车用发动机振动测试方法的新进展
汽车发动机振动噪声测试系统方案
附件1汽车发动机振动噪声测试系统1用途及基本要求：该设备主要用于教学和科研中的振动和噪声测量，要求能够测量试验对象的振动噪声特性（频率、阶次、声强等），能对试验数据进行综合分析。
该产品的生产厂应具有多年振动噪声行业从业经验，有较高的知名度和影响力。
系统软件和硬件应该为成熟的模块化设计，同时具有很强的扩展能力，能保证将来软件和硬件同时升级。
2设备技术要求及参数2.1设备系统配置2.1.1数据采集系统一套；2.1.2数据测试分析软件一套；2.1.3传声器 2个；2.1.4加速度计 2个；2.1.5声强探头 1套；2.1.6声级校准器 1个；2.1.7笔记本电脑一台2.2数据采集、控制系统技术要求2.2.1主机箱一个；供电采用9～36V直流和 200～240V交流；2.2.2便携式采集前端，适用于实验室及现场环境；2.2.3整机消耗功率<150W；2.2.4工作环境温度：-10 C ～50C；2.2.5中文或英文WindowsXP下运行，操作主机采用笔记本电脑；2.2.6输入通道数：4个以上，其中2个200V极化电压输入通道、不少一个转速输入通道；2.2.7输入通道拥有Dyn-X技术，动态围160dB；2.2.8每通道最高采样频率：≥65.5kHz，最大分析带宽：≥25.6kHz；2.2.9系统留有扩充板插槽，根据需要可以进一步扩充；数据采集前端可同时连接多种形式传感器,包括加速度计、转速探头、传声器、声强探头等；2.2.10系统具有堆叠和分拆能力，多个小系统可组成多通道大系统进行测量。
大系统可分拆成多个小系统独立运行；2.2.11采集前端的数据传输具备二种方式之一：①通过10/100M自适应以太网传输至PC；②通过无线通讯以太网技术传输至PC，通信距离在100米以上。
使测量过程更为灵活方便，方便硬件通道和计算机系统扩展升级；2.2.12多分析功能：对同一信号可同时进行FFT和CPB分析和显示处理；对同一信号也可同时设置不同的分析带宽进行分析；2.2.13输入通道采用至少24位的A/D；2.2.14自动检测带传感器电子数据表的传感器（即插即用）2.3数据测试分析软件系统技术要求2.3.1多通道输入测量信号并行采集、处理与存储；根据需要可以进一步扩充；2.3.2多通道实时在线显示；2.3.3能测量传递函数、自功率谱、互功率谱、自相关函数、互相关函数、能测量相干函数、概率密度函数、脉冲相应函数、倒频谱、时域波形, 能进行动态信号的微积分、四则运算、编辑等；2.3.4系统具有自动报告生成功能。
通过振动分析提高发动机测试台架运行效率
832019 NO.5汽车与新动力通过振动分析提高发动机测试台架运行效率邱国生(北京福田康明斯发动机有限公司,北京 102206)摘要:在发动机制造领域,发动机试验是重要环节之一,对产品进行各个阶段的测试以及改进验证,在发动机生产制造工艺过程中,测试台架也会对每台出厂前的发动机进行性能试验,以确认其能满足客户的要求,保障测试台架的试验能力十分重要,应用数据采集进行振动分析,找到测试台架中测功机振动异常的根本原因,并提出了相应解决办法㊂关键词:发动机;试验台架;振动;联轴器0 前言在发动机研发及生产制造过程中,发动机的台架试验是一个非常重要的环节,是检测发动机性能指标和可靠性的重要工艺流程,福田康明斯发动机测试线引进A V L 集装箱式台架(图1),核心硬件系统包括电力测功机控制系统㊁燃油控制系统㊁进排气系统㊁冷却液控制系统㊁机油控制系统㊁通风冷却系统及油耗仪与其他数据采集设备等,具备高度准确性和可靠性㊂同时使用P um a 系统完成测试过程执行㊁测试结果判断㊁数据采集分析及发动机保护等㊂图1 A V L 发动机试验台架在生产过程中,发动机通过试验托盘自动与台架通过辊道进行对接,将发动机各个系统与台架通过托盘连接,同时发动机的工艺飞轮花键轴通过连接盘的母花键㊁连接法兰㊁带缓冲橡胶的联轴器及连接轴与测功机直接连接起来㊂1 故障现象在利用发动机台架进行试验时,在测试循环工况过程中偶尔会发生振动瞬间异常增大,测功机水平方向振动速度达10m m /s ,台架振动自动监控系统报警停机,严重影响到生产线的运行效率㊂停机检查发现有前端联轴器缓冲橡胶块与保护罩干涉产生磨损痕迹,存在橡胶块磨损断裂的风险(图2)㊂图2 橡胶块磨损痕迹2 原因分析故障树[1]分析是描述事故因果关系的有效方法,是系统安全工程中重要的分析方法之一,能对各种系统的危险性进行识别评价,既适用于定性分析,又能进行定量分析㊂它是1种从系统到部件,再到零件,按下降形 分析的方法㊂也可以用来分析零件㊁部件或子系统故障对系统故障的影响㊂图3示出了采用故障树分析法对测功机振动超标故障的分析㊂试验台架测功机振动大的原因理论上有很多,经过系统分析,总结出如下几个可能原因:(1)发动机扭振过大;(2)托盘与测功机不对中;(3)测功机存在机械松动;(4)轴承故障;(5)测功机定子故障;(6)测功机转842019 NO.5汽车与新动力图3 测功机振动超标故障分析子故障;(7)发动机运动部件导致振动大;(8)发动机标定导致振动大[2]㊂需要对振动分析及对比试验进行一一验证,找出试验台架振动异常的原因㊂3 原因验证3.1 发动机扭振试验图4 布置码盘发动机扭振的主要贡献源是发动机的周期燃烧引起曲轴扭转振动㊂对发动机而言,产生的扭矩主要有机械运动产生的扭矩㊁不平衡惯性力产生的扭矩及周期燃烧气体压力产生的扭矩,作用在发动机上的总扭矩是压力产生的扭矩和惯性扭矩的总和㊂周期变化的不平衡扭矩导致传动轴转速的瞬态波动及不规则动态扭转㊂在发动机前端曲轴皮带轮处进行了码盘的布置(图4),每转120个脉冲,可以分析到60阶的振动阶次,完全满足分析要求㊂通过数据采集后处理软件进行数据分析,得出扭振角随转速的变化阶次曲线(图5)㊂由结果可以看出,曲轴的扭振角最大为3阶点火频率,且不超过标准,满足设计要求㊂图5 测功机振动超标故障分析3.2 频谱分析对进行试验的发动机及测功机进行振动监测[3],试验仪器如表1所示㊂图6示出了传感器布置图㊂表1 试验仪器数据采集仪型号O R 36V 3精度24位A /D分析带宽/k H z 40.0振动传感器型号P C B 356A 16共振频率/k H z 25.5横向灵敏度<5%图6 传感器布置位置使用激光对中仪对托盘测功机进行对中检验,水平与角度对中允差均在标准范围内,水平公差小于0.03m m ,角度公差每100m m 小于0.05m m ,测试转速在800~2100r /m i n 范围内,传感器C 振动速度的总体水平,如图7所示,频谱瀑布图如图8所示㊂图7发动机(标定1)振动速度总体水平图8振动速度瀑布图由此可以看出,在振动速度总体水平上,振动超标发生在转速1700r/m i n附近,且频谱成分为点火频率;在频谱上未发现明显的基频二倍频的高幅值,托盘与测功机对中状态正常;在统计量中,从加速度峰值(均小于5m/s2),峭度值(3左右),歪度值(0左右)可以看出,测功机轴承处于正常状态;在频谱中,未发现测功机定子故障(绕组故障)频率,转子故障(竖条断裂)的频率,测功机正常㊂至此,可排除托盘与测功机不对中,测功机存在机械松动㊁轴承故障㊁测功机定子故障和测功机转子故障㊂更换发动机标定,由标定1切换至标定2,在总体水平值上没有明显不同(图9),可以排除标定对振动异常的影响㊂图9发动机(标定2)振动速度总体水平4结论根据扭振试验及频谱对比试验,得出以下结论:(1)振动瞬间增大的转速为1700~1800r/m i n 之间,且除此区间外,测功机振动一切正常㊂(2)振动增大原因为不同发动机间的硬件差别,如工程机械和公路用车的发动机在硬件上有很大不同㊂根据发动机测试程序,高低怠速及功率点㊁额定点的试验转速,振动值均在正常范围,转速1700~1800 r/m i n区间不是重点关注工况,可以采用紧急拉升或降低的方法,让测试程序迅速通过此转速区间,避免设备报警停机,提升试验台架运行效率㊂参考文献[1]史定华.故障树分析技术方法和理论[M].北京师范大学出版社, 1993.[2]陈超.汽车发动机曲轴系统扭转振动分析与减振器匹配的研究[D].华南理工大学,2012.[3]陈超.旋转机械阶比分析研究与软件实现[D].南京航空航天大学, 2008.852019 NO.5汽车与新动力。
汽车振动噪声测量实验报告
汽车振动噪声测量实验报告一、实验目的汽车振动噪声测量实验的主要目的是探究汽车行驶时所产生的振动和噪声，并通过测量分析来找出其产生原因，以便进行相应改进。
二、实验原理1.振动：在汽车行驶过程中，由于路面不平整或车辆本身设计缺陷等原因，会产生不同频率和幅度的振动。
这些振动会通过底盘传递到车内，给乘客带来不适感。
2.噪声：汽车行驶时所产生的噪声来源较多，包括发动机、轮胎与路面摩擦、风阻力等。
这些噪声也会通过底盘传递到车内，影响乘客舒适度。
3.测量方法：为了准确测量汽车振动和噪声，需要使用专业仪器进行测试。
常用仪器包括加速度计、麦克风、频谱分析仪等。
加速度计用于测量振动信号，麦克风用于测量声音信号，频谱分析仪则可将信号转化为频谱图以便进一步分析。
三、实验步骤1.准备工作：确保测试车辆处于正常工作状态，所有仪器已经校准并连接好。
2.振动测量：使用加速度计对车辆进行振动测量。
将加速度计固定在底盘上，并进行数据采集。
通过数据分析，可以得出车辆在不同路况下的振动情况。
3.噪声测量：使用麦克风对车辆进行噪声测量。
将麦克风放置在车内，并进行数据采集。
通过数据分析，可以得出车辆在不同路况下的噪声情况。
4.信号分析：将振动和噪声信号转化为频谱图，并进行进一步分析。
通过频谱图可以找出信号中存在的主要频率和幅度，以及其产生原因。
5.改进措施：根据分析结果，制定相应的改进措施，例如更换悬挂系统、降低发动机噪声等。
四、实验结果与分析经过实验测量和信号分析，我们发现汽车行驶时所产生的主要振动频率为10Hz-50Hz，而噪声主要来自于发动机和轮胎与路面摩擦。
针对这些问题，我们可以采取以下措施进行改进：1.更换悬挂系统，提高车辆稳定性和舒适度。
2.降低发动机噪声，采用消音器等降噪设备。
3.改善路面状况，减少轮胎与路面摩擦产生的噪声。
五、实验结论通过本次汽车振动噪声测量实验，我们深入了解了汽车行驶时所产生的振动和噪声，并通过测量分析找出了其产生原因。
汽车振动与噪声测试实验报告
汽车振动与噪声实验报告实验目的1.熟悉声传感器和两种加速度传感器，并区分两种加速度传感器。
2.学会对声传感器和加速度传感器进行标定3.了解Snyergy数据采集仪的简单操作4.学会用两种穿感觉分别测量汽车的振动与噪声，并将结果进行对比分析实验框图1.标定声传感器将声传感器与发声装置相连，并与采集仪相连，打开发声仪器发展单位声波并开始采集信号。
采集前要进行数据初始化，选择相应的通道，并对相应的单位进行设置。
根据说明书参考值预设要标定的系数，采集图像，选取较平整的一段图像放大，寻找最大波峰值和最小波谷值，理想值应为±1.414，如实验得到数的绝对值小于1.414则将系数调大重新测量，否侧将系数调小，反复尝试至采得值在±1.414左右即标定完成。
2.标定奇士乐加速度传感器将奇士乐加速度传感器与振动装置相连，并与采集仪相连，打开振动装置发出单位振动频率并开始采集信号。
采集前要进行数据初始化，选择相应的通道，并对相应的单位进行设置。
根据说明书参考值预设要标定的系数，采集图像，选取较平整的一段图像放大，寻找最大波峰值和最小波谷值，理想值应为±1.414，如实验得到数的绝对值小于1.414则将系数调大重新测量，否侧将系数调小，反复尝试至采得值在±1.414左右即标定完成。
3.标定BK437加速度传感器将BK437加速度传感器与电荷放大器相连，在通过电荷放大器连接到采集仪。
根据说明书对电荷放大器参数进行预设为0.91，然后进行数据采集。
采集前要进行数据初始化，选择相应的通道，并对相应的单位进行设置。
采集图像，选取较平整的一段图像放大，寻找最大波峰值和最小波谷值，理想值应为±1.414，如实验得到数的绝对值小于1.414则将电贺放大器的参数调小重新测量，否侧将参数调大，反复尝试至采得值在±1.414左右即标定完成。
4.测量汽车内噪声和发动机振动分别将加速度传感器布置在汽车发动机上，将声音采集器布置与驾驶室内，连接设备并进行仪器调试，分别观察汽车在怠速情况下和加速情况下振动频率图像和噪声频率图像，并通过软件进行傅里叶变换进行频域分析。
汽车发动机噪声与振动测量系统
● 数据处理与可视化：对于大量 的测量数据，要采用合适的数据 处理方法，提取出有用的信息。 同时，利用图形界面将数据分析 结果进行可视化展示，便于用户 理解和使用。这包括各种统计图 表(如柱状图、折线图、饼图等)、 3D模型、动画等
● 知识管理与应用：建立相应的 知识管理体系，将测量过程中的 经验、技巧和方法整理归档，形 成知识库，以便于后续工作的查 询和使用。此外，还应关注相关 领域最新研究成果的引入和应用， 不断提升测量水平和技术能力
3
● 分析软件的选择： 分析软件应具有强大的 数据处理和分析能力， 能够进行信号预处理、 噪声抑制、频谱分析等 操作。此外，好的软件 还应具备良好的用户界 面，方便用户进行数据 查看和结果导出
4Hale Waihona Puke ● 辅助设备的选择： 辅助设备如校准器 应具有高精度和可 靠性，屏蔽盒和延 长线应具有良好的 电磁屏蔽性能和传 输性能，以确保测 量数据的准确性和 稳定性
2.
主要设备的选择
主要设备的选择
1
● 传感器的选择：根 据测量的具体需求， 选择合适的传感器类 型。如加速度计适合 测量振动的加速度， 速度传感器适合测量 速度或位移，而位移 传感器则适合测量位 置或距离
2
● 数据采集器的选择： 数据采集器的采样率 和分辨率直接影响了 测量的精度。一般来 说，采样率越高，分 辨率越高，测量的数 据越准确。但是，这 也意味着更高的硬件 要求和更高的成本
汽车发动机噪声与振动测量系统主要由以下几 个部分组成
● 传感器：包括加速度计、速度传感器、位移 传感器等，用于测量发动机的振动和噪声
● 数据采集器：用于接收和处理传感器信号， 一般具有较高的采样率和分辨率
● 分析软件：用于对采集到的数据进行处理、 分析、显示和储存
汽车发动机的振动分析
汽车发动机的振动分析汽车作为现代社会中不可或缺的交通工具，其发动机的性能和稳定性至关重要。
而发动机的振动问题，不仅会影响到驾驶的舒适性，还可能对发动机的零部件造成损害，缩短其使用寿命。
因此，对汽车发动机的振动进行深入分析具有重要的现实意义。
首先，我们需要了解汽车发动机振动产生的原因。
发动机内部的燃烧过程是产生振动的主要源头之一。
在每个工作循环中，燃油在气缸内燃烧，产生的爆发力推动活塞运动。
这种爆发力并非均匀且持续的，而是瞬间的、脉冲式的，从而导致了活塞、连杆等部件的往复运动产生振动。
其次，机械部件的不平衡也是引起振动的重要因素。
例如，曲轴的质量分布不均匀，旋转时就会产生离心力，导致振动。
同样，飞轮、皮带轮等部件如果存在制造或安装上的偏差，也会引起不平衡振动。
另外，气门的开闭动作、配气机构的运动以及传动系统的齿轮啮合等，都会产生一定的振动。
而且，发动机与车架之间的连接方式和支撑结构的刚度不足，也会使得发动机的振动传递到车身，进一步放大振动的影响。
那么，如何对汽车发动机的振动进行测量和分析呢？常见的方法有使用加速度传感器。
这些传感器可以安装在发动机的不同部位，如缸体、缸盖、曲轴箱等，测量振动的加速度信号。
通过对这些信号进行采集和处理，可以得到振动的频率、幅值等特征参数。
频谱分析是一种常用的处理振动信号的手段。
它可以将复杂的振动信号分解为不同频率的成分，帮助我们找出主要的振动频率和对应的振源。
例如，如果在频谱中发现某个特定频率的振动幅值较大，就可以通过分析发动机的结构和工作原理，判断该频率可能与哪个部件的运动相关。
除了频谱分析，时域分析也是重要的方法之一。
通过观察振动信号在时间轴上的变化，可以了解振动的趋势和周期性。
此外，还可以使用模态分析技术，确定发动机结构的固有振动特性，如固有频率和振型，从而为优化设计提供依据。
对于汽车发动机的振动控制，有多种策略可以采用。
在设计阶段，可以通过优化发动机的结构来减少振动的产生。
(汽车行业)汽车发动机振动噪声测试系统
（汽车行业）汽车发动机振动噪声测试系统附件1汽车发动机振动噪声测试系统用途及基本要求：该设备主要用于教学和科研中的振动和噪声测量，要求能够测量试验对象的振动噪声特性（频率、阶次、声强等），能对试验数据进行综合分析。
该产品的生产厂应具有多年振动噪声行业从业经验，有较高的知名度和影响力。
系统软件和硬件应该为成熟的模块化设计，同时具有很强的扩展能力，能保证将来软件和硬件同时升级。
设备技术要求及参数设备系统配置数据采集系统壹套；数据测试分析软件壹套；传声器2个；加速度计2个；声强探头1套；声级校准器1个；笔记本电脑壹台数据采集、控制系统技术要求主机箱壹个；供电采用9～36V直流和200～240V交流；便携式采集前端，适用于实验室及现场环境；整机消耗功率<150W；工作环境温度：-10︒C～50︒C；中文或英文WindowsXP下运行，操作主机采用笔记本电脑；输入通道数：4个之上，其中2个200V极化电压输入通道、不少壹个转速输入通道；输入通道拥有Dyn-X技术，动态范围160dB；每通道最高采样频率：≥65.5kHz，最大分析带宽：≥25.6kHz；系统留有扩充板插槽，根据需要能够进壹步扩充；数据采集前端可同时连接多种形式传感器,包括加速度计、转速探头、传声器、声强探头等；系统具有堆叠和分拆能力，多个小系统可组成多通道大系统进行测量。
大系统可分拆成多个小系统独立运行；采集前端的数据传输具备二种方式之壹：①通过10/100M自适应以太网传输至PC；②通过无线通讯以太网技术传输至PC，通信距离在100米之上。
使测量过程更为灵活方便，方便硬件通道和计算机系统扩展升级；多分析功能：对同壹信号可同时进行FFT和CPB分析和显示处理；对同壹信号也可同时设置不同的分析带宽进行分析；输入通道采用至少24位的A/D；自动检测带传感器电子数据表的传感器（即插即用）数据测试分析软件系统技术要求多通道输入测量信号且行采集、处理和存储；根据需要能够进壹步扩充；多通道实时在线显示；能测量传递函数、自功率谱、互功率谱、自相关函数、互相关函数、能测量相干函数、概率密度函数、脉冲相应函数、倒频谱、时域波形,能进行动态信号的微积分、四则运算、编辑等；系统具有自动报告生成功能。
航空发动机振动故障诊断技术及发展趋势
航空发动机是结构紧凑的高速旋转机械，在运行过程中经常会出现振动方面的故障。
发展综合振动故障诊断技术，开展振动故障机理研究，是解决航空发动机振动故障的有效途径。
振动是航空发动机的一个重要监控参数，发动机在进行试验时，需要解决各种振动问题。
发动机振动之所以特别重要，是因为振动直接影响发动机的正常工作和寿命，如果发动机出现振动异常而不及时加以检查排除，就有可能造成严重的后果。
因此，航空发动机振动故障诊断一直都是航空发动机试验测试中的一个重要研究课题。
典型的发动机振动故障航空发动机的振动故障具有复杂性和随机性，引起发动机振动故障的原因多种多样，其振动故障现象各不相同，典型的航空发动机振动故障及其特征简要归纳见表1。
表1 典型航空发动机振动故障原因及振动特征发动机振动测量建立满足测试目的和要求的振动测量系统、选择相应的振动测量方法是开展振动故障诊断的重要基础。
振动测量系统振动测量系统包含测振托架、振动传感器、传输电缆、信号适调器、数据记录（存储）、分析仪和以计算机为中心的数据处理系统等部分。
测量时应合理布置振动监测点，选取并正确安装满足要求的振动传感器，选用符合要求的电缆并合理固定，确保绝缘性和屏蔽性，保证信号有效传输，避免干扰和失真。
目前，在航空发动机振动测量中，广泛采用的振动传感器是压电式加速度计，该类传感器具有频响范围较宽、体积较小、使用寿命较长等优点。
振动测量方法航空发动机振动测量分为静态和动态两种。
静态测量是在研制过程中为了获取发动机的静态振动特性和结构模型参数，采用加激励的方法进行测量。
动态测量是在发动机运转情况下进行的，用于实时监测发动机工作状态、诊断振动故障。
目前，航空发动机整机振动测量时，均采用振动位移、振动速度或振动加速度作为显示参数和限制参数。
一般说来，对于较低频率振动用振动位移进行显示和限制；对于中等频率振动用振动速度进行显示和限制；而较高频率振动则用振动加速度进行显示和限制。
从对发动机整机振动限制的基本要求和发展趋势看，选择用振动速度进行显示和限制相对较多。
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轴向振 动 渐 渐 引 起 重 视 ’ 曲 轴 承 受 的 周 期 性 交 变 径向载 荷 作 用 以 及 曲 轴 的 扭 振 和 轴 向 振 动 耦 合 都 是引起 曲 轴 轴 向 振 动 的 原 因 ’ 此 种 振 动 不 仅 造 成 止推轴 承 和 主 轴 承 的 损 坏 % 还 会 引 起 振 动 和 传 动 系统的 磨 损 及 破 坏 % 因 此 采 取 有 效 的 措 施 对 其 测 试并加以控制显得十分必要 ’ ２００２ 年孙业保等人 利用如图 １ 所示框图对 ６１２０ 柴油机曲轴的轴向振 动信号 进 行 测 试 研 究 % 得 到 了 曲 轴 轴 向 振 动 的 固 有频率 和 强 迫 振 动 振 幅 % 使 在 发 动 机 运 行 状 态 下 测量曲轴轴向振动的固有频率和振幅得以实现% 并且从 试 验 结 果 来 看 用 该 方 法 替 代 曲 轴 单 独 进 行 模态试验来分析曲轴的固有频率要精确得多 ’
第 ２８ 卷) ２００６ ( 第 ５ 期
柴油机
Ｄｉｅｓｅｌ Ｅｎｇｉｎｅ
" ２００６ ( Ｎｏ．５ Ｖｏｌ．２８
减振与降噪
车用发动机振动测试方法的新进展
刘成 ! 颜伏伍
" 武汉理工大学汽车工程学院 ! 湖北武汉 ４３００７０ # 摘 要 $ 简要叙述了汽车发动机振动产生的原因 ! 分别从曲轴的扭振 % 轴向 % 纵向振动及计算机和激光技术 在 发
７２４ 数字输入 ／ 输出卡以及 ＰＣ 机等组成 & 其基本
* ４２ *
柴 油 机
第 ２８ 卷第 ５ 期
原理是利用扭转角公式 !
和参数依据 ’
% " ｔｉ & ! " ｉ ＝１，２，３ ##ｎ $ ! ｉ ＝ ７２０ # # ｉ ＝１ ! ｎｒ －ｉ & ’ $ ｔｍ
式中 ｎ ｒ 为转速 % 单位 ｒ／ｍｉｎ& ｎ 为 一 个 工 作 循 环的采样点数 % 与角标器光栅的刻线数相对应 & ｔ ｉ 为每个工 作 循 环 中 % 当 曲 轴 产 生 扭 转 振 动 时 各 个 角标刻度对应的脉冲宽度 & ｔ ｍ 为 当 曲 轴 产 生 扭 转 振动时各 个 角 标 刻 度 对 应 的 脉 冲 宽 度 对 多 个 工 作 循环的平均值 ’ 采用角标器利用 ＰＣ 机对曲轴进行数字化测量 的系统 % 克 服 了 以 往 扭 振 测 量 方 法 的 缺 点 % 可 以 直接对扭转角进行测量% 且测量方便( 精度高( 线路简单 ’ 采 用 并 行 数 据 接 口 可 极 大 地 提 高 测 量 的实时性 % 再利用 ＰＣ 机的处理功能 % 增加了可视 性 ( 直观 性 % 是 一 种 有 实 用 价 值 的 现 代 化 测 量 手 段’ 考虑到齿隙影响% 牵引车拖载起步时传动系 会产生扭 振 现 象 % 在 此 领 域 国 内 外 研 究 人 员 对 其 进行了广 泛 研 究 % 其 中 % 对 中 ( 重 型 卡 车 的 动 力 性能研究中也发现上述振动现象 ’ 试验测试表明 ! 车辆在上 下 坡 时 % 发 动 机 节 气 门 开 度 的 突 然 变 化 会引起车 辆 有 喘 振 现 象 发 生 ’ 研 究 指 出 % 喘 振 是 发生在车 辆 最 低 频 率 前 ( 后 纵 向 振 荡 % 通 常 随 着 传动系所 受 负 荷 突 然 变 化 而 产 生 % 在 此 频 率 上 传 动系扭振 和 车 辆 纵 向 振 动 发 生 共 振 % 车 辆 喘 振 现 象 常 发 生 在 ２￣８Ｈｚ’ 当 传 动 系 中 由 于 齿 轮 加 工 ( 安装误差 和 磨 损 变 形 存 在 较 大 齿 隙 时 ( 当 传 动 系 受 到 瞬 态 作 用 扭 矩 大 于 稳 定 传 递 扭 矩 ２￣３ 倍 时 % 都会有啸 振 现 象 发 生 ’ 车 辆 啸 振 现 象 发 生 于 传 动 系高阶扭转共振频率中 % 当发生在 ５００Ｈｚ 以上时 % 会成为令 人 反 感 的 噪 声 ’ 因 此 % 通 过 分 析 传 动 系 扭转振动 共 振 频 率 % 可 以 观 察 到 车 辆 是 否 会 发 生 明显喘振 和 啸 振 现 象 % 并 为 问 题 的 改 进 提 供 分 析 依据 ’ ２００３ 年任少云等人应用建模仿真分析方法 对这一现 象 进 行 了 研 究 % 通 过 建 立 牵 引 车 传 动 系 扭转振动 非 线 性 模 型 % 分 析 牵 引 车 拖 载 起 步 时 传 动 系 瞬 态 扭 转 振 动 ’ 采 用 ＵＧ 造 型 计 算 和 实 际 测 试方法获 得 样 车 等 效 参 数 % 采 用 集 中 质 量 离 散 系 统动力学 建 模 方 法 % 首 次 对 牵 引 车 拖 载 起 步 时 传 动系扭振 瞬 态 响 应 进 行 分 析 % 找 到 了 牵 引 车 存 在 的喘振和 啸 振 现 象 % 并 对 影 响 传 动 系 扭 转 振 动 频 率的主要 部 件 参 数 进 行 分 析 % 这 样 不 仅 为 发 动 机 的振动测 试 提 供 了 一 种 方 法 % 也 为 同 类 工 程 车 辆 的整车传 动 性 能 的 研 究 与 改 进 提 供 理 论 分 析 方 法
9:; <"0*’! =4> ?5@5 （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ， Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ! Ｗｕｈａｎ ４３００７０） 4,(.%-A.B Ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎｓ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｅｎｇｉｎｅｓ＇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ． Ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｅｎｇｉｎｅｓ＇ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ａｓｐｅｃｔｓ： ｔｏｒｓｉｏｎａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ， ａｘｉａｌ ａｎｄ ｒａｄｉａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ ａｎｄ ｌａｓｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｈｅ ｄｏｍａｉｎ ｏｆ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔｉｎｇ ｆｏｒ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｅｎｇｉｎｅｓ． C0D@&%E(B ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ’ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ’ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｅｎｇｉｎｅ
收修改稿日期 $ ２００６－０８－０９
G
发动机扭转振动的测试方法
由于发动机在升降速过程扭振信号是瞬态时
变信 号 ! 并 存 在 低 频 滚 振 干 扰 ! 直 接 测 量 不 大 可 能 & ２０００ 年 由 丁 康 等 人 提 出 一 种 瞬 态 分 析 方 ** 通 过 一 次 采 样 样 本 所 包 含 的 整 周 期 数 扩 大 法* 一倍 ! 加 Ｈａｎｎｉｎｇ 窗进行转速跟踪分析 & 应用这种 方法 就 消 除 了 低 频 滚 振 的 影 响 ! 大 大 提 高 了 升 降 速过 程 扭 振 各 谐 次 幅 值 分 析 精 度 & 这 种 方 法 既 能 在试 验 台 上 测 试 分 析 发 动 机 的 扭 振 特 性 ! 也 能 测 试汽 车 或 船 舶 行 驶 或 加 速 过 程 中 的 扭 振 特 性 & 对 发动机升降速过程的扭振瞬态信号进行加 Ｈａｎｎｉｎｇ 窗转 速 跟 踪 分 析 ! 不 需 要 在 多 个 转 速 下 进 行 稳 态 测试 ! 大 大 提 高 了 各 谐 次 幅 值 分 析 的 精 度 和 测 试 过程 的 效 率 & 由 于 转 速 不 稳 ! 目 前 为 止 用 稳 态 信 号分 析 方 法 还 不 能 测 试 行 驶 或 加 速 的 汽 车 和 船 舶 的扭 振 特 性 ! 而 这 种 瞬 态 分 析 方 法 能 够 进 行 这 种 扭振 特 性 测 试 ! 只 是 测 量 的 精 确 性 问 题 尚 未 最 终 解决 &
２００１ 年 由 王 霆 和 程 鹏 研 发 的 应 用 ＰＣ 机 对 曲
轴扭 振 进 行 数 字 化 测 量 的 系 统 ! 对 曲 轴 的 扭 振 实 现了 数 字 化 测 量 ! 提 高 了 测 量 精 度 & 该 系 统 由 安 装 在 试 验 机 曲 轴 上 的 角 标 器 % 自 制 计 数 板 % ＰＣＬ
ｎ
!
发动机曲轴振动的测试方法
以上介绍的是传统的曲轴振动研究% 主要涉
及曲轴的扭转振动% 而曲轴的振动实际上是扭( 弯( 纵三维形式的振动% 研究曲轴的三维振动机 理对于 改 善 发 动 机 的 可 靠 性 % 降 低 整 机 的 振 动 #
曲轴轴向振动测试 随着内燃机向高比功率的方向发展% 曲轴的
动机振动测试领域的运用等方面介绍了汽车发动机振动测试方法的现状和发展 & 关键词 $ 测试方法 ’ 振动 ’ 车用发动机 中图分类号 $ ＴＫ４２７ 文献标识码 $ Ａ 文章编号 $ １００１－４３５７ " ２００６ ( ０５－００４１－０３
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F
前
言
状及其发展做一个简单的介绍 &
汽车作为现代化交通工具 ! 在今天的时代起着 巨大的 作 用 & 近 些 年 来 汽 车 行 业 越 来 越 多 地 关 注 于车辆 的 舒 适 性 ! 对 整 车 振 动 特 性 的 研 究 提 上 日 程& 在整车系统中! 发动机总成既是一个激励源 又是受 迫 振 动 体 的 特 殊 子 系 统 & 发 动 机 的 整 机 振 动不但 影 响 其 本 身 工 作 可 靠 性 ! 而 且 还 影 响 行 驶 平顺性 和 乘 坐 舒 适 性 & 目 前 世 界 上 绝 大 多 数 汽 车 采用的 都 是 往 复 活 塞 式 发 动 机 ! 这 种 发 动 机 运 转 时产生 的 激 振 力 和 力 矩 主 要 是 曲 柄 连 杆 机 构 的 往 复惯性 力 及 其 力 矩 % 旋 转 惯 性 力 及 其 力 矩 % 输 出 扭矩不 均 匀 性 引 起 的 倾 覆 力 矩 % 曲 轴 和 机 体 弹 性 变形引 起 的 力 矩 和 工 作 过 程 中 的 气 体 脉 冲 力 & 这 些周期 性 变 化 的 力 和 力 矩 如 果 得 不 到 平 衡 ! 发 动 机将产 生 整 机 振 动 和 曲 轴 的 扭 转 振 动 & 这 些 振 动 除引起 发 动 机 本 身 的 振 动 和 噪 声 问 题 外 ! 还 对 装 载发动 机 的 机 器 和 车 辆 产 生 振 动 影 响 ! 不 仅 会 使 乘车的 舒 适 性 降 低 还 会 带 来 污 染 环 境 等 问 题 ! 另 外! 发动机的振动还会引起发动机本体及周围机 器的损 坏 & 为 了 解 决 和 改 善 发 动 机 的 这 种 振 动 问 题! 必须采取有效的控制方法对发动机在运转过 程中加 以 消 振 & 而 在 采 取 措 施 之 前 ! 必 须 对 振 动 进行评 价 % 分 析 ! 因 此 振 动 测 量 在 发 动 机 消 振 中 是非常 重 要 的 & 本 文 就 发 动 机 振 动 测 试 方 法 的 现