基于聲信號(hào)汽車座椅水平驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品的質(zhì)量分析

唐艾君，張釗，劉立君

（1.昌河飛機(jī)工業(yè)公司，江西 景德鎮(zhèn) 333002；2.浙江大學(xué) 寧波理工學(xué)院，浙江 寧波 315100）

0 引 言

國(guó)際市場(chǎng)的汽車座椅驅(qū)動(dòng)器的需求與日俱增，早先的汽車座椅大多數(shù)采用人工的方式來調(diào)節(jié)座椅的位置，調(diào)節(jié)時(shí)需起身，較不便。如果采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式來調(diào)節(jié)，由乘客操縱按鈕來驅(qū)動(dòng)座椅的前后位置，可隨時(shí)通過電機(jī)按鈕開關(guān)進(jìn)行無級(jí)調(diào)整座椅的位置，安全可靠［1-2］。汽車座椅水平驅(qū)動(dòng)器是實(shí)現(xiàn)汽車座椅自動(dòng)化控制的關(guān)鍵部件。汽車座椅水平驅(qū)動(dòng)器零件的加工和裝配誤差，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品在運(yùn)行過程中產(chǎn)生異常噪聲信號(hào)。

目前，汽車座椅水平驅(qū)動(dòng)器的噪聲主要通過人工判別［3-5］，勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低、判別誤差大且不穩(wěn)定。因此，本文提出基于聲信號(hào)的汽車座椅水平驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品質(zhì)量分析方法，并對(duì)幾種利用新模具生產(chǎn)的水平驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行定量分析，研究成果為小型封閉式蝸輪蝸桿減速器快速質(zhì)量檢測(cè)提供一種新方法。

1 水平驅(qū)動(dòng)器聲信號(hào)采集

根據(jù)產(chǎn)品優(yōu)化升級(jí)需要，對(duì)HDM 的塑料蝸桿模具進(jìn)行優(yōu)化，用蝸桿5#、6#、7#、8#新模具和老模具各生產(chǎn)HDM 產(chǎn)品30 件，對(duì)其進(jìn)行噪聲測(cè)試和分析，確認(rèn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是否存在問題，查找潛在的風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用丹麥BK 噪聲采集系統(tǒng)B&K PULSE，如圖1（a）所示。

首先將HDM 安裝在工裝夾具上，麥克風(fēng)安放在HDM 中心位置上面200 mm，如圖1（b）所示。測(cè)試平臺(tái)采用12 V 的輸入電壓，驅(qū)動(dòng)水平電機(jī)橫向運(yùn)動(dòng)，所有的聲音信號(hào)用 B&K PULSE -Automotive Sound Quality 3.8.1軟件（軟件界面如圖2 所示）記錄，分析采用 NI Sound and Vibration Assistant 和Joint Time Frequency Analysis（JTFA）軟件包，分析結(jié)果如圖3至圖7 所示。

圖1 測(cè)試設(shè)備

2 水平驅(qū)動(dòng)器聲信號(hào)均方根

圖2 B&K PULSE-Automotive Sound Quality 3.8.1軟件界面

圖3 老模具生產(chǎn)水平驅(qū)動(dòng)器正反轉(zhuǎn)聲信號(hào)

HDM 聲音的主要能量集中在低頻段（0～1 200 Hz）。新型塑料蝸桿HDM 減小了正轉(zhuǎn)低頻段的噪聲，如圖8 所示，低頻：1～1 200 Hz，中頻：1 200～9 000 Hz，高頻：9 000～24 000 Hz。

新型塑料蝸桿在正反轉(zhuǎn)均方根比例（1.147）小于舊型塑料蝸桿（1.297），正反轉(zhuǎn)聲音大小差異性變小，如圖9所示。

圖8 和圖9 顯示了5#、6#、7#、8#模具腔生產(chǎn)的水平驅(qū)動(dòng)器正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)噪聲測(cè)試數(shù)據(jù)的處理結(jié)果。聲音大?。?#模具＞7#模具＞5#模具＞8#模具，正反轉(zhuǎn)的聲音差異性：7#模具＞6#模具＞5#模具＞8#模具。

3 水平驅(qū)動(dòng)器聲信號(hào)A 計(jì)權(quán)聲級(jí)分析

計(jì)權(quán)（又叫加權(quán)）參數(shù)是對(duì)頻響曲線進(jìn)行了加權(quán)處理后所測(cè)得的參數(shù)。由于人耳對(duì)各頻段噪聲的感知能力不一樣，對(duì)3 kHz 左右的中頻最靈敏。在加權(quán)處理時(shí)，對(duì)低頻和高頻進(jìn)行適度衰減，對(duì)聽感影響最大的中頻噪聲賦予更高的權(quán)重，處理后的結(jié)果可以更加真實(shí)地反映人的主觀聽感［6］。為此，采用目前國(guó)際上噪聲測(cè)量中應(yīng)用最為廣泛的A 計(jì)權(quán)聲級(jí)，其特性曲線接近于人耳的聽感特性。

圖4 5#模具腔生產(chǎn)水平驅(qū)動(dòng)器正反轉(zhuǎn)聲信號(hào)

圖5 6#模具腔生產(chǎn)水平驅(qū)動(dòng)器聲音正反轉(zhuǎn)聲信號(hào)

新型塑料蝸桿HDM 正轉(zhuǎn)的計(jì)權(quán)A 聲級(jí)比舊型塑料蝸桿HDM 低1 dB，新模具和老模具反轉(zhuǎn)的聲壓級(jí)差異很小，如圖10 所示。

圖6 7#模具腔生產(chǎn)水平驅(qū)動(dòng)器聲音正反轉(zhuǎn)聲信號(hào)

圖7 8#腔模具生產(chǎn)水平驅(qū)動(dòng)器聲音正反轉(zhuǎn)聲信號(hào)

4 結(jié) 論

1）新模具生產(chǎn)的的水平驅(qū)動(dòng)器聲音大?。?#模具＞7#模具＞5#模具＞8#模具，正反轉(zhuǎn)聲音差異性：7#模具＞6#模具＞5#模具＞8#模具。上述分析過程為水平驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品的升級(jí)提供了一種定量測(cè)試方法。

圖8 均方根值圖

圖9 正反轉(zhuǎn)均方根值比例

圖10 水平驅(qū)動(dòng)器聲信號(hào)計(jì)權(quán)A 聲級(jí)

2）對(duì)水平驅(qū)動(dòng)器聲信號(hào)采用計(jì)權(quán)A 聲級(jí)分析，對(duì)聽感影響最大的中頻噪聲被賦予了更高的權(quán)重，更真實(shí)地反映人的主觀聽感，與產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)測(cè)試要求更加貼切，對(duì)產(chǎn)品噪聲判斷更加準(zhǔn)確。

［1］ 許平均.汽車座椅水平驅(qū)動(dòng)器：中國(guó)，ZL03256322.1［P］.2004-08-11.

［2］ 徐平均，歐陽志喜，李偉，等.一種緊湊型汽車座椅水平驅(qū)動(dòng)器：中國(guó)，ZL200620106505.7［P］.2007-09-05.

［3］ Keong T C，David M.Limitation of acoustic emission for identifying seeded defects in gearboxes［J］.Journal of Nondestructive Evaluation，2005，24（1）：11-28.

［4］ Erkki J.How to diagnose the wear of rolling element bearings based on indirect condition monitoring methods.International Journal of COMADEM，2006，9（3）：24-38.

［5］ Lahdelma S，Juuso E.Advanced signal processing and fault diagnosis in condition monitoring［J］.Insight：Non-Destructive Testing and Condition Monitoring，2007，49（12）：719-725.

［6］ 李園園.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的聲音識(shí)別技術(shù)研究［D］.南京：南京理工大學(xué)，2006.