汽车零部件BSR试验台技术概述

樊泽奇，徐兰欣，冀瑶，遆红彬，刘越，王伟

(长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北保定 071000)

汽车零部件BSR试验台技术概述

樊泽奇，徐兰欣，冀瑶，遆红彬，刘越，王伟

(长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北保定 071000)

汽车零部件BSR试验台通常由激振器、台体、卡具、冷却系统以及控制器等部件组成。通过介绍试验台各主要部件的结构及功能，来论述汽车零部件BSR试验台的关键性技术指标及要求。

BSR试验台；路谱模拟；振动；噪声；频率

Abstract:The vehicle component BSR testing system commonly consists of shaker,dais of system,fixture,cooling system and controller.Some parameters and condition request of vehicle component BSR testing system were discussed by describing its composition and function.

Keywords:BSR testing system;Spectrum simulation; Vibration; Noise; Frequency

0 引言

BSR(Buzz Squeak Rattle)即共振引起的嗡嗡声(Buzz)、摩擦引起的吱吱声(Squeak)和撞击引起的咔嗒声(Rattle)。其中80%～90%BSR问题是由仪表板、座椅、门内饰板等内饰系统和零部件产生。BSR问题给人低品质感，已经逐渐成为影响汽车品质的一个重要因素。

由于车辆BSR问题涉及因素众多，排查解决最有效的手段便是借助试验。汽车零部件BSR试验台能够实现在BSR试验室内对零部件进行振动冲击，通过对试验台输入路谱曲线或设置路谱振动参数，对试验件进行道路模拟振动并激发异响，从而在试验室内进行BSR问题诊断，是专门用于开展汽车零部件BSR试验的振动设备。

1 激振器

对于汽车零部件BSR试验台，一种安静的并且能够把振动谱复现到被测物上的振动源是必不可少的。激振器就是一种合适的振动源，它可以将电能转变为机械能 ,根据输入信号对试件提供大小不同的激振力。它主要由两部分组成：一部分为定圈，与壳体固定在一起，可以产生稳定的磁场；另一部分为动圈，在通交流电后产生变化的磁场，依靠磁力作用，动圈相对于定圈产生线性的往复运动。依据定圈励磁方式的不同，激振器可分为电磁式和永磁式。电磁式激振器定圈采用电磁线圈，磁场密度大，因此激振力大，但产生的热量较多，一般需要配备冷却系统对其进行降温，励磁过程中产生的噪声相对于永磁式激振器会较高。永磁式激振器由于定圈的限制，产生的激振力较小，不适用需要大推力的试验场合，但运行中产生的热量非常少，且相对于电磁激振器会更加安静。图1所示试验台使用的就是两个永磁型激振器，没有配备冷却系统。汽车零部件BSR试验属于舒适性试验，不需要被测物进行过大的激励，但却必须要求设备本身产生的噪声小于被测件产生的噪声10 dB(A)以上，否则设备噪声就会对被测件噪声产生干扰，影响试验数据。因此，永磁式激振器在BSR试验方面的应用较电磁式激振器会较为广泛一些。此外，研究表明：激振器的振动行程应尽量达到25 mm,以保证真实的振动情况能够很好地复现。

2 台体

台体是零部件BSR试验台的主要机械总成，其结构直接决定了试验台的性能。台体主要由基座和工作台面组成。

2.1 基座

基座用来支撑工作台面以及台面上的卡具和试验件。基座须带有空气弹簧，由于某些被测件本身的重心与中心不一致，激振时会产生偏转加速度，引起振动不平衡，带有空气弹簧的基座可以消除这些影响，稳定夹具和被测件。此外配备空气弹簧锁定装置、位置传感器和伺服控制还可确保夹具和试验件始终处于激振器激励行程的中间位置。图2为一种带空气弹簧的基座支撑工作台面的示意图。

2.2 工作台面

工作台面用来承载或支撑，并将受到的来自激振器的激振力传递给被测试验件，其作用类似于汽车车身。工作台面的质量是影响零部件BSR试验台的一项较为关键的指标。

fmax=(mw+mc+mt)a

(1)

其中：fmax为激振器最大激振力；

mw为台面质量；

mc为卡具质量；

mt为试验件质量；

a为振动加速度。

在传统朗读教学中，教师大多采取领读、演示等方式进行教学。在这种教学方式中，学生始终处于被动状态，难以激发朗读的兴趣。因此，在小学语文课堂朗读教学设置与教学实践中，想要提升朗读教学质量，还需要改变当前的朗读教学方式，引入多样化教学方式，充分激发学生的学习兴趣。引导学生更好地融入到朗读教学中，从而保证教学质量，提升学生的朗读能力。

由公式(1)可知：激振器提供的激振力一定的情况下，工作台面质量越大，试验台的负载能力相应地越小；相反，台面的质量越小，则负载的能力便会越大。减轻工作台面的质量目前有两种途径：(1)使用高强度、轻质量镁铝合金材料；(2)把台面设计成中空结构，并且在台面上均匀开设蜂窝孔，此种设计不仅可以大幅度减轻台面质量，同时还可以减小空气阻力。图3为一种蜂窝状设计工作台面。

此外，设计台面时还应充分考虑卡具的安装位置，提前在台面上预留用以安装卡具的螺纹孔。

3 卡具

在汽车零部件BSR试验台组成部件中，卡具是一种固定机构。开展试验时，试验件必须牢牢地固定在台面上。台面、卡具与试验件三者不能产生摩擦、撞击和相对运动，卡具本身更不能产生噪声。卡具设计是否合理，直接影响试验的准确性和有效性。通过对行业内现有BSR试验台的研究，作者认为合理的卡具应具有以下几个特点：

(1)针对某一试验件，卡具应最大化地接近该零部件在实车内的安装情况。即试验时试验件的固定点应尽可能与在实车上的安装点一致，以此来保证试验数据尽可能反映实车的真实情况；

(2)卡具的共振频率范围应在5～200 Hz以外。试验过程中卡具如果发生共振，会加大背景噪声水平，改变试验件的振动输入，同时也会使试验控制变得非常困难。对于汽车零部件BSR试验，振动频率通常在5～200 Hz内，此范围以外的振动对BSR影响不大，因此必须保证卡具在此频率范围内不会发生共振；

(3)卡具设计应选用轻质量、高强度材料。由于卡具需安装在台面上，会增大台面的负荷，振动过程中也需要消耗一部分振动能量，因此卡具本身的质量必须尽可能小。此外，卡具还必须保证在经受长时间的振动冲击后不会发生变形或断裂。镁合金是一种制作卡具的合适材料，它具有质量轻、强度高、阻尼性好等特点。此外，铝合金也是一种可以接受的材料。

4 冷却系统

对于零部件BSR试验台，激振器在长时间、大负载运行条件下内部会产生较多的热量，如果不能很好地散发，就会烧毁内部线圈。根据零部件BSR试验台所用激振器的种类及试验台所需的运行工况，须有选择地对激振器配备冷却系统。

5 控制器

5.1 输入与输出通道

控制器相当于试验台的大脑，通过对激振器进行闭环控制，实时控制试验的振动强度。输入通道与输出通道数是影响试验台性能的关键指标。所谓输入、输出通道是针对控制器的信号传入、传出通道而言的，控制器通过对输入通道传入的传感器信号进行分析计算，通过输出通道传出指令到激振器，从而控制激振器的运行。输入通道数与传感器数量对应，数量越多反馈的信息越全面和准确；输出通道数则与激振器数量对应，通常有几个激振器，则相应地需要几个输出通道。依据经验，对于测试形状、尺寸较大的汽车零部件，如仪表板、车门等，控制器输入通道数应至少有4个，否则试验将不能很好地模拟试验件在实际路面的振动情况。

5.2 信号处理

控制器应具有处理分析随机信号和扫频信号的能力，更优良的控制器还可以处理时间历程信号、冲击信号、随机+扫描信号。信号种类越多，试验台可实现的振动种类越多，功能越完善。

6 试验室要求

除了设备本身技术要求，汽车零部件BSR试验台还对试验室环境有着特殊的要求。

6.1 背景噪声

试验室背景噪声须低于35 dB(A)。要达到此背景噪声水平，房间一般设计成静音室或半消声室。

6.2 隔振

干扰振动(外界传入的或试验室内其他设备产生的振动)须低于试验振动水平的5%。试验室及设备须进行隔振处理，对房间进行隔振处理可以减小外界环境振动输入，降低试验室背景噪声；对试验台进行隔振处理可降低试验室内其他设备对试验台的影响。

7 结论

汽车零部件BSR试验台的温控能力、激振力大小、噪声水平、输入输出通道数、信号处理能力以及台面和卡具的设计都是非常关键的技术指标和要素。随着近几年汽车BSR问题逐步受到重视，国内车企相继开始建立BSR问题解决能力。国外车企多年前就开始应用BSR试验台进行BSR问题验证及控制，经过多年的试验，汽车BSR问题数量已明显降低。汽车零部件BSR试验台是试验室内开展BSR试验必不可少的关键设备，未来几年在国内的应用一定会日趋广泛。

【1】 赫尔姆特·富克斯.噪声控制与声舒适[M].北京：中国科学技术出版社，2012.

【2】 杜功焕，朱哲民.声学基础[M].南京:南京大学出版社，2001.

【3】 庞剑.汽车噪声与振动-理论与应用[M].北京:北京理工大学出版社,2006.

【4】 Subjective Subsystem/Component Squeak and Rattle Test[S].GMW GMW7293:2006.

【5】 Objective Subsystem/Component Squeak and Rattle Test[S].GMW GMW14011:2006.

TheBriefStatementoftheTechnologyofVehicleComponentBSRTestingSystem

FAN Zeqi,XU Lanxin,JI Yao,DI Hongbin, LIU Yue, WANG Wei

(Hebei Province Motor Engineering Technical Graduate Center，Great Wall Motor Company Limited Technical Center,Baoding Hebei 071000,China)

2014-03-24

樊泽奇(1987—)，男，学士，助理工程师，研究方向为汽车噪声与振动。E-mail：cyzbyqjc@gwm.cn。