何 汽

（重慶旅游職業(yè)學(xué)院 409000）

探討諧波分析在汽車(chē)車(chē)輪檢測(cè)工作中的應(yīng)用

何 汽

（重慶旅游職業(yè)學(xué)院 409000）

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，汽車(chē)車(chē)輪檢測(cè)工作在整個(gè)汽車(chē)維修與保養(yǎng)行業(yè)發(fā)揮的作用越來(lái)越重要。本文主要對(duì)諧波分析的物理意義和數(shù)學(xué)原理進(jìn)行探討，并詳細(xì)說(shuō)明了汽車(chē)車(chē)輪擺動(dòng)誤差檢測(cè)中所用到的諧波分析是怎樣對(duì)擺差值產(chǎn)生作用。

諧波分析 車(chē)輪檢測(cè) 實(shí)際運(yùn)用

汽車(chē)工業(yè)作為當(dāng)今社會(huì)發(fā)展較為迅速的一個(gè)新興行業(yè)，汽車(chē)車(chē)輪作為汽車(chē)的主要構(gòu)成部件將會(huì)對(duì)車(chē)輛高速行駛的舒適性和安全性產(chǎn)生直接影響。汽車(chē)車(chē)輪檢測(cè)中的關(guān)鍵指標(biāo)中共有2項(xiàng)是與汽車(chē)車(chē)輪的徑向跳動(dòng)相關(guān)，端面跳動(dòng)的檢測(cè)也就代表著擺動(dòng)誤差，由此不難發(fā)現(xiàn)汽車(chē)車(chē)輪的擺動(dòng)誤差將會(huì)對(duì)其綜合性能和安全行駛產(chǎn)生直接的影響。[1]為了能夠保證汽車(chē)在高速行駛過(guò)程中達(dá)到安全性、平穩(wěn)性、可靠性的要求，汽車(chē)車(chē)輪必須要達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)水平。

一、車(chē)輪擺動(dòng)誤差和諧波的具體分析

車(chē)輪的誤差主要是在車(chē)輪擺動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的,因?yàn)檩喬サ奶ト?huì)有徑向跳動(dòng)出現(xiàn),同時(shí)還伴有斷面跳動(dòng)，這些會(huì)產(chǎn)生一定的擺動(dòng)量,這就和具體的跳動(dòng)兩之間產(chǎn)什么誤差。相對(duì)靜止的胎圈和參考點(diǎn)有實(shí)際變化量，這是胎圈處有有兩個(gè)不一樣的邊緣，所以就產(chǎn)生了這些差距。由此看來(lái)我們從探頭固定位置來(lái)看，參考點(diǎn)是可用從這個(gè)開(kāi)始的。一般不同度測(cè)量是形狀測(cè)量的范疇，但是形狀測(cè)量也是在車(chē)輪的擺差測(cè)量之中。

通常對(duì)于汽車(chē)輪胎的研究分析，所了解的擺動(dòng)誤差存在這極其明顯的周期性，這個(gè)是可能存在的，汽車(chē)的的輪胎屬于比較復(fù)雜的系統(tǒng)，有一個(gè)封閉的曲線面，這上面所有的徑向跳動(dòng)包括端面跳動(dòng)都存在的或大或小的誤差，但是，在圓周隨機(jī)變化當(dāng)中，都是比較熟悉的2π為一般周期。輪胎的每一次誤差都可以用固定的公式來(lái)表示，那就是使用傅里葉級(jí)數(shù)來(lái)。它的表現(xiàn)方式為：

通過(guò)上述公式不難發(fā)現(xiàn)一次諧波在車(chē)輛的具體擺動(dòng)檢測(cè)中主要是用來(lái)表示未出現(xiàn)毛刺、焊縫以及局部缺陷、具有光潔表面的車(chē)輪，雖然可能存在圓心偏差。[2]二、三和更高層次的諧波能夠?qū)ζ?chē)車(chē)輪外圓輪廓的誤差進(jìn)行反映，其誤差值主要是由不同層次的諧波曲線和基圓距離得來(lái)。

在平時(shí)所看到的在正常不過(guò)的輪胎生產(chǎn)加工中，這整個(gè)過(guò)程，或有很多的機(jī)會(huì)會(huì)造成輪胎的諧波誤差，這些諧波誤差是靜態(tài)或者是動(dòng)態(tài)的工藝因素造成的。也是具體的規(guī)律。因此，在對(duì)諧波的分析過(guò)程當(dāng)中，對(duì)它的具體問(wèn)題要深入分析，從根本原因上進(jìn)行探討。這樣，才能夠盡可能的從根本上解決諧波誤差的修正，在輪胎生產(chǎn)的過(guò)程中有相應(yīng)的措施。才能夠保證汽車(chē)輪胎的質(zhì)量安全可靠和性能的掌控。

二、諧波具體算法

在對(duì)汽車(chē)車(chē)輪擺動(dòng)出現(xiàn)的誤差進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通過(guò)裝在汽車(chē)車(chē)輪對(duì)稱(chēng)軸上面的編碼器來(lái)當(dāng)作傳感器的具體觸發(fā)信號(hào)，從而保證汽車(chē)車(chē)輪在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的固定角度對(duì)汽車(chē)車(chē)輪的具體擺動(dòng)誤差傳感器實(shí)施數(shù)據(jù)采集，得到具體的周期序列，并對(duì)這些序列實(shí)施離散傅里葉變換得到一定的極坐標(biāo)圖形。[3]圖形中的粗虛線主要用來(lái)對(duì)汽車(chē)車(chē)輪基圓進(jìn)行表示。

不同層次的諧波極坐標(biāo)圖

為了能夠保證整個(gè)計(jì)算工作更加順利地進(jìn)行，整個(gè)公式中的n取值為2M，要保證M數(shù)值為正整數(shù)。公式3可以利用FFT算法來(lái)進(jìn)行求解，下面就對(duì)這種算法的C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)方法來(lái)進(jìn)行詳細(xì)的介紹。結(jié)合FFT算法的旋轉(zhuǎn)因子具體變化規(guī)律、遠(yuǎn)未計(jì)算規(guī)律以及蝶形運(yùn)算規(guī)律，利用三重循環(huán)來(lái)保證FFT程序順利實(shí)現(xiàn)。

三、諧波分析的運(yùn)用描述

該種諧波分析方法以及C語(yǔ)言算法被更加成功地運(yùn)用在便攜式車(chē)輪擺差檢測(cè)儀器中。如下圖所示：

上圖表示的是在對(duì)車(chē)輪中心孔定位的便攜式車(chē)輪擺差檢測(cè)儀具體機(jī)械部位。其中的數(shù)字1、2、3、4、5、6、7、8、9分別使用車(chē)輪、車(chē)輪定位夾具、圓錐滾子軸承、底座、地做平臺(tái)、側(cè)頭支架、傳感器側(cè)桿、固定螺栓、磁性測(cè)頭支架座、中心定位臺(tái)、側(cè)頭機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)等。[4]

汽車(chē)車(chē)輪通過(guò)定位夾具在機(jī)械部分進(jìn)行安裝，通過(guò)手撥東車(chē)輪實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，觸發(fā)編碼起對(duì)采集的各種信號(hào)進(jìn)行發(fā)射，從而保證安裝在側(cè)頭機(jī)構(gòu)中的位移傳感器能夠采集到相應(yīng)的側(cè)桿微動(dòng)值來(lái)獲得車(chē)輪擺動(dòng)的具體誤差值。[5]這樣的檢查儀器可以獲得五百一十二個(gè)有效的數(shù)據(jù)，七中包括車(chē)輪工件的徑向擺動(dòng)誤差，通過(guò)對(duì)著五百一十二個(gè)有效數(shù)據(jù)的分析和研究，可以得到擺動(dòng)誤差所產(chǎn)生的振幅和需要了解的相位。

結(jié)語(yǔ)：

在對(duì)便攜式車(chē)輪擺動(dòng)差檢測(cè)儀繪制的具體圖形以及數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和探討之后，不難發(fā)現(xiàn)很多汽車(chē)車(chē)輪有著較大的一次諧波振幅，其他的幾次諧波振幅相對(duì)較小。偏心作為目前對(duì)車(chē)輪穩(wěn)定性造成影響的一個(gè)關(guān)鍵性因素。所以，通過(guò)對(duì)偏心的方法進(jìn)行修正來(lái)吧剬提升車(chē)輪的實(shí)際生產(chǎn)質(zhì)量。所說(shuō)的小型檢測(cè)儀也就是便攜式的在檢測(cè)的過(guò)程當(dāng)中，汽車(chē)輪胎的檢測(cè)儀磁力夾緊定位裝置會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)的時(shí)間相對(duì)來(lái)說(shuō)比較長(zhǎng)的情況，而且相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較費(fèi)力和工作效率不高等種種問(wèn)題。給檢測(cè)工作帶來(lái)一定的影響和不便。因此，應(yīng)該在以后的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)過(guò)程中，加以相應(yīng)的改進(jìn)，該種磁力發(fā)生機(jī)構(gòu)出現(xiàn)的磁力夾緊車(chē)輪，保證汽車(chē)發(fā)展行業(yè)獲得更大的成就。

[1]李然,王哲,邱新橋. 便攜式汽車(chē)車(chē)輪檢測(cè)儀磁力夾緊定位裝置研發(fā)[J]. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2014,09:1373-1376.

[2]邱新橋,周佩,黃躍文. 便攜式汽車(chē)車(chē)輪檢測(cè)儀的研發(fā)[J]. 湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2010,03:36-40.

[3]李永福,劉建農(nóng). 汽車(chē)車(chē)輪定位快速檢測(cè)設(shè)備的研究[J]. 交通標(biāo)準(zhǔn)化,2007,05:159-164.

[4]袁海兵,邱新橋,黃躍文. 基于LPC2294的便攜式汽車(chē)車(chē)輪測(cè)量?jī)x的開(kāi)發(fā)[J].自動(dòng)化與儀表,2011,08:25-29.

[5]張立斌,蘇建,田云鋒. 汽車(chē)車(chē)輪定位參數(shù)快速檢測(cè)的建模研究[J]. 公路交通科技,2003,03:155-158.

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