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NVH基础知识: 基于FFT分析的阶次说明
吕老师
3月前
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阶次表示一转发生多少次,阶次数与选取的参考转速有关系。阶次分析在旋转机械如发动机、变速箱、电机中使用广泛。
图1. 阶次
在旋转机械振动噪声Colormap分析中,可明显看到阶次特征。追踪时间分析中,阶次线与转速上升的速率有关,阶次线斜率随转速的变化有一定的波动变化。在追踪转速分析中,转速及频率都是等间隔的,阶次线均为直线。
图2. 追踪时间和转速的colormap分析
1.
阶次线号
在追踪转速的colormap分析中,对于选定点,通过其对应频率与转频确定该点所在的阶次。
图3. 阶次定义
2.
阶次切片
在传动系统中,传动部件的转速与发动机转速或驱动电机转速存在对应的比例关系,该系数取决于驱动形式以及传动比。在啮合传动中,齿轮啮合所产生的激励是产生振动噪声的重要来源之一,而阶次分析能将激励定位到啮合关系中,因此常用阶次切片能量去评价对应激励对该点振动噪声的影响。
在转速上升的过程中,信号是非稳定的,因此阶次对应的能量分布在阶次频率附近。计算阶次能量时需计算一定频率范围内的能量而非单个频率的能量。
图4. 转速上升工况等时间采样结果
计算阶次切片时,频率范围中心对应阶次频率,频率等宽的分布在两侧。PAK支持百分比和谱线数两种方式计算阶次。
图5.频谱图中的阶次带宽
1
)谱线数法
对与谱线数法,设置单边谱线个数,所计算的频率范围与分辨率有关。
其中
为单边谱线数,
为频率分辨率。整个切片的频率宽度一致。
2
)百分比法
使用百分比法计算阶次时,频率宽度等于转频乘上阶次数,再乘上百分比
其中
为转频,
为阶次号,
为单边带宽比例。
同一阶次,高转速阶次频率带宽大于低转速。
同一转速,高阶次阶次频率带宽大于低阶次。
为保持每个阶次宽度一致,则需根据阶次号调整百分比,如下表。
表1 百分比法阶次设置
阶次总宽度(阶)
2阶
4阶
6阶
0.2
5%
2.5%
1.67%
0.5
12.5%
6.25%
4.16%
3. 如何选择阶次宽度
阶次宽度的选择的原则是把所关心阶次的能量包含进来,主要与FFT分析参数设置、转速变化速率及阶次数相关。具体分析如下:
基于FFT计算的阶次受以下因素影响:
FFT
分析参数
阶次切片计算数据来源于频谱,FFT的加窗类型和Block长度会影响频谱幅值,进而影响切片幅值。建议选择Hanning窗,Block长度根据实际情况调整。
计算的阶次
相同转速下,不同阶次频率变化范围不一样,阶次大的频率变化大,需要大的宽度。
转速变化速率
对于转速变化速率,直接影响阶次频率变化。
表2. 阶次频率变化速率
转速速率
2阶
4阶
6阶
60rpm
2Hz/s
4Hz/s
6Hz/s
120 rpm
4Hz/s
8Hz/s
12Hz/s
对于阶次宽度,重要的是把阶次能量包含进来,就要求阶次对应的频率宽度不小于2倍的阶次频率变化。
来源:汽车NVH云讲堂
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首次发布时间:2024-05-23
最近编辑:3月前
吕老师
硕士
28年汽车行业从业经验,深耕悬置...
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