個(gè)全新的研究課題17。3總結(jié)部分減振器對車輛高速行駛穩(wěn)定性和乘坐舒適性的影響很大，先進(jìn)的減振器檢測手段對于研究減

13、振器性能顯得極為重要。因此，開發(fā)減振器性能測試系統(tǒng)具有現(xiàn)實(shí)意義。多年來,人們對減振器進(jìn)行了許多研究18。汽車減振器的設(shè)計(jì),尤其是其性能方面,在車輛動力學(xué)行為中起著非常重要的作用。減振器設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)方法容易實(shí)證。設(shè)計(jì)師用他們的經(jīng)驗(yàn)確定減振器設(shè)計(jì)參數(shù)，減振器的物理樣機(jī)被用來測試它的性能和它在完整的車輛動力學(xué)行為中的影響。這種基于物理樣機(jī)的實(shí)證方法比較耗時(shí),高成本的過程不能得到優(yōu)化設(shè)計(jì)19。所以，為了克服上述缺點(diǎn)，基于圖形化編程（G語言）軟件LabVIEW的虛擬儀器技術(shù)在測試領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用。早期(zoq)機(jī)械式試驗(yàn)臺激振波形單一(dny)，只有正弦波。該試驗(yàn)臺只能完成示功圖的繪制，無法(wf)繪制

14、速度特性曲線，而且示功圖也只是一個(gè)近似的曲線，生產(chǎn)和試驗(yàn)效率極低，對于每一只試件測量完成之后還要進(jìn)行檢測結(jié)果的換算，工作量很大，不能適應(yīng)高效生產(chǎn)的要求。后來的示波器式示功試驗(yàn)臺測試結(jié)果不易保存下來，圖像顯示時(shí)間很短，不能形成供分析和研究的可讀性文件，導(dǎo)致了該試驗(yàn)臺的使用有很大的局限性，適用于生產(chǎn)過程而不能對減振器進(jìn)行分析和研究方面的測試，因此該設(shè)備只是一種過渡性的減振器試驗(yàn)設(shè)備。而基于圖形化編程軟件LabVIEW的虛擬儀器則編程靈活簡單，人為干預(yù)少，測量精度高。所以基于LabVIEW的減振器性能測試平臺設(shè)計(jì)具有現(xiàn)實(shí)意義。4參考文獻(xiàn)1 曲承童,姜濤.減震器測試臺兩種不同機(jī)械加振方式的討論J.長春

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