内燃机曲轴轴系扭振数字化测试系统

发布时间：2017-04-26 19:10

  本文关键词：内燃机曲轴轴系扭振数字化测试系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：内燃机研究与制造行业层出不穷的新技术在逐渐满足了低能耗、低排放目标的同时,也对内燃机结构可靠性设计和振动噪声控制提出了更高的要求,其中曲轴轴系的扭转振动问题尤为突出。而在销售市场日益注重NVH(Noise,Vibration and Harshness)标准的今天,追求扭振理论的进一步完善,寻求新的扭振解决方法势在必行。高精度高可信度的扭振测试仪器是完成这一目标的基础和有效工具。基于此,本文结合现有传感器技术、单片机开发以及信号处理技术,充分利用微机的高效处理能力,采用硬件高频计数测时原理,开发研制了内燃机曲轴轴系高精度扭振数字化测试系统。 本文研制的扭振数字化测试系统由硬件和软件两部分组成。硬件包括信号齿轮、传感器和采集卡,主要实现携带扭振信息的信号产生、拾取、滤波、调理整形、传输和对方波脉冲进行占空比计数等功能。硬件合理选型或设计是提高测试系统精度和工作可靠性的基础和保障。对其研制的宗旨为:提高各元件的抗干扰能力,使最终的时间序列尽量少地携带干扰信息。为此进行了如下优化工作:确定信号齿轮合理的齿数范围:选用带信号调理功能的磁电传感器;在采集卡设计中,选用数字温控高频晶振器、高速处理器MCU和带有大容量缓冲区的锁存器,采用USB接口与微机通讯,并且通过工作流程的合理设计,使对多周期轮齿脉冲进行占空比计数的锁存独立于MCU的时序。 软件主要实现的功能为:读取采集卡缓冲区中的时间序列,并对时间序列进行各种变换处理,实现瞬时转速测量及其波形显示、数字信号中畸点处理和数字滤波、扭振角振幅的计算及各稳态转速下扭振时域波形的绘制、频谱分析及频谱图绘制、各谐次幅值提取及扭振幅频特性曲线拟合、实验报告编辑打印等功能。软件研发的宗旨为:各种变换处理的科学性和高精度性;执行速度的高效性;软件使用的方便性;功能的可扩充性和软件维护的便利性。为此进行了如下优化工作:采用C++语言在VC++6.O编译环境下进行模块化设计;接合硬件特点进行了畸点处理算法的研究;对某些精度影响因素采用数字算法进行了抑制;在频谱分析和各谐次幅值提取中,利用较先进的算法进行了幅值校正;实现了软件与Microsoft Word2003的数据通讯;制作了chm格式的帮助文件。 系统开发过程中,利用自制的简易试验台,对系统的信号感应、传输、采集、分析处理等功能进行了初步检验。系统集成后,在发动机实验台架上进行了试验,结果证明本次开发的系统基本达到了预期的要求。
【关键词】：内燃机 扭振 测试技术 单片机 信号处理
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TK40
【目录】：

• 第一章 绪论6-22
• 1.1.课题背景6
• 1.2.曲轴轴系扭振研究工作现状6-12
• 1.2.1.概述6-9
• 1.2.2.扭振预防策略9-11
• 1.2.3.扭振预防措施11-12
• 1.3.曲轴扭振测试技术的发展12-21
• 1.3.1.扭振测试的意义12-13
• 1.3.2.扭振测试技术的发展及现状13-21
• 1.4.课题目标与主要工作内容21-22
• 第二章 扭振测试系统总体方案22-31
• 2.1.扭振测量系统总体方案22-23
• 2.2.扭振数字化测量原理23-24
• 2.3.扭振数字化测量算法误差分析24
• 2.4.扭振数字化测量系统精度影响因素分析24-29
• 2.4.1.信号齿盘齿数24-25
• 2.4.2.信号齿盘分度误差25
• 2.4.3.齿盘安装偏心引起的误差25
• 2.4.4.传感器的选型25-26
• 2.4.5.计数器位数与计数晶振频率26
• 2.4.6.数据传输方式26
• 2.4.7.弯曲振动26-27
• 2.4.8.滚振27-28
• 2.4.9.转速波动28
• 2.4.10.其它因素28-29
• 2.5.扭振数字化测量系统性能参数29-31
• 第三章 扭振测试系统硬件设计31-38
• 3.1.信号齿轮齿数设计31-32
• 3.2.传感器选择32-33
• 3.3.采集卡的设计33-38
• 3.3.1.采集卡设计方案33
• 3.3.2.采集卡设计内容33-36
• 3.3.3.固件工作流程设计36-38
• 第四章 扭振测试系统软件设计38-54
• 4.1.软件流程设计38-39
• 4.1.1.软件功能设计38
• 4.1.2.试验方案设计38-39
• 4.1.3.软件流程图39
• 4.2.软件框架及界面39-45
• 4.2.1.系统设置模块40
• 4.2.2.信号采集模块40-42
• 4.2.3.数据处理模块42-43
• 4.2.4.数据分析模块43-44
• 4.2.5.试验报告模块44-45
• 4.3.扭振数字信号处理45-50
• 4.3.1.扭振信号中畸点处理45
• 4.3.2.扭振信号畸点判据45-46
• 4.3.3.扭振信号畸点分析46-48
• 4.3.4.扭振信号畸点剔除方法48-49
• 4.3.5.扭振信号平均处理49
• 4.3.6.扭振信号数字滤波49-50
• 4.4.扭振信号分析50-51
• 4.4.1.扭振波形简易分析50
• 4.4.2.扭振信号频谱分析50-51
• 4.4.3.扭振信号各谐次提取51
• 4.5.试验报告编制51-53
• 4.6.帮助文档的编制53-54
• 第五章 扭振测试系统集成与应用54-76
• 5.1.系统集成与安装54-55
• 5.1.1.系统硬件安装54-55
• 5.1.2.系统软件安装55
• 5.2.系统的应用研究55-74
• 5.2.1.简单试验台的制作与试验55-57
• 5.2.2.发动机台架试验57-74
• 5.3.系统性能评价74-76
• 第六章 工作总结与展望76-79
• 6.1.工作总结76-77
• 6.2.今后工作展望77
• 6.3.攻读硕士期间撰写学术论文情况77-79
• 参考文献79-83
• 致谢83

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 黄英;杨永光;左哲;凌强;李瑞雪;;扭振观测器的开发及试验验证[J];车辆与动力技术;2012年04期

2 李杰;俞小莉;张鹏伟;刘海军;;车用扭振减振器性能检测试验台[J];机电工程;2011年12期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 余永华;船舶柴油机瞬时转速和热力参数监测诊断技术研究[D];武汉理工大学;2007年

2 周斌;双质量飞轮减振系统测试技术研究[D];武汉理工大学;2010年

3 周晓蓉;发动机—发电机系统轴系机电耦合动力学研究[D];广西大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 曹欢;发动机扭振模拟信号发生器的研究[D];武汉理工大学;2011年

2 王才峄;内燃机曲轴轴系扭振的多体动力学分析[D];浙江大学;2006年

3 邱群虎;内燃机角振动测量技术与停缸诊断方法研究[D];西南交通大学;2008年

4 王井新;内燃机轴系振动测量技术研究[D];西南交通大学;2010年

5 袁晨恒;轿车传动系扭振实验技术研究[D];重庆大学;2010年

6 刘欢;汽车传动轴系应力应变测试方法研究[D];武汉理工大学;2012年

7 郑长亮;四缸柴油机曲轴扭转振动测试与分析[D];昆明理工大学;2012年

8 李杰;车用硅油减振器阻尼性能参数计算方法研究[D];浙江大学;2012年

9 李波;4V75柴油机曲轴系设计及CAE分析[D];湖南大学;2012年

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本文编号：329053