專(zhuān)利名稱(chēng)：結(jié)構(gòu)調(diào)諧基于振動(dòng)的組件檢驗(yàn)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)調(diào)諧、基于振動(dòng)的組件檢驗(yàn)系統(tǒng)及方法，用于在組件安裝到總成之前檢測(cè)總成中組件的異常。
背景技術(shù)：
隨著對(duì)寧?kù)o駕車(chē)的日益強(qiáng)調(diào)，車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)的噪音、振動(dòng)及聲振粗糙度(NVH)水平已被認(rèn)為是說(shuō)明車(chē)輛整體噪音水平的重要指標(biāo)。例如，齒輪噪音可以是造成難以接受的變速箱N(xiāo)VH水平的主要因素，繼而，后者又促成難以接受的車(chē)輛NVH水平。為了應(yīng)付這些問(wèn)題，已開(kāi)發(fā)了多種齒輪測(cè)量和檢驗(yàn)系統(tǒng)，用于在齒輪裝配到變速箱并裝配到車(chē)輛之前鑒定并排除可產(chǎn)生噪音的齒輪。
目前實(shí)踐中也包括在變速箱制造工廠(chǎng)安放測(cè)試臺(tái)，用以在變速箱裝配完成之后檢驗(yàn)NVH水平。還使用了變速箱的計(jì)算機(jī)輔助模擬、甚至整車(chē)動(dòng)力學(xué)。這用對(duì)一定數(shù)量制造和裝配好的變速箱進(jìn)行車(chē)輛路面測(cè)試來(lái)補(bǔ)充。盡管這些變速箱裝配后測(cè)試程序可以減少安裝到車(chē)輛中的噪音變速箱的數(shù)量，但是用生產(chǎn)線(xiàn)終點(diǎn)的測(cè)試臺(tái)或通過(guò)路面測(cè)試檢測(cè)難以接受的NVH水平成本高且浪費(fèi)。因此，就有了在機(jī)加工部門(mén)裝配之前檢測(cè)齒輪缺陷的不同的測(cè)定/檢驗(yàn)策略。目前在生產(chǎn)區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定裝置具有有限的檢測(cè)性能，往往不能檢出會(huì)導(dǎo)致難以接受的車(chē)輛NVH水平的細(xì)微齒輪異常。
現(xiàn)有的機(jī)加工部門(mén)的齒輪測(cè)定系統(tǒng)測(cè)量齒輪的空間維度特征和輪齒的表面形狀。但是它們無(wú)法在齒輪用于變速箱總成之前對(duì)其進(jìn)行基于功能性的NVH檢驗(yàn)。此外，還有少數(shù)其他類(lèi)型的測(cè)定系統(tǒng)，包括變速箱誤差(TE)測(cè)試儀和測(cè)量振動(dòng)特性的測(cè)試儀。它們也都具有有限的性能。這些系統(tǒng)的局限性之一是它們的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)與全部裝配完成的變速箱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)不以任何方式相關(guān)。因此，它們無(wú)法檢測(cè)出會(huì)在裝配好的變速箱內(nèi)產(chǎn)生噪音的微米級(jí)的細(xì)微異常。在這樣的系統(tǒng)中，構(gòu)件通常會(huì)剛性很強(qiáng)，導(dǎo)致響應(yīng)齒輪缺陷的低激勵(lì)水平。因此，通過(guò)減少齒輪檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)不再象裝配完成的總成，測(cè)試結(jié)果可能不能表示出所測(cè)試的組件在安裝后會(huì)有怎樣的表現(xiàn)。
因此，存在一種在組件裝配至總成之前可以對(duì)總成中組件的細(xì)微異常進(jìn)行檢測(cè)的組件檢驗(yàn)系統(tǒng)及方法的需要。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種組件檢驗(yàn)系統(tǒng)及方法，可以在組件裝配至總成之前檢測(cè)總成中組件的細(xì)微異常。
本發(fā)明還提供一種在組件裝配至總成之前檢測(cè)總成中組件異常的方法。該組件可以在總成中以一種或多種速度運(yùn)動(dòng)。該方法包括構(gòu)成一種組件檢驗(yàn)系統(tǒng)，其在一種或多種預(yù)定速度下運(yùn)轉(zhuǎn)組件。檢驗(yàn)系統(tǒng)包括至少一個(gè)檢驗(yàn)系統(tǒng)傳感器。從一種或多種預(yù)定速度中選擇確定檢驗(yàn)系統(tǒng)中組件的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。確定檢驗(yàn)系統(tǒng)中組件的至少一個(gè)異常頻率；其為檢驗(yàn)系統(tǒng)中組件運(yùn)轉(zhuǎn)速度的函數(shù)。讓檢驗(yàn)系統(tǒng)的至少一部分具有至少一個(gè)在預(yù)定的檢驗(yàn)系統(tǒng)頻率范圍內(nèi)的模態(tài)頻率。預(yù)定的檢驗(yàn)系統(tǒng)頻率范圍包括該至少一個(gè)檢驗(yàn)系統(tǒng)中組件的異常頻率。讓檢驗(yàn)系統(tǒng)的至少一部分具有能使檢驗(yàn)系統(tǒng)中組件甄別力處于預(yù)定的基于總成中組件甄別力的范圍內(nèi)的模態(tài)特性。對(duì)檢驗(yàn)系統(tǒng)中組件的甄別力是指，利用具有至少一處異常的組件時(shí)的檢驗(yàn)系統(tǒng)振幅響應(yīng)與利用實(shí)質(zhì)上沒(méi)有異常的組件時(shí)的檢驗(yàn)系統(tǒng)振幅響應(yīng)之間的差別。利用該至少一個(gè)檢驗(yàn)系統(tǒng)傳感器確定模態(tài)特性和檢驗(yàn)系統(tǒng)的振幅響應(yīng)。組件在檢驗(yàn)系統(tǒng)中運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)組件在檢驗(yàn)系統(tǒng)中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)測(cè)量檢驗(yàn)系統(tǒng)的響應(yīng)參數(shù)值。這有助于檢測(cè)組件中的異常。
本發(fā)明還提供一種在選定齒輪安裝到變速箱之前檢測(cè)用于車(chē)輛變速箱選定齒輪的異常的方法。該方法包括利用變速箱殼體上的至少一個(gè)傳感器確定變速箱的至少一個(gè)模態(tài)頻率。確定作為選定齒輪的齒數(shù)和選定齒輪在變速箱內(nèi)轉(zhuǎn)速的函數(shù)的變速箱齒輪嚙合頻率。確定變速箱齒輪嚙合頻率是否處于預(yù)定的變速箱頻率范圍內(nèi)。預(yù)定的變速箱頻率范圍包括該至少一個(gè)變速箱模態(tài)頻率。對(duì)應(yīng)于變速箱的該至少一個(gè)模態(tài)頻率的變速箱齒輪嚙合頻率的位置也被確定。進(jìn)一步確定變速箱齒輪嚙合頻率的至少一個(gè)諧波頻率是否在預(yù)定的變速箱頻率范圍內(nèi)。對(duì)應(yīng)于變速箱的該至少一個(gè)模態(tài)頻率的變速箱齒輪嚙合頻率的該至少一個(gè)諧波頻率的位置也被確定。變速箱殼體上的該至少一個(gè)傳感器用于確定變速箱的一個(gè)第一振幅響應(yīng)，該變速箱包括一個(gè)具有至少一處異常的齒輪。變速箱殼體上的至少一個(gè)傳感器用于確定變速箱的一個(gè)第二振幅響應(yīng)，該變速箱包括一個(gè)實(shí)質(zhì)上沒(méi)有異常的齒輪。確定用于變速箱內(nèi)選定齒輪的甄別力；甄別力是指第一和第二振幅響應(yīng)之間的差別。構(gòu)成包括至少一個(gè)檢驗(yàn)系統(tǒng)傳感器的齒輪檢驗(yàn)系統(tǒng)。該檢驗(yàn)系統(tǒng)可以在一種或多種預(yù)定速度下轉(zhuǎn)動(dòng)選定齒輪。從一種或多種預(yù)定速度中選擇確定選定齒輪在檢驗(yàn)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。選定齒輪在檢驗(yàn)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)速度與用于確定變速箱齒輪嚙合頻率時(shí)所用的速度不同。確定作為選定齒輪的齒數(shù)和選定齒輪在檢驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)的轉(zhuǎn)速的函數(shù)的檢驗(yàn)系統(tǒng)齒輪嚙合頻率。確定檢驗(yàn)系統(tǒng)齒輪嚙合頻率的至少一個(gè)諧波頻率。讓檢驗(yàn)系統(tǒng)的至少一部分具有至少一個(gè)在預(yù)定的檢驗(yàn)系統(tǒng)頻率范圍內(nèi)的模態(tài)頻率。預(yù)定的檢驗(yàn)系統(tǒng)頻率范圍包括檢驗(yàn)系統(tǒng)齒輪嚙合頻率和檢驗(yàn)系統(tǒng)齒輪嚙合頻率的該至少一個(gè)諧波頻率。讓檢驗(yàn)系統(tǒng)的至少一部分具有能使檢驗(yàn)系統(tǒng)中選定齒輪的甄別力處于預(yù)定的基于變速箱中組件甄別力的范圍內(nèi)的模態(tài)特性。對(duì)檢驗(yàn)系統(tǒng)中選定齒輪的甄別力是指，在使用具有至少一處異常的齒輪時(shí)的檢驗(yàn)系統(tǒng)振幅響應(yīng)與使用實(shí)質(zhì)上沒(méi)有異常的齒輪時(shí)的檢驗(yàn)系統(tǒng)振幅響應(yīng)之間的差別。利用該至少一個(gè)檢驗(yàn)系統(tǒng)傳感器確定檢驗(yàn)系統(tǒng)的模態(tài)特性和振幅響應(yīng)。在檢驗(yàn)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)動(dòng)選定齒輪，當(dāng)選定齒輪在檢驗(yàn)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)測(cè)量檢驗(yàn)系統(tǒng)的響應(yīng)參數(shù)值。這有助于檢測(cè)選定齒輪中的異常。
本發(fā)明還提供一種結(jié)構(gòu)調(diào)諧基于振動(dòng)的檢驗(yàn)系統(tǒng)，用于在組件安裝到總成之前檢測(cè)總成中運(yùn)動(dòng)組件的異常。該總成具有模態(tài)頻率，該組件具有至少一個(gè)總成異常頻率，其為組件在總成中運(yùn)轉(zhuǎn)速度的函數(shù)，在此運(yùn)轉(zhuǎn)速度下組件的異常可被檢測(cè)出來(lái)。該至少一個(gè)總成異常頻率處于預(yù)定總成頻率范圍內(nèi)。檢驗(yàn)系統(tǒng)包括一個(gè)第一致動(dòng)器，可操作地在一種或多種預(yù)定速度下運(yùn)轉(zhuǎn)組件。該組件具有至少一個(gè)檢驗(yàn)系統(tǒng)異常頻率，其為組件在檢驗(yàn)系統(tǒng)中運(yùn)轉(zhuǎn)速度的函數(shù)。該至少一個(gè)檢驗(yàn)系統(tǒng)異常頻率與該至少一個(gè)總成異常頻率不同。在第一致動(dòng)器運(yùn)轉(zhuǎn)組件時(shí)有一個(gè)結(jié)構(gòu)支承該組件。讓該結(jié)構(gòu)使得檢驗(yàn)系統(tǒng)至少一部分具有至少一個(gè)處于預(yù)定的檢驗(yàn)系統(tǒng)頻率范圍之內(nèi)的模態(tài)頻率。預(yù)定的檢驗(yàn)系統(tǒng)頻率范圍包括該至少一個(gè)檢驗(yàn)系統(tǒng)異常頻率。當(dāng)?shù)谝恢聞?dòng)器運(yùn)轉(zhuǎn)組件時(shí)，一個(gè)傳感器測(cè)量檢驗(yàn)系統(tǒng)的響應(yīng)參數(shù)值。
圖1為按照本發(fā)明的組件檢驗(yàn)系統(tǒng)的平面圖；圖2A及2B為變速箱及圖1所示的檢驗(yàn)系統(tǒng)分別由組件異常所結(jié)構(gòu)性激勵(lì)的運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)比示意圖；圖3為按照本發(fā)明的方法的流程圖；圖4為裝配了所有組件的車(chē)輛變速箱殼體的結(jié)構(gòu)波形圖；圖5為組件檢驗(yàn)系統(tǒng)，例如圖1所示的組件檢驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)波形圖；圖6A及6B為來(lái)自結(jié)構(gòu)調(diào)諧組件檢驗(yàn)系統(tǒng)，例如圖1所示的組件檢驗(yàn)系統(tǒng)的跨時(shí)測(cè)量的振動(dòng)加速度值圖；以及圖7A及7B為將圖6A及6B轉(zhuǎn)換為頻域后的圖。
具體實(shí)施例方式
圖1表示按照本發(fā)明的組件檢驗(yàn)系統(tǒng)，具體地說(shuō)，是齒輪檢驗(yàn)系統(tǒng)10。如以下詳述，檢驗(yàn)系統(tǒng)10是一種結(jié)構(gòu)調(diào)諧、基于振動(dòng)的檢驗(yàn)系統(tǒng)，其用于在齒輪12裝配到總成，例如車(chē)輛變速箱之前檢測(cè)選定組件，本實(shí)施例中為齒輪12的異常。檢驗(yàn)系統(tǒng)10包括一個(gè)第一致動(dòng)器，在本實(shí)施例中為電動(dòng)機(jī)14，其可操作地在一種或多種預(yù)定速度下轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪12。電動(dòng)機(jī)14轉(zhuǎn)動(dòng)帶輪16，然后帶動(dòng)皮帶18，其將帶輪16的轉(zhuǎn)動(dòng)傳送至第二帶輪20。檢驗(yàn)系統(tǒng)10還包括一個(gè)圓柱形結(jié)構(gòu)21，其包括一個(gè)具有轉(zhuǎn)動(dòng)組件的軸22和用以支承齒輪12的可張開(kāi)的筒夾。具體地說(shuō)，軸22和橫桿23沿齒輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)軸對(duì)其進(jìn)行支承。帶輪20轉(zhuǎn)動(dòng)軸22的一部分，從而轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪12。一個(gè)第二組件，或主齒輪24，其結(jié)構(gòu)為與齒輪12匹配，并被電動(dòng)機(jī)14轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪12所驅(qū)動(dòng)。主齒輪24固定在第二軸26上。軸26固定在導(dǎo)向裝置28上，導(dǎo)向裝置自身固定在精密導(dǎo)軌30上，其只有一個(gè)可以在圖1中看到。導(dǎo)向裝置28、導(dǎo)軌30及軸22、26全部位于基座31上。檢驗(yàn)系統(tǒng)10擱在橡膠隔離墊32上，以排除來(lái)自其它來(lái)源發(fā)射的振動(dòng)。通過(guò)移動(dòng)導(dǎo)軌30上的導(dǎo)向裝置28，能使齒輪12和主齒輪24之間的接觸量和接觸類(lèi)型發(fā)生變化。例如，如果將導(dǎo)向裝置28向軸22充分移近，齒輪12和主齒輪24就會(huì)雙嚙接觸，即一個(gè)齒輪上的一個(gè)輪齒同時(shí)接觸另一個(gè)齒輪上相鄰的輪齒。這樣，一個(gè)齒輪上的一個(gè)輪齒同時(shí)以?xún)蓚€(gè)齒面與另一個(gè)齒輪的輪齒接觸。將導(dǎo)向裝置28移開(kāi)軸22會(huì)使齒輪12、24單嚙接觸。而且，調(diào)整導(dǎo)向裝置28靠近或遠(yuǎn)離軸22提供了一種設(shè)置兩個(gè)齒輪12、24之間側(cè)隙-即間隔-的手段。如以下詳述，檢驗(yàn)齒輪12時(shí)需要提供一個(gè)精確的側(cè)隙?？烧{(diào)式限制器33控制主齒輪24與齒輪12的嚙合在預(yù)設(shè)的間隔或側(cè)隙量下進(jìn)行檢查。在嚙合位置，導(dǎo)向裝置28的位置被鎖定，以使側(cè)隙在整個(gè)測(cè)試運(yùn)轉(zhuǎn)期間保持恒定。
在電動(dòng)機(jī)14運(yùn)轉(zhuǎn)齒輪12時(shí)，為了向齒輪12提供扭矩負(fù)載，提供一個(gè)第二致動(dòng)器，或直流伺服電動(dòng)機(jī)34。當(dāng)然，也可以利用其他類(lèi)型的致動(dòng)器，例如，磁粉致動(dòng)器、液壓馬達(dá)或任何制動(dòng)機(jī)構(gòu)。電動(dòng)機(jī)34向驅(qū)動(dòng)輪35釋放動(dòng)力學(xué)扭矩負(fù)載，隨后通過(guò)皮帶38向第二從動(dòng)輪36施加扭矩。帶輪36連接在軸26上主齒輪24的下方，從而給予主齒輪24一個(gè)扭矩負(fù)載。因此，主齒輪24與齒輪12及電動(dòng)機(jī)34配合，使電動(dòng)機(jī)34通過(guò)主齒輪24以單嚙向齒輪12施加適當(dāng)?shù)呐ぞ刎?fù)載。這可以幫助模擬實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，例如齒輪12在變速箱中以單嚙在扭矩負(fù)載下運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)被電動(dòng)機(jī)14轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪12在某個(gè)時(shí)間段里在扭矩負(fù)載下驅(qū)動(dòng)主齒輪24時(shí)，位于橫桿21上的振動(dòng)傳感器40和位于主齒輪軸26殼體上的振動(dòng)傳感器41測(cè)量響應(yīng)參數(shù)值，例如加速度，并將此信息輸出到輸出設(shè)備，例如計(jì)算機(jī)42。雖然在本實(shí)施例中，傳感器40、41為加速度計(jì)，然而也可以利用其它類(lèi)型的傳感器。例如，聲音傳感器和麥克風(fēng)可以用來(lái)測(cè)量聲音，并將這些測(cè)定結(jié)果輸出至計(jì)算機(jī)，例如計(jì)算機(jī)42。同樣，也可以利用速率或位移傳感器。傳感器，例如傳感器40、41必須具有足夠的帶寬以跨越感興趣的所需頻率范圍測(cè)量參數(shù)。檢驗(yàn)系統(tǒng)10還包括一個(gè)觸摸屏44，可以使操作者控制檢驗(yàn)系統(tǒng)10的各種組件，并在菜單和自動(dòng)化模式下輸入數(shù)據(jù)或其它響應(yīng)參數(shù)。其它類(lèi)型的操作界面也可以加以利用。
如上所述，檢驗(yàn)系統(tǒng)10是結(jié)構(gòu)調(diào)諧的，用于檢測(cè)例如齒輪12的組件異常?！敖Y(jié)構(gòu)調(diào)諧”就意味著檢驗(yàn)系統(tǒng)10的具體結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)落在預(yù)定頻率范圍內(nèi)的模態(tài)頻率。如下討論，檢驗(yàn)系統(tǒng)10的預(yù)定頻率范圍，可以用測(cè)試齒輪的選定轉(zhuǎn)速和該齒輪的異常頻率來(lái)確定。檢驗(yàn)系統(tǒng)10所選的模態(tài)頻率通常與齒輪12或其它測(cè)試組件要裝入的變速箱或其它總成的模態(tài)頻率不同。這是因?yàn)辇X輪12在檢驗(yàn)系統(tǒng)10中運(yùn)轉(zhuǎn)的速度遠(yuǎn)低于其在變速箱中運(yùn)轉(zhuǎn)的速度。這是為了使齒輪在檢驗(yàn)系統(tǒng)10中測(cè)試時(shí)不損害齒輪所必需的，其不同于實(shí)際的變速箱總成，是在無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)的。檢驗(yàn)系統(tǒng)10用于檢測(cè)齒輪12中的異常。例如，刻痕、磨痕及齒頂傾斜情況都是例如齒輪12這樣的齒輪會(huì)出現(xiàn)的異常。在齒輪安裝到變速箱并運(yùn)轉(zhuǎn)之前，像這類(lèi)異常，利用傳統(tǒng)的測(cè)定系統(tǒng)或基于振動(dòng)的測(cè)試系統(tǒng)往往難以檢測(cè)出來(lái)。在變速箱安裝到車(chē)輛之前，這類(lèi)的異常未被檢測(cè)出來(lái)時(shí)，它們就會(huì)在車(chē)輛行駛時(shí)產(chǎn)生令人不快的噪音和振動(dòng)。此外，如果裝配之后，在生產(chǎn)線(xiàn)終端測(cè)試臺(tái)上的已裝配變速箱中檢測(cè)出齒輪異常，就會(huì)由于浪費(fèi)勞動(dòng)和廢棄大量組件而造成代價(jià)重大的損失。
為了檢測(cè)這些類(lèi)型及其它會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛令人不快的NVH特性的齒輪異常，檢驗(yàn)系統(tǒng)10有基于結(jié)構(gòu)調(diào)諧的檢測(cè)異常的能力，其與生產(chǎn)線(xiàn)終端測(cè)試臺(tái)上裝配完成的變速箱異常具有相關(guān)關(guān)系。圖2A及2B示意性說(shuō)明了這個(gè)主要概念。圖2B表示由總成，例如變速箱46中像齒輪12這樣的齒輪所產(chǎn)生的激勵(lì)力，其為齒輪速度(速度2)和輪齒表面形狀的函數(shù)。變速箱46在扭矩負(fù)載(負(fù)載2)下運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)受由于輪齒表面形狀和齒輪異常而引起的結(jié)構(gòu)激勵(lì)。然后測(cè)量變速箱響應(yīng)，具體地說(shuō)，是測(cè)量變速箱的振動(dòng)。圖2A表示檢驗(yàn)系統(tǒng)，例如測(cè)試系統(tǒng)10，其以一種方式與輪齒異常在結(jié)構(gòu)上發(fā)生反應(yīng)，該方式與變速箱46的反應(yīng)方式相關(guān)。在檢驗(yàn)系統(tǒng)10中，激勵(lì)力為齒輪速度(速度1)和輪齒表面形狀的函數(shù)?？梢詫⑴ぞ刎?fù)載施加到齒輪檢驗(yàn)系統(tǒng)(負(fù)載1)，并測(cè)量檢驗(yàn)系統(tǒng)10的振動(dòng)響應(yīng)。如圖2A及2B所示，被分析齒輪的轉(zhuǎn)速在檢驗(yàn)系統(tǒng)10中(速度1)與在裝配完成的變速箱中的(速度2)不同。而且，在兩種情況中所施加的扭矩負(fù)載也不同。但是，輪齒表面形狀是相同的。因此，檢驗(yàn)系統(tǒng)10未被設(shè)定為與裝配完成的變速箱46的模態(tài)頻率及響應(yīng)特性相同。而是考慮到兩種結(jié)構(gòu)之間運(yùn)轉(zhuǎn)速度的差異，將其設(shè)定為具有能提供與變速箱46的振動(dòng)響應(yīng)相似的振動(dòng)響應(yīng)的模態(tài)頻率及響應(yīng)特性。
圖3為說(shuō)明本發(fā)明的一種方法的流程圖48。首先應(yīng)注意，雖然流程圖48中的步驟按順序進(jìn)行說(shuō)明，然而兩個(gè)或更多的步驟可以同時(shí)，或者以不同于圖3中的順序進(jìn)行。在步驟50中，確定總成，例如變速箱46的基頻和其它跨越感興趣的范圍的模態(tài)頻率。感興趣的范圍為預(yù)定的變速箱頻率范圍，其至少部分基于已知的變速箱運(yùn)轉(zhuǎn)條件進(jìn)行選擇。當(dāng)然，如果只對(duì)單一的模態(tài)頻率感興趣，其它的模態(tài)頻率就不需要確定了。因?yàn)榇郎y(cè)組件，例如齒輪12，在測(cè)試時(shí)尚未被安裝到變速箱中，所以步驟50可以包括確定一種變速箱的模態(tài)頻率，其利用的齒輪與齒輪12的設(shè)計(jì)及類(lèi)型相同、并且加工和制造的方式與齒輪12都相同。在此方法中，齒輪檢驗(yàn)系統(tǒng)10和變速箱中所遇到的齒輪異常的類(lèi)型及范圍類(lèi)似。
可以通過(guò)任何能有效給出所需結(jié)果的方法確定變速箱，例如變速箱46的基頻和其它模態(tài)頻率。舉例來(lái)說(shuō)，振動(dòng)傳感器，例如加速度計(jì)可以安放在變速箱的殼體上，其位置與生產(chǎn)線(xiàn)終端測(cè)試儀所用振動(dòng)傳感器所在位置相同。這樣的傳感器可以與檢驗(yàn)系統(tǒng)10所用的類(lèi)型相同；而且，如果方便的話(huà)，甚至可以從檢驗(yàn)系統(tǒng)10取下傳感器40、41中的一個(gè)，用在變速箱上。傳感器連接到數(shù)據(jù)采集輸出端，例如計(jì)算機(jī)。然后以測(cè)量錘敲擊變速箱，測(cè)量錘自身內(nèi)含一個(gè)力傳感器，用以測(cè)量沖擊力。變速箱的振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)可以采用本領(lǐng)域公知的快速傅立葉變換進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并在頻域中作圖，例如圖4所示。圖4所示曲線(xiàn)圖表示被測(cè)變速箱的某些結(jié)構(gòu)波形，包括大約為1760赫茲(Hz)的基頻。
除了確定總成，例如變速箱46的基頻和其它模態(tài)頻率之外，還要確定在總成中運(yùn)轉(zhuǎn)的組件的至少一個(gè)異常頻率-見(jiàn)圖3中步驟52。為了方便起見(jiàn)，該頻率也可以被稱(chēng)為總成異常頻率，然而應(yīng)該理解，其為在總成中運(yùn)轉(zhuǎn)的組件的異常頻率。當(dāng)被分析的總成是車(chē)輛變速箱時(shí)，一個(gè)感興趣的異常頻率可能會(huì)是齒輪嚙合頻率，或“變速箱”齒輪嚙合頻率。修飾詞“變速箱”表示其為齒輪在裝配完成的變速箱中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的齒輪嚙合頻率。對(duì)于其它總成來(lái)說(shuō)，可以利用不同的異常頻率。
一般來(lái)說(shuō)，異常頻率為組件在總成中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，組件異?？杀粰z出時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于車(chē)輛變速箱，例如變速箱46的情況，眾所周知，當(dāng)齒輪在裝配完成的變速箱中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，組件齒輪的輪齒異常可以導(dǎo)致令人不快的噪音和振動(dòng)。在分析其它總成或分總成時(shí)-如發(fā)動(dòng)機(jī)中的凸輪軸-異常頻率可能不是齒輪嚙合頻率，而更可能是分析組件中會(huì)導(dǎo)致總成中令人不快的噪音和振動(dòng)的異常時(shí)的一些其它頻率。因此，本發(fā)明實(shí)質(zhì)上可用于任何具有運(yùn)動(dòng)組件及已知頻率的總成，在上述頻率時(shí)組件中的異常會(huì)導(dǎo)致令人不快的噪音和振動(dòng)。
對(duì)于變速箱46中的齒輪12來(lái)說(shuō)，確定的異常頻率為變速箱齒輪嚙合頻率，其為齒輪12的齒數(shù)和變速箱46中齒輪12的轉(zhuǎn)速的函數(shù)。例如，如果齒輪12有57個(gè)輪齒，并且其以875轉(zhuǎn)每分鐘(RPM)的速度在變速箱46中轉(zhuǎn)動(dòng)，那么變速箱齒輪嚙合頻率(T-GMF)可以很容易地由下式計(jì)算出來(lái)T-GMF＝(875RPM)×(57)/(60秒/分)。因此，對(duì)前例來(lái)說(shuō)，變速箱齒輪嚙合頻率為831.25Hz。然后可以將變速箱齒輪嚙合頻率與變速箱46的基頻和其它模態(tài)頻率相比較，如圖4所示。圖4還表示了變速箱46的預(yù)定頻率范圍(范圍1)。變速箱的預(yù)定頻率范圍包括了如圖4所示的模態(tài)頻率。
再回過(guò)頭來(lái)參照?qǐng)D3，在步驟54中，確定并定位對(duì)應(yīng)于完全裝配完成的變速箱的模態(tài)頻率位置的變速箱齒輪嚙合頻率的諧波頻率-即變速箱齒輪嚙合頻率的整數(shù)倍。應(yīng)該注意的是，變速箱齒輪嚙合頻率或其諧波是否與任何變速箱模態(tài)頻率接近，例如，在20％之內(nèi)。如上討論，變速箱齒輪嚙合頻率為831.25Hz；將此值與圖4中曲線(xiàn)圖比較，可以發(fā)現(xiàn)，變速箱齒輪嚙合頻率831.25Hz不在預(yù)定頻率范圍內(nèi)的任何變速箱模態(tài)頻率的20％之內(nèi)。
然后計(jì)算變速箱齒輪嚙合頻率的其它諧波頻率，確定它們之中的一個(gè)或多個(gè)是否接近預(yù)定頻率范圍內(nèi)的任何變速箱模態(tài)頻率。一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算顯示變速箱齒輪嚙合頻率的第二諧波頻率為(831.25Hz)×2＝1662.5Hz，因此，變速箱齒輪嚙合頻率的第一諧波頻率在變速箱第一結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率的20％之內(nèi)。這里值得注意的是，除20％區(qū)段以外其它誤差也可以用于確定異常頻率何時(shí)就算接近總成的模態(tài)頻率。例如，僅作為少數(shù)示例進(jìn)行說(shuō)明，基于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或其它方法，誤差頻率范圍可以選用模態(tài)頻率的百分?jǐn)?shù)，如+/-10％，+/-5％。
在圖3所示步驟56中，總成的振幅響應(yīng)利用總成中不合格和可接受的兩種組件進(jìn)行測(cè)量。例如，對(duì)變速箱46來(lái)說(shuō)，當(dāng)變速箱46包含一個(gè)至少一處有已知異常的齒輪時(shí)測(cè)量一次振幅響應(yīng)，當(dāng)變速箱46包含一個(gè)實(shí)質(zhì)上沒(méi)有異常-即沒(méi)有會(huì)導(dǎo)致齒輪具有令人不快的NVH特性的異常-的齒輪時(shí)再測(cè)一次。測(cè)量振幅響應(yīng)與確定變速箱46的模態(tài)頻率所用的傳感器相同。然后通過(guò)比較兩個(gè)振幅響應(yīng)，確定對(duì)變速箱內(nèi)齒輪12的甄別力。例如，甄別力可以通過(guò)采用兩振幅響應(yīng)的差異來(lái)確定甄別力，或者其可以為比率。該甄別力用于幫助調(diào)整檢驗(yàn)系統(tǒng)10。在步驟58中，選擇檢驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的目標(biāo)速度范圍，對(duì)于檢驗(yàn)系統(tǒng)10來(lái)說(shuō)，其速度要高于傳統(tǒng)的用于振動(dòng)傳感的低速齒輪檢驗(yàn)系統(tǒng)。很多因素可以用于確定所需運(yùn)轉(zhuǎn)速度，例如，測(cè)試全程中齒輪12是否潤(rùn)滑。檢驗(yàn)系統(tǒng)10設(shè)定為在無(wú)潤(rùn)滑條件下轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪12，因此，必須在比其安裝到變速箱內(nèi)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慢很多的速度下轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪12。一旦選定了檢驗(yàn)系統(tǒng)10中齒輪12的轉(zhuǎn)速，并且已知齒輪12的齒數(shù)，就可以確定檢驗(yàn)系統(tǒng)的異常頻率或檢驗(yàn)系統(tǒng)的齒輪嚙合頻率-見(jiàn)步驟60。與總成的異常頻率一樣，檢驗(yàn)系統(tǒng)的異常頻率應(yīng)該理解為組件的異常頻率，在此例中，為在檢驗(yàn)系統(tǒng)中運(yùn)轉(zhuǎn)的組件的異常頻率。于是就可以確定檢驗(yàn)系統(tǒng)的齒輪嚙合頻率的不同諧波，見(jiàn)圖3中步驟62。像變速箱齒輪嚙合頻率一樣，檢驗(yàn)系統(tǒng)的異常頻率是齒輪12的齒數(shù)和齒輪12的轉(zhuǎn)速的函數(shù)。如果檢驗(yàn)系統(tǒng)10設(shè)定為在120RPM下轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪12，檢驗(yàn)系統(tǒng)齒輪嚙合頻率已計(jì)算出為114Hz，那么檢驗(yàn)系統(tǒng)齒輪嚙合頻率的第一諧波頻率為228Hz。因?yàn)樽兯傧潺X輪嚙合頻率的第一諧波頻率(1662.5Hz)處于變速箱46的基頻的20％之內(nèi)，所以檢驗(yàn)系統(tǒng)齒輪嚙合頻率的第一諧波(228Hz)在齒輪檢驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)調(diào)諧中很重要。
在圖3所示步驟64中，檢驗(yàn)系統(tǒng)10被設(shè)計(jì)成在測(cè)試條件下運(yùn)轉(zhuǎn)齒輪12。而且，在步驟66中，齒輪檢驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組件的結(jié)構(gòu)為對(duì)齒輪異常有最佳響應(yīng)。例如，檢驗(yàn)系統(tǒng)10的至少一部分具有至少一個(gè)檢驗(yàn)系統(tǒng)10預(yù)定頻率范圍內(nèi)的模態(tài)頻率。檢驗(yàn)系統(tǒng)的預(yù)定頻率范圍包括檢驗(yàn)系統(tǒng)齒輪嚙合頻率及其諧波-至少第一諧波，因?yàn)樽兯傧潺X輪嚙合頻率的第一諧波處于變速箱模態(tài)頻率的20％之內(nèi)。當(dāng)然，對(duì)于其它組件，可以關(guān)注不同的異常頻率和/或不同異常頻率的諧波。通過(guò)使其至少一部分具有能使檢驗(yàn)系統(tǒng)10的甄別力處于基于變速箱46的甄別力的預(yù)定范圍內(nèi)的模態(tài)特性-例如模態(tài)頻率和振幅-來(lái)對(duì)檢驗(yàn)系統(tǒng)10調(diào)諧。例如，如果利用不合格和可接受的齒輪的變速箱46的甄別力為3∶1，那么檢驗(yàn)系統(tǒng)10的甄別力的預(yù)定范圍可以是2.5∶1到3.5∶1。當(dāng)然，可以選擇不同的預(yù)定范圍值，范圍要求越嚴(yán)格，檢驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)諧得越接近總成。檢驗(yàn)系統(tǒng)10的甄別力-不合格和可接受齒輪的相對(duì)振幅響應(yīng)-可以利用與確定檢驗(yàn)系統(tǒng)模態(tài)頻率所用的相同傳感器來(lái)確定。在獲得所需的模態(tài)特性前，檢驗(yàn)系統(tǒng)10可能需要許多次反復(fù)才能調(diào)諧適當(dāng)。一旦獲得了檢驗(yàn)系統(tǒng)10所需的模態(tài)特性，設(shè)計(jì)/設(shè)定完成，檢驗(yàn)系統(tǒng)10就預(yù)備好用于組件，例如齒輪12。
與圖4所示的變速箱46的結(jié)構(gòu)波形圖相似，檢驗(yàn)系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)波形可以利用如上所述的撞擊錘和傳感器來(lái)確定。圖5表示檢驗(yàn)系統(tǒng)，例如檢驗(yàn)系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)波形。模態(tài)頻率跨越檢驗(yàn)系統(tǒng)的模態(tài)頻率范圍(范圍2)作圖。在設(shè)計(jì)階段，可以利用結(jié)構(gòu)分析技術(shù)，例如所屬技術(shù)領(lǐng)域公知的有限元方法估算檢驗(yàn)系統(tǒng)的模態(tài)頻率。為了調(diào)整檢驗(yàn)系統(tǒng)10的基頻，或結(jié)構(gòu)調(diào)諧檢驗(yàn)系統(tǒng)10，可以修改或個(gè)別調(diào)諧檢驗(yàn)系統(tǒng)10的各種組件。例如，軸22可以根據(jù)需要制造得更長(zhǎng)或更短。為了增加檢驗(yàn)系統(tǒng)10的質(zhì)量，可以在主齒輪24的頂部放置慣性盤(pán)。同樣地，齒輪檢驗(yàn)系統(tǒng)10的其它組件，例如軸26，可以根據(jù)需要制造得更大或更小。雖然檢驗(yàn)系統(tǒng)10包含許多不同的組件，檢驗(yàn)系統(tǒng)10的基頻或其它模態(tài)頻率可能僅被齒輪檢驗(yàn)系統(tǒng)10的一部分所影響-例如基座31上方的那些組件，特別是用于被測(cè)齒輪和主齒輪的兩個(gè)軸22、26的軸殼和轉(zhuǎn)動(dòng)組件。
在圖3所示步驟68中，電動(dòng)機(jī)14接著轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪12，傳感器40、41測(cè)量齒輪檢驗(yàn)系統(tǒng)10的振動(dòng)-見(jiàn)步驟70。圖6A表示由傳感器，例如齒輪檢驗(yàn)系統(tǒng)10上的傳感器40所測(cè)的數(shù)據(jù)圖。縱坐標(biāo)為測(cè)得的加速度的幅度，以重力(G′s)為單位。如圖6A所示，加速度值跨時(shí)間測(cè)量。圖6A所示的數(shù)據(jù)從具有已知齒輪外形異常的齒輪，例如齒輪12的運(yùn)轉(zhuǎn)中收集。為了對(duì)比，圖6B表示類(lèi)似的測(cè)得的主齒輪軸，例如軸26的振動(dòng)加速度的輸出。為了增加運(yùn)轉(zhuǎn)具有和不具異常的齒輪時(shí)的時(shí)域甄別力，可以將圖6A及6B中所示的時(shí)域圖變換為頻域圖，例如圖7A及圖7B。這種變換可以通過(guò)采用快速傅立葉變換(FFT)或者其它所屬技術(shù)領(lǐng)域公知的數(shù)學(xué)算法完成。在頻域中，可以鑒定齒輪異常頻率-即齒輪嚙合頻率及其諧波，并記錄齒輪檢驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)異常齒輪和有缺陷齒輪時(shí)的水平。如前所述，檢驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)被調(diào)諧成在齒輪異常頻率下運(yùn)轉(zhuǎn)具有和不具異常的齒輪時(shí)產(chǎn)生良好分辨或放大。因此，將直接測(cè)定所得的時(shí)域輸出變換成頻域可鑒定緣于異常頻率的激勵(lì)，并提供可接受和不合格齒輪之間在這些頻率下的更大的甄別力，其有助于進(jìn)一步檢測(cè)齒輪異常。
實(shí)踐中，在運(yùn)轉(zhuǎn)了待測(cè)齒輪后，可以將來(lái)自檢驗(yàn)系統(tǒng)10數(shù)字化記錄的振動(dòng)輸出與單個(gè)的預(yù)定振幅值或以樣板形式提供的值對(duì)比。這種樣板可以置于例如圖6和圖7所示的輸出圖的上方。另外，為了提供好組件與壞組件之間的更好的甄別力，可以修正齒輪檢驗(yàn)系統(tǒng)10的各種參數(shù)。例如，在匹配齒輪12和24處于檢驗(yàn)系統(tǒng)10中的情況下，可以調(diào)整導(dǎo)向裝置28以改變匹配齒輪12、24之間的側(cè)隙。依檢驗(yàn)系統(tǒng)10的具體設(shè)置，某些側(cè)隙值可以提供有異常和那些不具異常的齒輪之間更好的甄別力。這類(lèi)數(shù)據(jù)可以利用具有已知特性的齒輪來(lái)憑經(jīng)驗(yàn)收集。
一般來(lái)說(shuō)，圖3所示的方法可以用于對(duì)不同類(lèi)型的轉(zhuǎn)動(dòng)及滑動(dòng)組件在其用到總成中之前進(jìn)行基于功能性的檢驗(yàn)。另例如，凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)重要組件，凸輪軸上的顫動(dòng)擦痕是一個(gè)涉及消費(fèi)者滿(mǎn)意度的主要NVH。凸輪軸顫振緣于凸輪軸表面粗糙度(起伏)，在發(fā)動(dòng)機(jī)中作為令人不快的噪音可以被聽(tīng)到。雖然凸輪軸已經(jīng)經(jīng)過(guò)磨削和拋光，并在各種空間維度測(cè)定裝置中檢驗(yàn)，但是在發(fā)動(dòng)機(jī)中凸輪軸的顫振噪音問(wèn)題仍然存在。雖然按照制造規(guī)范，在工廠(chǎng)中實(shí)施的表面完成測(cè)量系統(tǒng)會(huì)測(cè)量顫振，然而所測(cè)凸輪軸顫動(dòng)擦痕因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)特性在發(fā)動(dòng)機(jī)中可能不會(huì)被激勵(lì)。因此，仍然難于在凸輪軸被裝配到發(fā)動(dòng)機(jī)中并在其中運(yùn)行所產(chǎn)生的NVH水平方面，區(qū)分可接受和不合格凸輪軸。本發(fā)明的一種方法，類(lèi)似于上述關(guān)于變速箱和齒輪的描述，可以用于檢驗(yàn)可能會(huì)在裝配完成的發(fā)動(dòng)機(jī)中導(dǎo)致不期望的NVH水平的凸輪軸的顫動(dòng)擦痕。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式已詳細(xì)闡述如上，但是本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)得出實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的不同設(shè)計(jì)及具體實(shí)施方式
。
權(quán)利要求
1.一種在組件安裝到總成之前檢測(cè)總成組件異常的方法，該組件可以在總成中以一種或多種速度運(yùn)動(dòng)，該方法包含構(gòu)成包括至少一個(gè)檢驗(yàn)系統(tǒng)傳感器、可以在一種或多種預(yù)定速度下運(yùn)轉(zhuǎn)組件的組件檢驗(yàn)系統(tǒng)；確定檢驗(yàn)系統(tǒng)中的組件運(yùn)轉(zhuǎn)速度，其從一種或多種預(yù)定速度中選出；確定檢驗(yàn)系統(tǒng)中組件的至少一個(gè)異常頻率，該檢驗(yàn)系統(tǒng)中組件的至少一個(gè)異常頻率為檢驗(yàn)系統(tǒng)中組件的運(yùn)轉(zhuǎn)速度的函數(shù)；使檢驗(yàn)系統(tǒng)的至少一部分具有至少一個(gè)在預(yù)定的檢驗(yàn)系統(tǒng)頻率范圍內(nèi)的模態(tài)頻率，該預(yù)定的檢驗(yàn)系統(tǒng)頻率范圍包括該至少一個(gè)檢驗(yàn)系統(tǒng)中組件的異常頻率；使檢驗(yàn)系統(tǒng)的至少一部分具有能使檢驗(yàn)系統(tǒng)中組件的甄別力處于預(yù)定的基于總成中組件甄別力的預(yù)定范圍內(nèi)的模態(tài)特性，通過(guò)對(duì)比利用具有至少一處異常的組件的檢驗(yàn)系統(tǒng)振幅響應(yīng)和利用實(shí)質(zhì)上沒(méi)有異常的組件的檢驗(yàn)系統(tǒng)振幅響應(yīng)確定檢驗(yàn)系統(tǒng)中組件甄別力，利用該至少一個(gè)檢驗(yàn)系統(tǒng)傳感器確定模態(tài)特性和檢驗(yàn)系統(tǒng)的振幅響應(yīng)；在檢驗(yàn)系統(tǒng)中運(yùn)轉(zhuǎn)組件；以及當(dāng)組件在檢驗(yàn)系統(tǒng)中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)測(cè)量檢驗(yàn)系統(tǒng)的響應(yīng)參數(shù)值，從而有助于檢測(cè)組件中的異常。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是還包含利用至少一個(gè)總成傳感器確定總成的至少一個(gè)模態(tài)頻率；確定總成中組件的至少一個(gè)異常頻率，總成中組件的該至少一個(gè)異常頻率為組件在總成中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)至少一個(gè)異?？杀粰z測(cè)時(shí)的組件速度的函數(shù)；確定總成中組件的至少一個(gè)異常頻率是否處于總成的預(yù)定頻率范圍內(nèi)，總成的預(yù)定頻率范圍包括總成的至少一個(gè)模態(tài)頻率；以及確定對(duì)應(yīng)于總成的至少一個(gè)模態(tài)頻率的至少一個(gè)異常頻率的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是還包含利用該至少一個(gè)總成傳感器確定總成的第一振幅響應(yīng)，該總成包括一個(gè)具有至少一處異常的組件。利用該至少一個(gè)總成傳感器確定總成的第二振幅響應(yīng)，該總成包括一個(gè)實(shí)質(zhì)上沒(méi)有異常的組件。其中，確定總成內(nèi)組件的甄別力包括對(duì)比總成的第一和第二振幅響應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是還包含將至少一個(gè)測(cè)得的響應(yīng)參數(shù)值和預(yù)定值對(duì)比，從而有助于檢測(cè)組件中的異常。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是檢驗(yàn)系統(tǒng)的響應(yīng)參數(shù)為振動(dòng)，振動(dòng)值利用該至少一個(gè)檢驗(yàn)系統(tǒng)傳感器測(cè)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征是測(cè)量振動(dòng)值包括測(cè)量加速度、速率、位移及聲學(xué)特性中的至少一個(gè)，測(cè)量時(shí)覆蓋的帶寬包括預(yù)定的檢驗(yàn)系統(tǒng)頻率范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征是還包含將測(cè)得值中的至少某些從時(shí)域變換為頻域；以及將至少一個(gè)變換值與預(yù)定值比較，從而有助于檢測(cè)組件中的異常。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是還包含使檢驗(yàn)系統(tǒng)中的組件與匹配組件嚙合，檢驗(yàn)系統(tǒng)中的嚙合與總成中的組件與匹配組件的嚙合相符。
9.一種在用于車(chē)輛變速箱的選定齒輪安裝到變速箱之前檢測(cè)選定齒輪中的異常的方法，該方法包含利用變速箱殼體上的至少一個(gè)傳感器確定變速箱的至少一個(gè)模態(tài)頻率；確定作為選定齒輪的齒數(shù)和選定齒輪在變速箱內(nèi)轉(zhuǎn)速的函數(shù)的變速箱齒輪嚙合頻率；確定變速箱齒輪嚙合頻率是否在預(yù)定的變速箱頻率范圍內(nèi)，該預(yù)定的變速箱頻率范圍包括該至少一個(gè)變速箱模態(tài)頻率；確定對(duì)應(yīng)于該至少一個(gè)變速箱模態(tài)頻率的變速箱齒輪嚙合頻率的位置；確定變速箱齒輪嚙合頻率的至少一個(gè)諧波頻率是否在預(yù)定的變速箱頻率范圍內(nèi)；確定對(duì)應(yīng)于該至少一個(gè)變速箱模態(tài)頻率的變速箱齒輪嚙合頻率的該至少一個(gè)諧波頻率的位置；利用變速箱殼體上的該至少一個(gè)傳感器確定變速箱的一個(gè)第一振幅響應(yīng)，該變速箱包括一個(gè)具有至少一處異常的齒輪；利用變速箱殼體上的該至少一個(gè)傳感器確定變速箱的一個(gè)第二振幅響應(yīng)，該變速箱包括一個(gè)實(shí)質(zhì)上沒(méi)有異常的齒輪；通過(guò)對(duì)比第一和第二振幅響應(yīng)確定變速箱內(nèi)選定齒輪的甄別力；設(shè)定包括至少一個(gè)檢驗(yàn)系統(tǒng)傳感器的齒輪檢驗(yàn)系統(tǒng)，使其可以在一種或多種預(yù)定速度下轉(zhuǎn)動(dòng)選定齒輪；確定選定齒輪在檢驗(yàn)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，其從一種或多種預(yù)定速度中選出；確定作為選定齒輪的齒數(shù)和選定齒輪在檢驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)轉(zhuǎn)速的函數(shù)的檢驗(yàn)系統(tǒng)齒輪嚙合頻率；確定檢驗(yàn)系統(tǒng)齒輪嚙合頻率的至少一個(gè)諧波頻率；使檢驗(yàn)系統(tǒng)的至少一部分具有至少一個(gè)在預(yù)定的檢驗(yàn)系統(tǒng)頻率范圍內(nèi)的模態(tài)頻率，該預(yù)定的檢驗(yàn)系統(tǒng)頻率范圍包括檢驗(yàn)系統(tǒng)齒輪嚙合頻率和檢驗(yàn)系統(tǒng)齒輪嚙合頻率的該至少一個(gè)諧波頻率；進(jìn)一步使檢驗(yàn)系統(tǒng)的至少一部分具有能使檢驗(yàn)系統(tǒng)中選定齒輪的甄別力處于預(yù)定的基于變速箱中組件甄別力的范圍內(nèi)的模態(tài)特性，通過(guò)比較利用具有至少一處異常的齒輪的檢驗(yàn)系統(tǒng)的振幅響應(yīng)和利用實(shí)質(zhì)上沒(méi)有異常的齒輪的檢驗(yàn)系統(tǒng)的振幅響應(yīng)，確定檢驗(yàn)系統(tǒng)中選定齒輪的甄別力，利用該至少一個(gè)檢驗(yàn)系統(tǒng)傳感器確定模態(tài)特性和檢驗(yàn)系統(tǒng)的振幅響應(yīng)；在檢驗(yàn)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)動(dòng)選定齒輪；以及當(dāng)選定齒輪在檢驗(yàn)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)測(cè)量檢驗(yàn)系統(tǒng)的響應(yīng)參數(shù)值，從而有助于檢測(cè)選定齒輪中的異常。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征是還包含當(dāng)選定齒輪在檢驗(yàn)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)選定齒輪施加扭矩負(fù)載。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征是還包含使檢驗(yàn)系統(tǒng)有一個(gè)匹配齒輪與選定齒輪匹配，其中扭矩負(fù)載通過(guò)匹配齒輪施加給選定齒輪。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征是選定齒輪和匹配齒輪單嚙接觸相互嚙合。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征是選定齒輪驅(qū)動(dòng)匹配齒輪，選定齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度小于用于確定變速箱齒輪嚙合頻率時(shí)的速度。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征是該響應(yīng)參數(shù)為振動(dòng)，所測(cè)值為通過(guò)該至少一個(gè)檢驗(yàn)系統(tǒng)傳感器跨時(shí)測(cè)量所得的檢驗(yàn)系統(tǒng)的至少一部分的加速度值。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征是還包含將測(cè)得值中的至少某些從時(shí)域變換為頻域；以及將至少一個(gè)變換值與預(yù)定值比較，從而有助于檢測(cè)選定齒輪中的異常。
16.一種結(jié)構(gòu)調(diào)諧基于振動(dòng)的檢驗(yàn)系統(tǒng)，用于在組件安裝到總成之前檢測(cè)總成中運(yùn)動(dòng)組件的異常，該總成具有模態(tài)頻率，該組件具有至少一個(gè)總成異常頻率，其為組件在總成中運(yùn)轉(zhuǎn)速度的函數(shù)，在該速度下組件的異常可被檢測(cè)出來(lái)，該至少一個(gè)總成異常頻率處于預(yù)定的總成頻率范圍內(nèi)，該檢驗(yàn)系統(tǒng)包括一個(gè)第一致動(dòng)器，可操作地在一種或多種預(yù)定速度下運(yùn)轉(zhuǎn)組件，該組件具有至少一個(gè)檢驗(yàn)系統(tǒng)異常頻率，其為組件在檢驗(yàn)系統(tǒng)中運(yùn)轉(zhuǎn)速度的函數(shù)，該至少一個(gè)檢驗(yàn)系統(tǒng)異常頻率與該至少一個(gè)總成異常頻率不同；一個(gè)用于在第一致動(dòng)器運(yùn)轉(zhuǎn)組件時(shí)支承組件的結(jié)構(gòu)，將該結(jié)構(gòu)設(shè)定為使檢驗(yàn)系統(tǒng)的至少一部分具有至少一個(gè)在預(yù)定的檢驗(yàn)系統(tǒng)頻率范圍內(nèi)的模態(tài)頻率，該預(yù)定的檢驗(yàn)系統(tǒng)頻率范圍包括該至少一個(gè)檢驗(yàn)系統(tǒng)異常頻率；以及一個(gè)用于在第一致動(dòng)器運(yùn)轉(zhuǎn)組件時(shí)測(cè)量檢驗(yàn)系統(tǒng)響應(yīng)參數(shù)值的傳感器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的檢驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是還包含一個(gè)第二致動(dòng)器，其可操作地在第一致動(dòng)器運(yùn)轉(zhuǎn)組件時(shí)向組件施加負(fù)載。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的檢驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是還包含一個(gè)第二組件，其設(shè)定為與第二致動(dòng)器及組件配合，其中第二致動(dòng)器通過(guò)第二組件向組件施加負(fù)載。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的檢驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是該組件為車(chē)輛變速箱齒輪，第一致動(dòng)器可操作地轉(zhuǎn)動(dòng)變速箱齒輪，第二致動(dòng)器可操作地通過(guò)與該變速箱齒輪接觸的匹配齒輪向變速箱齒輪施加扭矩負(fù)載。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的檢驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是變速箱齒輪和匹配齒輪單嚙接觸相互嚙合。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的檢驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是該響應(yīng)參數(shù)為振動(dòng)，傳感器測(cè)量檢驗(yàn)系統(tǒng)的至少一部分的加速度值，從而有助于檢測(cè)選定組件中的異常。
全文摘要
本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)調(diào)諧、基于振動(dòng)的組件檢驗(yàn)系統(tǒng)，用于在組件安裝到總成之前檢測(cè)總成中組件的異常。該組件檢驗(yàn)系統(tǒng)在一個(gè)速度下運(yùn)轉(zhuǎn)被測(cè)組件，該速度不同于組件在總成中正常使用時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度，而且負(fù)載也不相同。為了彌補(bǔ)速度和負(fù)載的這種差異，對(duì)組件檢驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)諧，以使在組件檢驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的模態(tài)頻率及速度與總成運(yùn)轉(zhuǎn)的模態(tài)頻率及速度之間存在一定關(guān)系。
文檔編號(hào)G01M13/02GK1950687SQ200580013816
公開(kāi)日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2005年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月4日
發(fā)明者尤瑟夫·哈米迪, 菲利普·巴拉斯, 詹姆斯·普斯比西, 普拉香士·瑪格迪, 香德菈·佳魯莉 申請(qǐng)人:福特汽車(chē)公司, 伊利諾伊工具制品集團(tuán)有限公司