振动是影响汽车行驶平顺性的重要因素,针对汽车开展与平顺性相关的振动测试分析,是研究汽车动态特性中十分重要的环节。鉴于传统汽车振动测试方法繁琐、复杂,本研究利用图形化虚拟编程软件 Labview 8. 6 编写了汽车振动信号后处理程序,实现了振动信号的数据文件格式转换,提出了一个适于对汽车振动信号进行综合处理的平台。与此同时,利用汽车振动加权加速度的均方根值对汽车平顺性进行分析、判定。自行开发了“汽车平顺性分析软件”,实现了汽车振动测试系统软件的开发和试验验证,健全了汽车平顺性测试、分析功能。
0 引言
随着经济的发展,技术的进步,人们对如何改善汽车的平顺性要求越来越高。平顺性的优劣直接影响到乘员的舒适性,并波及车辆动力性和经济性的发挥,是车辆产品在市场竞争中争夺优势的一项重要性能指标。可见,改善汽车行驶平顺性的意义十分重大。
汽车平顺性能是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时,能保证乘员不会因车身振动而引起不舒服和疲劳的感觉,以及保持所运货物完整无损的性能。研究汽车平顺性的主要目的就是控制汽车振动系统的动态特性,使振动的“输出”在给定工况的“输入”下不超过一定界限,以保持乘员的舒适性。
Labview( Laboratory Virtual Instrument EngineeringWorkbench) 是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。本文通过 Labview 8. 6 对汽车的振动“输出”数据进行分析,探求其运动规律,拟设计开发出基于 Labview 的汽车平顺性测试分析系统。
1 研究方法
随着电子技术与试验技术的迅速发展,传统的汽车试验方法逐步发展成为以计算机为核心的现代汽车试验技术。本文对汽车平顺性进行试验系统分析时,采用现代较先进的试验方法和设计理念,将虚拟仪器和 Labview 引入到汽车平顺性试验系统中,减少汽车平顺性试验时所需仪器,简化平顺性试验系统,使得汽车平顺性试验系统更简单可靠。
虚拟仪器是当前测控领域的热点技术,它代表了未来仪器技术的发展方向。Labview 是非常优秀的虚拟仪器软件开发平台,在 Labview 环境下可高效地进行数据管理、科学计算等方面应用程序的开发。Lab-view 是一种图形化的编程语言,它是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境。
2 评价标准
国际标准 ISO2631 -1《人体承受全身振动评价—第一部分: 一般要求》中对于车辆平顺性的基本评价方法,通常是根据人体对振动的生理反应及对保持货物完整性的影响来制订的,它以振动的物理量( 频率、振幅、加速度、加速度变化率等) 作为车辆行驶平顺性的评价指标。目前,汽车常用振动加权加速度均方根植来评价汽车的行驶平顺性,如下表所示。
3 基于 Labview 的汽车平顺性分析软件开发
3. 1 分析软件程序总体设计
本研究的主要任务就是要在 Labview 8. 6 平台上开发出汽车行驶平顺性振动信号分析( 虚拟仪器) 软件。其主要功能应包括: 数据采集、数据文件存储和读取、信号分析和处理。在虚拟仪器的实际设计中,一般采用由上至下的设计方法,根据系统的总体需求,先将系统划分为各个功能模块,再根据平顺性测试的需要,将整个系统划分为以下模块: 数据采集、文件管理、信号预处理、时域分析、频域分析、时频分析以及其他功能。当需要添加新功能时,编好所需的程序后,只需要更改主菜单程序,就可将新功能加入到系统中,而不需要对整个程序都做很大的改动,这使得系统的扩充十分方便,充分体现了“软件就是仪器”所带来的优越性,本研究虚拟测试软件的总体方案如图 1 所示。
3. 2 主界面的设计
Labview 8. 6 是一种基于 G 语言图形化的开发语言,可用来进行数据采集和控制,可进行数据分析和数据表达。本文设计的系统主界面如图 2 所示。
主界面的右侧为控制区域。左侧上部为信号的预处理和信号分析区域,它可以显示原始信号波形以及对信号时域分析、频域分析、时频分析等。信号分析采用 case 结构,选项卡控件与分支选择器相连接,这样做的优点在于当有新功能需要添加时,只需将编好的程序添加到 case 结构的分支中,而不需要对整个程序都做很大的改动,使得系统的扩充十分方便。
4 基于 Labview 汽车平顺性试验数据分析
4. 1 原始数据转换
在对反映汽车平顺性的振动数据进行分析之前,测试软件需要对原始数据进行转换,只有转换成可读取的数据,系统才能进一步的完成数据分析。