應(yīng)用nCode GlyphWorks評估轉(zhuǎn)向系統(tǒng)疲勞損傷目標(biāo)

上海山外山機(jī)電工程科技有限公司 殷紅雷

車輛的轉(zhuǎn)向和地域和日常的行駛軌跡相關(guān)，也一定程度和駕駛習(xí)慣相關(guān)，具有相當(dāng)大的分散性。從轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)中分析出相關(guān)的特征數(shù)據(jù)，對于了解車輛目標(biāo)市場，建立合理的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)疲勞損傷目標(biāo)，從而制訂和市場用戶相關(guān)的臺架試驗(yàn)考核規(guī)范，有著至關(guān)重要的意義。

評估轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)損傷目標(biāo)需涵蓋轉(zhuǎn)向角、轉(zhuǎn)向管柱扭矩、轉(zhuǎn)向機(jī)齒輪齒條結(jié)構(gòu)等，大致思路如下：

針對轉(zhuǎn)向管柱等結(jié)構(gòu)件：應(yīng)用扭矩求損傷；

針對齒輪齒條等磨損件：關(guān)聯(lián)不同轉(zhuǎn)角對應(yīng)扭矩載荷，需要區(qū)別順時針及逆時針轉(zhuǎn)向。

上海山外山機(jī)電工程科技有限公司針對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)開發(fā)了專用流程，如圖1所示，可從轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)（主要是方向盤轉(zhuǎn)向角和扭矩），獲取如下分析目標(biāo)：

識別出轉(zhuǎn)向的頻次和每次轉(zhuǎn)向所對應(yīng)的轉(zhuǎn)角和扭矩的變化范圍；

從而分析出各轉(zhuǎn)向角和扭矩區(qū)間的使用頻次以及相對疲勞損傷；

并獲取相對于轉(zhuǎn)向角的最大和最小扭矩；

以及所累計的疲勞損傷值。 

圖1 分析轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)流程

     本文針對如何應(yīng)用該流程來進(jìn)行轉(zhuǎn)向系統(tǒng)評估，展開介紹。

一、 流程輸入

 TSInput包含方向盤轉(zhuǎn)角和扭矩的時域數(shù)據(jù)，典型數(shù)據(jù)如圖2所示。 

MyInput分析參數(shù)設(shè)定，如圖3所示，包括： 

ChanNumSteeringAngle：輸入數(shù)據(jù)中方向盤轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)的通道號。 

ChanNumSteeringTorque：輸入數(shù)據(jù)中方向盤扭矩數(shù)據(jù)的通道號。 

DataLengthThreshhold：轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)的時間長度門檻值，即短于這一門檻值的轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)段將不被識別為一次轉(zhuǎn)向。數(shù)據(jù)長度的單位為秒。

DataSmoothingWindowWidth：用于平滑輸入數(shù)據(jù)的窗口時間長度，單位為秒。

TNIntercept：扭矩壽命疲勞曲線截距，即公式T=T1*(Nf)^b1中的T1，默認(rèn)值為1。 

TNSlope：扭矩壽命疲勞曲線斜率，即公式中的b1。 默認(rèn)值為-0.2。 

XBinsSteeringAngle：分析結(jié)果直方圖中轉(zhuǎn)角（X軸）的區(qū)間數(shù)目。

XMaxSteeringAngle：分析結(jié)果直方圖中轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)最大值。 

XMinSteeringAngle：分析結(jié)果直方圖中轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)最小值。 

YBinsSteeringAngle：分析結(jié)果直方圖中扭矩的區(qū)間數(shù)目。 

YMaxSteeringAngle：分析結(jié)果直方圖中扭矩數(shù)據(jù)最大值。 

YMinSteeringAngle：分析結(jié)果直方圖中扭矩數(shù)據(jù)最小值。      

請注意，MyInput中的結(jié)果直方圖轉(zhuǎn)角和扭矩的區(qū)間尺寸將按 (Max-Min)/Bins計算，轉(zhuǎn)角和扭矩的參數(shù)設(shè)定不應(yīng)當(dāng)使得轉(zhuǎn)角扭矩直方圖區(qū)間跨零。 

圖2 轉(zhuǎn)向輸入數(shù)據(jù)

圖3 分析輸入?yún)?shù)定義

二、 流程輸出

ComparisonBeforeAndAfterSmoothing：所平滑的輸入數(shù)據(jù)和原始輸入數(shù)據(jù)比較顯示，見圖4。如果平滑效果不理想，可調(diào)整參數(shù)DataSmoothingWindowWidth。

3DHistogramDisplay(AnalysisResults)：所計算的三維轉(zhuǎn)角扭矩直方圖分布結(jié)果，包含順時針和逆時針兩種轉(zhuǎn)向所對應(yīng)的扭矩、頻次和疲勞損傷分布。順時針結(jié)果數(shù)據(jù)的通道號分別為9000（扭矩torque），9001（頻次Occurrence）和9002（損傷Damage），見圖5；逆時針對應(yīng)的通道號分別為9100（扭矩），9101（頻次）和9102（損傷）。 

2DHistogramDisplay(AnalysisResults)：從三維直方圖結(jié)果數(shù)據(jù)分別對正向扭矩（值為正的扭矩）和反向扭矩（值為負(fù)的扭矩）區(qū)間獲取各個轉(zhuǎn)角區(qū)間的扭矩最大和最小值，以及正反向扭矩對應(yīng)的損傷累計值。所計算的結(jié)果也包含順時針和逆時針兩種轉(zhuǎn)向?qū)?yīng)的結(jié)果。順時針結(jié)果數(shù)據(jù)的通道號分別為10000（最大扭矩），10001（最小扭矩），10002（正向扭矩累計損傷）和10003（反向扭矩累計損傷），見圖6；逆時針對應(yīng)的通道號分別為10100（最大扭矩），10101（最小扭矩），10102（正向扭矩累計損傷）和10103（反向扭矩累計損傷）。 

HistogramOutput(3D)：分析得到的三維直方圖輸出，共有6個通道的數(shù)據(jù)，保存為nCode S3H格式文檔，默認(rèn)的文檔名為輸入數(shù)據(jù)名加后綴“_results_3d”，如有必要可進(jìn)行更改。

HistogramOutput(2D)：分析得到的二維直方圖輸出，共有8個通道的數(shù)據(jù)，保存為nCode S3H格式文檔，默認(rèn)的文檔名為輸入數(shù)據(jù)名加后綴“_results_2d”，如有必要可進(jìn)行更改。 

圖4數(shù)據(jù)平滑效果顯示

圖5三維直方圖分布分析結(jié)果顯示（順時針轉(zhuǎn)向）

圖6 二維直方圖分析結(jié)果顯示（順時針轉(zhuǎn)向）

三、 流程使用方法

本公司已將該流程收錄于x-Powertrain 2023 動力傳動專業(yè)流程包，流程文件名為： x-PT-2023_23_analyse_steering_data.flo，應(yīng)用步驟如下：

1.打開流程。

2.從數(shù)據(jù)區(qū)選取轉(zhuǎn)向時域數(shù)據(jù)，將其拖放至TSInput。

3.在MyInput中輸入分析參數(shù)。 

4.運(yùn)行流程，檢查圖4中的數(shù)據(jù)平滑效果，如有必要可調(diào)整數(shù)據(jù)平滑參數(shù)，再次運(yùn)行流程。

5.獲取結(jié)果。

四、流程的意義

基于以上，可輕松實(shí)現(xiàn)應(yīng)用nCode GlyphWorks計算轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的損傷目標(biāo)。

該流程專門為評估轉(zhuǎn)向系統(tǒng)疲勞損傷所開發(fā)，包含專家的大量技術(shù)訣竅和經(jīng)驗(yàn)，可解決特定工程應(yīng)用問題，具有領(lǐng)先的行業(yè)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化特點(diǎn)。

流程由下列元素組成，形成成熟的知識體系：

流程及相關(guān)組件

安裝及使用說明

樣例數(shù)據(jù)

產(chǎn)品使用描述     

用戶只要接受簡單的培訓(xùn)，無需設(shè)置復(fù)雜的參數(shù)，就可以獲得所需的結(jié)果，標(biāo)準(zhǔn)化工作過程，分析效率極高，使用方便。