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微车变速器多点激振模态试验研究
Study on multiple-point shock excitation modal testing of mini-car gearbox
籍庆辉刘欣李延骁杨为
(重庆大学机械传动国家重点实验重庆 400044)
摘要:本文论述了多点激振模态试验方案及相关的理论基础,利用多点激振试验模态
分析方法对微车变速器进行模态试验分析,识别出的机械结构固有频率、阻尼比、振
型等固有特性参数。
Abstract: The method and fundamental theory of multiple-point shock excitation modal testing
is introduced . The mini-car gearbox structure is tested by the method, and the modal
parameter, such as frequency, damp, model, is identified.
关键词:模态试验;多点激振;频响函数;固有频率
Key words: modal testing; multiple-point shock excitation; frequency response function; natural
frequency
0 引言
实验模态分析技术是基于系统响应和激振力的动态测试方法,也就是应用信号处理(DSP)
和参数识别技术来确定系统模态参数。试验模态分析方法与计算模态分析方法一起,相辅相
成地成为了解决现代复杂结构动态特性设计的重要手段。实验模态分析属于结构动力学的逆
问题,它是基于系统响应和激振力的动态测试,由系统输入(激振力)和输出(响应)数据,经信
号处理和参数识别确定系统的模态参数。它可以非常直观地了解各阶模态的情况,并联系模
态坐标和物理坐标,从而为结构薄弱环节改进设计、振动故障诊断、预报以及结构动力学特
性的优化设计提供依据。
1 多点激振模态分析
单点激振获得频响函数存在以下缺点
①可能遗漏模态。当激振垫正好在某些模态的节点(或附近)上,那么所测一列频响函数
中将不(或很少)包含这些模态信息,从而不能(或很难)从中识别这些模态参数;
②对大型复杂结构,单点激振能量太小,且在结构上分配不合理,不足以激起各阶模态;
③单点激振力太大,造成局部响应水平太高,引起非线性测量误差。
由 MIMO 频响函数估计得到的是一个频响函数矩阵,而不是以列频响函数。
多点激励方法的优点
①不容易遗漏模态
②能量传递均匀、合理;
③具有带宽激励的特点,试验时间短(但分析时间加长);
④能消除或减小非线性带来的误差:一是激励力减小,局部非线性小;另一是采用多次
平均的办法,非线性误差减小。
⑤因频响矩阵各列是从一次试验中采集的数据估计而来,就避免了各列分别估计时由于
多次采集的数据不协调带来误差;
⑥该方法与频域内 MIMO 识别方法结合起来有更大的生命力。
多点激励方法的不足
①数据采集工作量增加,分析工作量大。多点全相干会少些;
②当激振点增加时,激振器与结构,