設(shè)備介紹

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)異響試驗(yàn)臺(tái)可施加與實(shí)車狀態(tài)下相等的轉(zhuǎn)向負(fù)載，能按照期望模擬原齒條力負(fù)載曲線進(jìn)行加載。同時(shí)設(shè)備可控制方向盤輸入轉(zhuǎn)速，復(fù)現(xiàn)實(shí)車狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在打方向、換向過程中的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。并通過振動(dòng)傳感器、麥克風(fēng)檢測(cè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的異響。能進(jìn)行轉(zhuǎn)向功能復(fù)現(xiàn)、快速換向功能復(fù)現(xiàn)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)rattle測(cè)試、噪聲測(cè)試等。

適用標(biāo)準(zhǔn)：

• GB 17675-2021 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本要求
• QC/T 29097—2010 汽車轉(zhuǎn)向器總成技術(shù)條件
• QC/T 29096—2010 汽車轉(zhuǎn)向器總成臺(tái)架試驗(yàn)方法
• QC/T 529-2000 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向器總成臺(tái)架試驗(yàn)方法
• Q/JQ 3422-2015 電動(dòng)轉(zhuǎn)向總成技術(shù)條件
• T/CSAE 279－2022 汽車電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)噪聲臺(tái)架性能要求及測(cè)試方法

技術(shù)參數(shù)

序號(hào)	部件	關(guān)鍵性能	參數(shù)
1	整體噪聲	空載設(shè)備運(yùn)行噪聲	32dB（A）
2	駕駛員模擬器	恒定扭矩	30 Nm
3		瞬時(shí)峰值扭矩	90 Nm
4		頻率范圍	DC-5Hz
5		角速度	1200°/s
6	扭矩傳感器	量程	100 Nm
7		靈敏度	100 mV/Nm
8		過載保護(hù)	扭矩200%過載保護(hù)
9		線性誤差	≤±0.5%
10	直線載荷模擬器	持續(xù)負(fù)載力	±8000 N
11		峰值力	±16000 N
12		負(fù)載電機(jī)響應(yīng)頻率	50 Hz
13		行程	±100 mm
14	旋轉(zhuǎn)載荷模擬器	輸出扭矩	200Nm
15	控制器	對(duì)載荷模擬器同時(shí)控制	支持
16		對(duì)載荷模擬器單獨(dú)控制	支持
17		拉桿力的均方根誤差	≤±5%
18		轉(zhuǎn)向角度誤差	≤±5%
19		對(duì)駕駛員模擬器的控制方式	軸的位置、旋轉(zhuǎn)角速度、角加速度以及扭矩
20		對(duì)載荷模擬器的控制方式	兩側(cè)拉桿的輸入力

設(shè)備組成

1.駕駛員模擬器裝置

駕駛員模擬器用以模擬駕駛員對(duì)車輛的操控，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)法蘭、扭矩傳感器、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、消聲工裝及其它結(jié)構(gòu)組成，駕駛員模擬器用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，控制精度高，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可通過回轉(zhuǎn)工作臺(tái)調(diào)整加載角度，以匹配不同的轉(zhuǎn)向器安裝。

駕駛員模擬器主要技術(shù)指標(biāo)：

（1） 持續(xù)扭矩：±30 Nm

（2） 峰值扭矩：±90 Nm

（3） 轉(zhuǎn)速范圍：±200RPM（±1200°/s）

（4） 不連接管柱，轉(zhuǎn)向機(jī)器人在30RPM的工況下，距離轉(zhuǎn)向機(jī)器人150mm位置處，運(yùn)行噪聲聲壓級(jí)不超過32dB(A)。駕駛員模擬器標(biāo)配隔震系統(tǒng)，有效隔絕噪聲和振動(dòng)；

（5）可以實(shí)現(xiàn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，勻速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度無極限位置；

（6）駕駛員模擬器的控制方式包括軸的位置 旋轉(zhuǎn)角速度 角加速度以及扭矩

2.直線載荷模擬器

負(fù)載電機(jī)豎直安裝，節(jié)省安裝空間。通過聯(lián)軸器連接，保證電機(jī)輸出軸的對(duì)中性能。通過搖臂將電機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)。將搖臂設(shè)計(jì)成可拆卸結(jié)構(gòu)，并提供不同長(zhǎng)度的搖臂，滿足不同試驗(yàn)載荷的需求。搖臂前后端均有軸承支撐，保證支撐剛度。

負(fù)載電機(jī)工裝采用半封閉式框架結(jié)構(gòu)，一方面能夠保證負(fù)載電機(jī)的安裝剛度、模態(tài)等，另一方面預(yù)留足夠的操作空間。工裝可在底板上沿Y軸移動(dòng)。主要技術(shù)指標(biāo)：

（1） 持續(xù)負(fù)載力：±8000N

（2） 峰值力：±16000N

（3） 負(fù)載電機(jī)響應(yīng)頻率：50Hz

（4） 位移：≥±100mm

3.旋轉(zhuǎn)載荷模擬器

旋轉(zhuǎn)載荷模擬器采用與轉(zhuǎn)向輸入電機(jī)同類型的電機(jī)，安裝在萬向盤上，可調(diào)節(jié)電機(jī)軸線與轉(zhuǎn)向管柱在水平面內(nèi)的夾角。萬向盤安裝在仰角調(diào)節(jié)裝置上，可調(diào)節(jié)電機(jī)軸線與轉(zhuǎn)向管柱在豎直平面內(nèi)的夾角。主要技術(shù)指標(biāo)：

（1） 加載范圍：±200Nm

（2） 角速度：無限制

（3） 角位置：無限制

4.輸入驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

駕駛員模擬裝置通過萬向盤安裝到滑塊上，可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向輸入電機(jī)與轉(zhuǎn)向管柱軸線的角度；滑塊安裝到滑軌2上，可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向輸入電機(jī)的Z向高度；立柱通過萬向盤安裝到滑塊上，可以調(diào)節(jié)立柱繞Z的角度；通過斜支撐，提高立柱的模態(tài)頻率；滑塊沿滑軌1可以X向移動(dòng)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向輸入電機(jī)X向的位置；滑軌1安裝在底座上，可以沿Y向移動(dòng)。駕駛員模擬器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)測(cè)試時(shí)為抱死狀態(tài)，主要技術(shù)指標(biāo)：

負(fù)載（垂向）：200 kg

定位精度：1 mm

橫向調(diào)節(jié)范圍：0-3000 mm

縱向調(diào)節(jié)范圍：0-1240 mm

高度方向調(diào)節(jié)范圍：300-1800mm旋轉(zhuǎn)方向調(diào)節(jié)范圍：無限制

5.管柱安裝調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

管柱安裝調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括升降機(jī)、立柱、直線滑軌、行程開關(guān)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、調(diào)節(jié)板、調(diào)節(jié)絲桿、手輪、底座管柱夾具及其它結(jié)構(gòu)組成，可以實(shí)現(xiàn)橫向、縱向、高度及角度調(diào)節(jié)，滿足不同轉(zhuǎn)向器管柱的安裝。整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便快捷。

6.試驗(yàn)臺(tái)底座 試驗(yàn)臺(tái)底座為鐵地板結(jié)構(gòu)，上層表面配置T型槽，用于 安裝試驗(yàn)臺(tái)其余所有機(jī)械結(jié)構(gòu)及支撐作用，具有極大的剛度及強(qiáng)度。 試驗(yàn)臺(tái)底座參數(shù)：長(zhǎng)4000mm，寬3000mm，厚300mm，總質(zhì)量約 2000kg。

7.齒輪齒條轉(zhuǎn)向器夾具 轉(zhuǎn)向器通過兩個(gè)立柱安裝在連接板上。連接板可以相 對(duì)立柱沿Z向調(diào)節(jié)高度。立柱安裝在底板上，底板可以沿X向調(diào)節(jié)位置。

設(shè)備功能及測(cè)試方法

1. 試驗(yàn)準(zhǔn)備

模擬實(shí)車狀態(tài)或者水平安裝轉(zhuǎn)向助力裝置，其中方向盤側(cè)連接轉(zhuǎn)角控制裝置，中間軸側(cè)連接載荷加載裝置（見圖1、圖2）。連接電源與控制器，設(shè)置車速為0 km/h，使助力電機(jī)處于工作狀態(tài)。將采用1000 Hz，94 dB(A)的純音標(biāo)定過的傳聲器垂直布置在距助力電機(jī)殼體徑向200 mm處，加速度傳感器布置在齒輪齒條嚙合位置、蝸輪蝸桿嚙合位置和調(diào)整間隙位置。

2. 試驗(yàn)過程

載荷加載裝置施加70%負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)角控制裝置分別以180?/s、270?/s、360?/s的速度帶動(dòng)輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，待輸入軸轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，設(shè)置聲音采樣率為48 kHz和振動(dòng)采樣頻率為5120 Hz，分別采集傳聲器和加速度信號(hào)，測(cè)試時(shí)間30 s。

3. 數(shù)據(jù)處理

設(shè)置頻率分辨率1Hz，對(duì)采集的聲音和加速度信號(hào)進(jìn)行20 Hz～2000 Hz的帶通濾波，計(jì)算聲音信號(hào)的A計(jì)權(quán)經(jīng)過帶通濾波后的總值或三個(gè)位置的加速度的有效值（RMS）。

圖1 轉(zhuǎn)向管柱總成旋轉(zhuǎn)噪音測(cè)試示意圖 標(biāo)引序號(hào)說明： 1—消音環(huán)境；2—電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向管柱總成；3—噪音測(cè)試夾具；4—傳聲器；5—載荷加載裝置；6—轉(zhuǎn)角控制裝置：

圖2 轉(zhuǎn)向器總成旋轉(zhuǎn)噪音測(cè)試示意圖 標(biāo)引序號(hào)說明： 1—消音環(huán)境；2—載荷加載裝置；3—加速度傳感器1； 4—電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器總成；5—麥克風(fēng)；6—中間軸； 7—加速度傳感器2；8—轉(zhuǎn)角控制裝置；9—轉(zhuǎn)向器固定臺(tái)架；10—加速度傳感器3。

功能二.轉(zhuǎn)向助力裝置換向噪聲

1. 試驗(yàn)準(zhǔn)備

模擬實(shí)車狀態(tài)安裝轉(zhuǎn)向助力裝置，其中方向盤側(cè)連接轉(zhuǎn)角控制裝置，中間軸側(cè)連接載荷加載裝置。（見圖1、圖2）連接電源與控制器，設(shè)置車速為0 km/h，使助力電機(jī)處于工作狀態(tài)。將采用1000 Hz，94 dB(A)的純音標(biāo)定過的傳聲器布置在距助力電機(jī)殼體徑向（垂直于殼體表面）200 mm處，加速度傳感器布置在齒輪齒條嚙合位置、蝸輪蝸桿嚙合位置和調(diào)整間隙位置。

2. 試驗(yàn)過程

載荷加載裝置施加25%的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)角控制裝置以±5?/3 Hz～5 Hz的速度往復(fù)運(yùn)動(dòng)；載荷加載裝置施加50%的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)角控制裝置以± 30?/1 Hz～2 Hz的速度往復(fù)運(yùn)動(dòng)；待運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定后，設(shè)置聲音采樣率為

48 kHz和振動(dòng)采樣頻率為5120Hz，分別采集傳聲器和加速度信號(hào)，測(cè)試時(shí)間30 s。每個(gè)位置測(cè)量三次，兩次測(cè)量至少間隔2分鐘。

3. 數(shù)據(jù)處理

對(duì)采集的聲音和加速度信號(hào)進(jìn)行20 Hz～2000 Hz的帶通濾波分析，計(jì)算聲音

信號(hào)的A計(jì)權(quán)經(jīng)過帶通濾波后的聲壓級(jí)總值或三個(gè)位置的加速度的有效值（RMS）。

1. 試驗(yàn)準(zhǔn)備

模擬實(shí)車狀態(tài)安裝轉(zhuǎn)向助力裝置，齒條位于中位，轉(zhuǎn)向器小齒輪端的拉桿上連接一個(gè)載荷加載裝置，另一側(cè)拉桿連接彈簧系統(tǒng)，彈性系數(shù)為300 N/mm±30 N/mm；輸入軸端連接慣量為0.04 kg.m2慣量盤。（見圖3）

在齒條襯套處殼體正上方、間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)處殼體正上方，分別布置一個(gè)三向加速度傳感器。麥克風(fēng)垂殼體徑向200 mm處（垂直于殼體表面）。

2. 試驗(yàn)過程

內(nèi)拉桿角度處于設(shè)計(jì)狀態(tài)，控制載荷加載裝置在拉桿上施加頻率5-20 Hz掃頻，

幅值0.35倍設(shè)計(jì)載荷的力，設(shè)置聲音采樣率為48 kHz和振動(dòng)采樣頻率為5120 Hz，待測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后采集傳聲器和加速度傳感器的信號(hào)，測(cè)試時(shí)間30秒，重復(fù)測(cè)試三次，兩次測(cè)試之間至少間隔2分鐘。

內(nèi)拉桿角度處于全上跳和全下跳狀態(tài)時(shí)，重復(fù)上述試驗(yàn)過程。

3. 數(shù)據(jù)處理

對(duì)采集的聲音和加速度信號(hào)進(jìn)行20 Hz～2000 Hz的帶通濾波分析，計(jì)算聲音信

號(hào)的A計(jì)權(quán)經(jīng)過帶通濾波后的聲壓級(jí)總值或三個(gè)位置的加速度的有效值（RMS）。

圖3 轉(zhuǎn)向器總成振動(dòng)噪音測(cè)試示意圖

標(biāo)引序號(hào)說明：1—消音環(huán)境；2—載荷加載裝置；3—加速度傳感器1；4—轉(zhuǎn)向器總成；5—麥克風(fēng)；6—慣量盤；7—加速度傳感器2；8—彈簧系統(tǒng)；9—轉(zhuǎn)向器固定臺(tái)架；10—加速度傳感器3。

功能四.轉(zhuǎn)向助力裝置路譜加載及耐久測(cè)試

可將實(shí)車采集的轉(zhuǎn)向器輸入角度以及轉(zhuǎn)向拉桿的負(fù)載，在試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行迭代后可準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在實(shí)際路面的工況，可用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的噪音測(cè)試及耐久測(cè)試。

功能五.后輪轉(zhuǎn)向、線控轉(zhuǎn)向振動(dòng)噪聲測(cè)試

1. 試驗(yàn)準(zhǔn)備

模擬實(shí)車狀態(tài)安裝后輪轉(zhuǎn)向裝置，齒條位于中位，轉(zhuǎn)向器拉桿上連接一個(gè)載荷加載裝置；

在電機(jī)殼體位置、減速機(jī)構(gòu)輸入端殼體位置、減速機(jī)構(gòu)輸出端殼體位置、位置傳感器殼體位置、車架安裝點(diǎn)位置，分別布置一個(gè)三向加速度傳感器。傳聲器布置電機(jī)殼軸向中心垂殼體正后方300 mm處和滾珠絲杠殼體中心正上方 300mm處。

2. 試驗(yàn)過程

運(yùn)行噪聲測(cè)試：

2、運(yùn)行速度：1mm/s，5mm/s，10mm/s，5mm/s步長(zhǎng)至移動(dòng)速度

 3、負(fù)載力：3kN，5kN，10kN，13.5kN，15kN至負(fù)載力

換向噪聲測(cè)試：

1、輪胎轉(zhuǎn)角以±0.1°/3Hz~5 Hz 的速度往復(fù)運(yùn)動(dòng)，25%負(fù)載轉(zhuǎn)矩，設(shè)置車速為0km/h；

2、輪胎轉(zhuǎn)角以±0.6°/1Hz~2 Hz 的速度往復(fù)運(yùn)動(dòng)，50%負(fù)載轉(zhuǎn)矩，設(shè)置車速為0km/h；

Rattle噪聲測(cè)試：

1、正弦掃頻頻率5-25Hz，負(fù)載力：?jiǎn)芜?plusmn;3kN，±4kN，，±5kN，±5.25kN。

圖4 后輪轉(zhuǎn)向振動(dòng)噪音測(cè)試圖

設(shè)備案例