文献综述：BBM测试系统的4H发动机的扭振测量.docVIP

湖北汽车工业学院科技学院 HUBEI UNIVERSITY OF AUTOMOTIVE TECHNOLOGY 毕 业 设 计 论 文 综 述 综述题目 基于BBM的4H发动机 扭振测量 班号 专业 学号 学生姓名 指导教师 一、国内外现状 众所周知，在动力装置飞速发展的现今时代，发动机己成为人类生活中不可缺少的一部分，随着人们生活水平的提高，人们对轿车的舒适性要求也越来越高，而发动机曲轴的扭振则是影响轿车乘坐舒适性的一个重要方面，振动一般都会通过发动机轴系传来。所以研究发动机的扭振对于提高人们的交通及生活质量具有深刻的意义。而且也由于曲轴的扭振所带来的某一些较大的生产、生活事故，其产生的危害不容忽视，所以人们更是在不断研究和探讨中。国外从十九世纪末开始，就不断出现各种断轴事故的有关文章和分析报告，人们对轴系扭转振动的研究也逐渐深入。发动机是一种应用非常广泛的热能动力机械，在很多领域都是作为主要的动力源。随着技术的发展，对发动机的性能要求、使用寿命和安全性要求也越来越高。其中曲轴是发动机最主要的运动部件之一，近年来人们对发动机可靠性及动力性的要求不断提高，曲轴的工作条件也越来越苛刻，曲轴的强度、扭振等问题也愈加变得重要，特别是其扭振问题，它极大地影响着发动机的工作可靠性和使用寿命，是发动机性能测试和研究的重难点。 轴系的扭转振动不仅与轴系本身的惯性和弹性特征有关，还与作用在轴系上的激振力矩息息相关。外界激振力矩包括燃气爆发力、质量块惯性力引起的力矩，以及接收功率部件所吸收的变值扭矩。这种弹性变形的绝对值在一般情况下是不大的，但是当外界激振力矩的频率与刚性轴的共振频率相同时，刚性轴的扭转变形幅度将远远超过正常值，即产生刚性轴共振，此时将严重影响机械设备的使用寿命和安全性，如果继续在这一情况下工作，则可能发生断轴、主轴瓦损坏等一系列恶性事故，造成人员伤亡和巨大经济损失。许多研究都表明扭转振动是船舶、汽车和机车发动机系统轴系损坏的主要原因，因此检测、分析发动机轴系的扭振显得尤为重要。 对于曲轴扭振信号的分析处理，首先最重要的一点就是要将扭振信号提取出来。人们已研究出很多种扭振信号的测量方法，扭振测量是曲轴扭振研究的一项重要内容。随着传感器技术、电子技术的发展，扭振测量技术已从机械式测量、模拟式测量发展到数字化测量，测量的精度也不断提高。目前扭振的测量采用得比较广泛的是测齿法。从信号的角度分析，可将曲轴扭振看成是扭振信号对均匀脉冲载波产生调制的现象。因采用的传感器不同，测得的脉冲序列相位和幅值都可能携带扭振信息，将此相位调制或者幅值调制信号解调即可获得扭振信号。 扭振的测量大致可以分为两类:扭应力的测量和扭角的测量。轴系扭角的测量则是人们常说的扭振测量。扭应力的测点一般选在轴上的节点处，扭角的测点则在轴系的自由端。对于内燃机的扭振研究和测试早在19世纪就己开始，直至现今，随着技术的发展进步，扭振的测试则逐步简单智能化。从最初的盖格尔机械式测量开始，扭振的测试经历了模拟式阶段、数字式阶段，以及之后采用的激光多普勒测量，测试精度在不断提高，方法也越来越先进。在其分类上，依传感器的类型可分为光电式、磁电式、霍尔式、电涡流式等;按信号拾取装置与轴系是否接触可分为接触式和非接触式。以下就从信号提取方式上讨论扭振测试技术的发展过程。 (1)研究目标 针对东风EQ4H曲轴传动系统，进行轴系扭振原理的分析研究，通过扭振测试得出信号数据，并对其进行数字化处理，从中解调出扭振信号，然后通过实验实际测量出值与振幅之间的关系。通过计算分析扭振的最佳振动区域。 (2)研究内容 扭振测试及信号的提取，分析汽车发动机的扭振现象，研究曲轴的扭转振动理论，搭建试验台及测试系统，利BBM PAK软件分析绘图。 当发动机启动时，曲轴(如图1.1)开始扭转振动，则轴的各瞬时速度都等于其平均速度，安装在曲轴自由端的光电编码器也随着曲速转动，因此光电编码器的脉冲信号的重复周期是相同的。而当轴系发生扭振时，则相当于在其平均速度上基础上叠加了一个扭振的波动速度。运用BBM振动测试系统检测发动机的时 图1.1EQ4H发动机三维造型图 转速，了解瞬时转速。本实验采用1024线光电编码器从21秒开始采样，22秒结束。在这一秒内的各个瞬时转速，通过对该一秒内瞬时转速的分析与这一秒的转速对比，从振幅的变化情况来分析在该工况下发动机扭振的安全范围。 首先，考虑最简单的一种情况。自然界中简谐振动是大家都非常熟悉的现象，简谐振动是振动中最基本的形式，是最简单的周期振动即周期性的往复运动。设想:将一个重块放在一只弹簧上，构成一个单自由度质量弹簧系统，弹簧会被重块压缩，这时弹簧承受的重荷与弹簧自身的恢复弹力相等，即系统呈现平衡状态，重块静止。若给重块外加一个向下的初始位移一x。，然后