曲轴弯曲疲劳试验系统的研究与开发

发布时间：2017-03-23 06:00

  本文关键词：曲轴弯曲疲劳试验系统的研究与开发，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 针对目前国内曲轴弯曲疲劳试验机试验精度不够、试验的自动化和智能化程度较低以及在试验数据计算机统计空白等不足，开发了一种具有较强实用性的新型曲轴弯曲疲劳试验系统。 在系统构成上兼顾了曲轴疲劳试验的可优化性能、试验机性能以及成本等因素。新曲轴弯曲疲劳试验系统的台架部分采用试件主轴颈固紧的卧置谐振式机构，加载方式为电动机械激振。系统的控制核心由可以长时间稳定工作的可编程控制器(PLC)和计算机组成上下位机及若干相关部件构成，它可以有效的保证曲轴疲劳试验的人机对话能力、试验载荷的高精度控制和试验运行抗干扰能力。 在试验系统软件设计上，结合试验机原理，采用基于原型函数的动态标定数据曲线拟合提高了载荷标定的精度；通过对比各种曲轴试验数据的处理方法，同时考虑在实际运用中的效果，计算机统计采用了疲劳极限统计分析(SAFL)法。 利用一个具有简单力学模型的光轴作为考察对象，对试验系统的台架谐振性能、数据采集系统和控制系统进行了理论和试验的对比考核，效果基本达到预期的水平，给出了该试验系统的某一应用实例。文章的最后对曲轴疲劳试验的发展做了展望。
【关键词】：可靠性 疲劳试验 曲轴 内燃机 可编程控制器
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TK403
【目录】：

• 摘要2-7
• 第一章 绪论7-17
• 1.1 概述7-9
• 1.2 内燃机曲轴疲劳问题的基本特征9
• 1.3 内燃机曲轴疲劳强度研究的工作现状9-16
• 1.3.1 计算方法的发展和现存主要问题10-15
• 1.3.1.1 曲轴的名义工作弯矩10-11
• 1.3.1.2 曲轴应力计算的传统方法11-12
• 1.3.1.3 曲轴应力计算的有限元方法12-14
• 1.3.1.4 应力集中系数的计算14
• 1.3.1.5 曲轴疲劳强度计算14
• 1.3.1.6 曲轴强度计算中待解决的若干问题14-15
• 1.3.2 试验方法的发展和现存主要问题15-16
• 1.4 本文的主要工作内容16-17
• 第二章 疲劳试验及可靠性评定方法综述17-41
• 2.1 概述17-18
• 2.2 成组试验法18-24
• 2.2.1 试验前准备18-19
• 2.2.1.1 载荷分级18-19
• 2.2.1.2 确定最少试件个数19
• 2.2.2 母体参数估计19-20
• 2.2.2.1 解析法19-20
• 2.2.2.2 作图法20
• 2.2.3 S-N曲线和P-S-N曲线20-24
• 2.2.3.1 幂函数式22
• 2.2.3.2 指数函数式22
• 2.2.3.3 三参数幂函数式22-24
• 2.3 配对升降法24-26
• 2.4 疲劳极限统计分析试验法26-32
• 2.4.1 理论基础26-27
• 2.4.2 疲劳强度的回归分析27-31
• 2.4.3 置信区间的确定31
• 2.4.4 存活率为99.87％时的最低疲劳强度值31-32
• 2.4.5 最小样本量32
• 2.5 威布尔分布在曲轴试验中的应用32-37
• 2.5.1 威布尔分布33
• 2.5.2 小子样威布尔分布母体参数估计33-34
• 2.5.3 疲劳强度试验的威布尔分布函数分析34-37
• 2.6 可靠性评定方法37-40
• 2.7 小结40-41
• 第三章 曲轴弯曲疲劳试验系统总体方案设计41-46
• 3.1 曲轴弯曲疲劳试验机的研究现状41-43
• 3.1.1 采用分离元件和模拟控制系统的早期疲劳试验系统41-42
• 3.1.2 基于微处理机的曲轴弯曲疲劳试验智能测控系统42-43
• 3.2 新试验系统的总体方案43-45
• 3.2.1 试验系统的硬件构成43-44
• 3.2.1.1 机械台架及加载方式43-44
• 3.2.1.2 测量和控制系统44
• 3.2.2 试验系统的软件方案及流程安排44-45
• 3.3 小结45-46
• 第四章 机械台体设计和载荷标定方法研究46-54
• 4.1 试验机谐振原理及机械台体的设计46-49
• 4.2 曲轴疲劳试验中的载荷标定方法49-53
• 4.2.1 标定的基本原理49-50
• 4.2.2 动标曲线的拟合方法50-51
• 4.2.3 标定实例及其精度分析51-53
• 4.3 小结53-54
• 第五章 自动控制系统和系统软件开发54-64
• 5.1 数据采集系统和控制系统构成54-56
• 5.1.1 数据采集系统的构成54
• 5.1.2 试验系统的自动控制54-56
• 5.1.2.1 基于PLC的下位机自动控制54-55
• 5.1.2.2 自动控制系统的组成55-56
• 5.1.2.3 恒载荷控制及曲轴失效的自动诊断56
• 5.2 系统的试验流程及软件设计56-63
• 5.2.1 定义上下位机通信协议56-57
• 5.2.2 试验的数据记录57-58
• 5.2.3 软件流程58-63
• 5.2.3.1 载荷标定流程59-61
• 5.2.3.2 试验运行流程61-62
• 5.2.3.3 试验数据的统计处理62-63
• 5.3 小结63-64
• 第六章 试验系统的性能评估和应用实例分析64-74
• 6.1 曲轴弯曲疲劳试验系统的性能评估64-67
• 6.1.1 测试轴的结构和力学参数64-65
• 6.1.2 静载作用下的力学模型65
• 6.1.3 动载作用下的力学模型65-66
• 6.1.4 测试结果及其分析66-67
• 6.2 试验系统的应用实例67-73
• 6.3 小结73-74
• 第七章 工作总结与展望74-77
• 7.1 工作总结74
• 7.2 曲轴弯曲疲劳试验方法发展展望74-77
• 参考文献77-80
• 附录80-92
• 致谢92

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 周迅;俞小莉;李迎;;随机载荷作用下的曲轴工作可靠性分析[J];农业机械学报;2006年10期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 周迅;曲轴疲劳行为及可靠性的理论与试验研究[D];浙江大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 路梅;驻车制动操纵手柄总成疲劳强度试验台设计[D];长春理工大学;2011年

2 时伟;旋转弯曲疲劳试验机的系统研究[D];长春理工大学;2011年

3 王梓;基于组态技术的车轮弯曲疲劳试验机研究[D];长春理工大学;2011年

4 范军锋;曲轴模拟弯曲疲劳损伤的磁记忆参数表征[D];上海交通大学;2007年

5 黄书明;车载发动机路谱载荷映射合成法的初步研究[D];浙江大学;2007年

6 张路;预应力锚索锚具试验台研究[D];山东科技大学;2009年

7 刘佟;车轴疲劳试验方法研究[D];西南交通大学;2013年

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本文编号：263051