传动系统实验.doc

2013 至2014 学年第二学期

实 验 报 告

课程名称： 传动系统性能试验
实验名称： DCT关键零部件振动疲劳试验
所属学院： 车辆工程学院
专业名称： 车辆工程
学 号：
姓 名：
同组人员：

【实验名称】
DCT关键零部件振动疲劳试验
【实验目的】
① 研究DCT变速器某些关键部位在振动环境下的疲劳可靠性。
② 研究DCT变速器在多变、恶劣的道路冲击环境中换挡机构的工作可靠性。
③ 熟悉学校现有的一些振动疲劳试验仪器设备的组成和使用以及道路模拟试验的六大步骤。
④ 了解MTS液压控制系统的组成和工作原理以及RPC迭代技术。
⑤ 了解三通道振动试验台的组成以及工作原理。
⑥ 体会传动系统性能试验的试验方法并学会做基本的数据处理和分析。
【实验设备】
硬件： 三通道振动试验台、MTS液压泵站系统、eDAQ数据采集设备；
软件： MTS793泵站控制软件、RPC软件、TCE软件。
【实验原理】
① 三通道振动试验台：

表1.1 试验台基本性能要求
垂向位移/mm
最大侧倾角/°
最大俯仰角/°
最大加速度/g
工作频率/Hz
试件质量/Kg
平台尺寸/m
大于±120
±15
±17
10
0-50
350
1.3*1.1

三通道试验台与MTS泵站系统组成一个整体的试验系统，利用远程参数控制系统（RPC）和MTS793控制软件控制试验台的作动，利用迭代技术对实际道路采集的载荷谱在台架上进行了迭代，可以较为精确地复现DCT变速器关键零部件在实际道路上的响应信号。并利用最终的驱动信号驱动台架，进行振动疲劳耐久性试验。
② RPC基本原理：
系统: ; 期望响应信号的FFT为：；

频域初始驱动信号为： ，则：；
。第i次迭代采集到的系统响应信号为yi(t)，则误差为：
，，，，。
③RPC的六大步骤：

最核心的迭代示意图：

Step1
Acquire date
datedate
Step 2
Digitize Edit＆Analyze

Step 3
Measure the
System FRF
Step 5
Iterate
Step 4
Invert＆Prepare the FRF
Step 6
Run the Test
【实验过程和内容】
① 利用station builder建站并导入station manager中，运行RPC软件，因为之前已经在试验场采集了数据，所以现在直接在analyze中选取了一段载荷数据进行了预处理，在去毛刺、纠正零点漂移、删除过渡路段信号, 进行PSD（功率谱密度）分析、0-30Hz滤波，得到最佳信号得到期望响应信号，为下面的模拟迭代做准备。采集信号（期望响应信号）1、2、3分别如下：

采集信号1

采集信号2

采集信号3

① 求系统的传递函数：在RPC的model模块，设置相关参数设定指数值Exponent，力控制一般设定范围为1~1.5之间，位移控制设定范围为1.5~2之间，设置上限频率值，然后点击Next，在Drive Amplitude内设置3sigma值，然后点击Next，点击绿色按钮Generate Drive，则产生一个白噪声信号。在Control Panel Detached内依次点击Load、Run，经过激励后得到系统的传递函数，系统默认保存文件名为seqx_h1_70。分别如下图所示：

②求系统的传递函数：在RPC的model模块，设置相关参数设定指数值Exponent，力控制一般设定范围为1~1.5之间，位移控制设定范围为1.5~2之间，设置上限频率值，然后点击Next，在Drive Amplitude内设置3sigma值，然后点击Next，点击绿色按钮Generate Drive，则产生一个白噪声信号。在Control Panel Detached内依次点击Load、Run，经过激励后得到系统的传递函数，系统默认保存文件名为seqx_h1_70。分别如下图所示：

FRF1-1

FRF2-2

FRF3-3

② 求系统的传递函数：在RPC的model模块，设置相关参数设定指数值Exponent，力控制一般设定范围为1~1.5之间，位移控制设定范围为1.5~2之间，设置上限频率值，然后点击Next，在Drive Amplitude内设置3sigma值，然后点击Next，点击绿色按钮Generate Drive，则产生一个白噪声信号。在Control Panel Detached内依次点击Load、Run，经过激励后得到系统的传递函数，系统默认保存文件名为seqx_h1_70。分别如下图所示：

③模拟迭代： Simulate模块，迭代求驱动信号。点击Simulate，在Response内选择期望响应信号（后缀必须为_EDT）, 设定频带范围。在Model内导入系统传递函数，然后在Execute内设定步长，产生第一次驱动，Load并Run，得到在第一次驱动下的响应与期望响应的误差曲线，比较后经过多次迭代，保存误差最低的驱动信号，保存后缀为_FIN。本次试验进行了三次迭代，最后的响应与期望响应的对比误差曲线如下：

模拟信号1

模拟信号2

模拟信号3

以及经过三次模拟迭代之后的误差收敛情况：

迭代误差曲线

【实验结果分析】
由上图可知，在经过三次迭代后，迭代误差线呈收敛趋势，说明这种迭代的趋势是正确的，其第三次的响应信号与期望响应信号的对比图显示两者已经比较接近，整体的信号趋势基本一致，再一次说明迭代的结果是正确的。那么经过后续的多次迭代最终能将迭代误差控制在10%左右，并且为后续的疲劳试验提供一个精确的驱动信号。
由于现有的三自由度试验台的稳定性不是很好，在实验过程中会出现一些较大幅值（幅值大于0.8g），大幅值会造成迭代时作动器的位移太大（会超出60%左右），对试验台造成损害，并且极不安全。为了防止突发情况以及确保实验的稳定性，我们在对采集信号的处理中滤除了其大幅值,这些可以从采集信号1、2、3中看出。
【实验总结】
这个学期我们学习了变速器振动疲劳试验这门课程，它是一门综合应用相关知识和内容来模拟仿真变速器在日常道路所面临的疲劳振动问题的实验课，涉及传感器的选择、安装及信号的获取，信号调理，分析和特征识别，诊断等，涉及测试系统静动态性能，测试动力学方面考虑和自动化程度的提高，涉及计算机基础和基于MTS793泵站控制软件、RPC软件、TCE软件的运用等。
大部分同学都是第一次接触此实验，且实验课的时间较短，对相关的软件以及操作和试验的流程不熟悉，导致试验操作过程中，出现了多次疏忽失误，在老师的细心指导下最终客服了困难，熟悉的软件操作和试验操作最终迭代出了较精确的驱动信号。由于试验课的时间有限，我们并没有对后续的振动疲劳试验进行太多探索，略有遗憾
通过本次传动系统性能试验课的实际操作，我了解了传动试验的试验原理，了解了三自由度振动试验台的结构和原理，熟悉了MTS973相关软件的使用及MTS泵站系统，初步使用了RPC，熟悉了道路模拟试验的基本流程，重点了解了迭代的过程，以及对迭代的结果的影响因素。
此次试验让我受益匪浅，让我深刻体会到实验前的理论知识准备，也要了解将要做的实验的有关资料，如：实验要求，实验内容，实验步骤等等，虽然做实验时，老师会指导讲解一下实验步骤以及注意事项等，但是如果自己没有一些基础知识，那是很难做的下去的。在此实验中加强了我的动手能力，并且培养了我独立思考的能力，还要特别感谢实验中老师对我们细心耐心的指导，使得此次试验课圆满结束。

批阅教师意见

经综合评价，论文得分为：

批阅教师签名：

批阅日期：