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上部3

第1章 内燃机结构振动与仿真分析简介3

1.1引言3

1.2内燃机结构振动与活塞动力学的研究概况3

1.2.1内燃机结构振动分析研究概况4

1.2.2内燃机结构振动反问题简述4

1.2.3内燃机活塞动力学研究概况5

1.3重要意义与主要内容7

1.3.1重要意义7

1.3.2主要内容7

1.3.3仿真模型系统的确认与验证8

第2章 发动机故障振动问题的技术路线分析9

2.1引言9

2.2发动机故障诊断基本问题9

2.3解决问题的技术路线11

第3章 直列六缸发动机曲柄滑块机构动力学13

3.1引言13

3.2曲柄滑块机构理论模型14

3.2.1曲柄滑块机构运动分析14

3.2.2曲柄滑块机构作用力分析16

3.2.3发动机曲柄滑块机构动力学方程16

3.2.4轴承摩擦力矩特性17

3.2.5外载荷特性18

3.2.6活塞组作用力18

3.2.7工质作用力19

3.3计算模型19

3.3.1算法设计19

3.3.2算法实施20

3.4数据参数20

3.5模型验证21

3.5.1运动副作用力特征的定性检查21

3.5.2稳态瞬时转速波动检验22

第4章 发动机一维气体流动热力学计算24

4.1引言24

4.2理论模型24

4.2.1系统基本方程25

4.2.2缸内传热模型27

4.2.3燃烧放热模型28

4.2.4气阀流量特性29

4.2.5变工况燃烧模型参数计算30

4.2.6涡轮增压系统匹配计算30

4.3计算模型31

4.3.1算法设计31

4.3.2稳定工况获取32

4.3.3稳定工况热力学系统求解结果32

4.4数据参数33

4.5模型验证34

4.5.1外特性验证34

4.5.2对仿真柴油机效率的定性考察34

第5章 活塞二阶运动计算36

5.1引言36

5.2理论模型36

5.2.1考虑惯性的光滑型面下活塞二阶运动方程39

5.2.2活塞二阶运动求解意义43

5.3算法模型43

5.3.1求解过程44

5.3.2压力分布求解44

5.3.3动力学方程求解迭代格式改进47

5.4几何数据参数有效估计49

5.4.1几何及质量参数49

5.4.2活塞裙部型线49

5.4.3数值求解活塞二阶运动的有关参数50

5.5模型确认与验证50

5.5.1模型验证50

5.5.2模型确认51

第6章 柴油机机体有限元建模与模型验证53

6.1引言53

6.2机体有限元建模54

6.2.1单元和单元属性54

6.2.2子结构划分与结合面连接方式54

6.2.3有限元建模和结构简化的处理55

6.2.4支撑约束处理55

6.2.5模型动力响应求解方法56

6.2.6模型的检查和验证56

6.3柴油机机体锤击试验布置与实施57

6.4模态参数时域辨识58

6.4.1 ERA法概述58

6.4.2算法实现60

6.4.3模态参数辨识结果评估60

6.4.4柴油机频带阻尼分布估计61

6.5 EMA与FEM结果比较61

第7章 活塞组横向冲击下机体表面振动分析与验证63

7.1引言63

7.2理论模型64

7.2.1基本假定64

7.2.2机体结构动力学分析模型65

7.3计算模型67

7.3.1载荷组划分67

7.3.2工作情况下的阻尼估计69

7.3.3稳态工况热力学参数获取70

7.3.4求解过程71

7.4仿真模型确认与验证71

7.4.1与实际测试信号在频域上的比较71

7.4.2与实际测试信号在时域上的比较72

7.4.3对实测波形特征点性质的确认73

7.5不同工况与参数下活塞横向冲击引起表面瞬态响应特性研究74

7.5.1冲击特性随转速的变化74

7.5.2不同转速时活塞对缸套主副推力侧作用力最大增量的变化75

参考文献77

中部83

第8章 发动机结构振动及其振动传递路径分析83

8.1引言83

8.2直列六缸发动机表面振动分析83

8.3直列六缸发动机振动的激振源及其特性分析84

8.3.1燃烧激振源85

8.3.2活塞侧向敲击激振85

8.3.3气门撞击激振86

8.4柴油机振动传递路径分析86

第9章 发动机表面振动信号特性分析88

9.1引言88

9.2柴油机表面振动信号的采集88

9.2.1发动机测试实例89

9.2.2传感器及测试仪的选取89

9.2.3振动测点位置89

9.2.4采样频率的确定90

9.3发动机几种常见故障的描述91

9.3.1燃烧冲击91

9.3.2活塞侧向敲击91

9.3.3进、排气门间隙异常91

9.4发动机表面振动信号特性92

9.4.1时域、频域特性92

9.4.2循环波动特性92

9.4.3非平稳时变特性92

第10章 发动机振动烈度的频域估计方法93

10.1建立振动烈度频域估计表达式93

10.2对振动数据的要求95

10.3基本公式的数值验证95

10.4振动烈度算法设计97

10.5方法的验证98

第11章 基于瞬时转速的发动机故障特征提取100

11.1发动机瞬时转速原理100

11.2发动机瞬时转速特征量提取100

11.3瞬时转速信号的数据处理与实验结果分析101

11.3.1瞬时转速脉冲信号的测试分析102

11.3.2瞬时转速谐波信号的测试分析105

第12章 配气系统振动的时域与频域分析111

12.1发动机配气系统振动信号采集111

12.2发动机振动信号时域分析112

12.2.1峰峰值法的振动信号特征提取112

12.2.2信号多测点信息融合诊断分析114

12.2.3实例测试分析115

12.3发动机振动信号频域分析117

12.3.1基于STFT的发动机振动信号特征提取117

12.3.2 STFT功率谱能量的振动信号分析120

12.3.3实测信号分析122

12.3.4时域冲击特征识别130

12.3.5冲击特征参数提取131

第13章 基于小波分析的发动机振动分析133

13.1傅里叶分析与小波分析133

13.1.1 Fourier分析133

13.1.2小波分析原理简介134

13.1.3二进小波和二进小波变换135

13.2小波多分辨率分析136

13.2.1正交小波136

13.2.2正交多分辨分析136

13.2.3 Doubechies紧支小波137

13.3正交小波包分析138

13.3.1小波变换与时-频分析138

13.3.2正交小波包139

13.3.3小波包算法139

13.3.4利用小波包进行信号的消噪处理140

13.3.5利用小波包分析进行信号特征提取143

13.4 Laplace基波相关性的特征参数提取145

13.4.1 Laplace小波及其特性145

13.4.2基于Laplace小波提取进、排气门落座冲击响应特征参数146

第14章 匹配追踪法的发动机多故障综合诊断152

14.1匹配追踪法的故障特征提取152

14.1.1信号的展开与内积152

14.1.2匹配追踪信号展开153

14.1.3匹配追踪时频表示与分布155

14.1.4匹配追踪法的故障实例分析156

14.2匹配追踪法的多故障综合诊断160

14.2.1多故障综合诊断的统一算法161

14.2.2信号最优化匹配追踪分解算法161

14.3多故障实例分析162

14.3.1多缸进气门间隙故障162

14.3.2多缸排气门间隙故障164

14.3.3多缸进气门、排气门间隙故障的诊断165

14.3.4燃烧冲击及活塞敲缸冲击故障诊断167

第15章 发动机多故障综合诊断方法169

15.1马氏距离方法对冲击类型的识别169

15.1.1马氏距离的定义169

15.1.2多类马氏距离判别169

15.1.3实例分析170

15.2 BP神经网络在发动机配气系统故障诊断中的应用172

15.2.1神经元模型173

15.2.2三层神经网络的基本结构173

15.2.3故障诊断的神经网络设计174

15.2.4神经网络分类识别176

参考文献183

下部187

第16章 风力发电机组齿轮箱故障诊断187

16.1风力发电机组状态监测及故障诊断国内外发展现状187

16.2大型风电机组传动系统及典型故障概述188

16.2.1大型风力发电机组基本结构188

16.2.2大型风力发电机组传动系统189

16.2.3大型风电机组传动系统典型故障191

第17章 风电机组传动系统故障特征及诊断方法195

17.1转子故障机理与特征195

17.1.1转子不平衡195

17.1.2转子弯曲196

17.1.3转子支承部件松动197

17.1.4碰摩故障200

17.1.5转子不对中201

17.2滚动轴承故障机理与特征203

17.2.1滚动轴承典型结构203

17.2.2滚动轴承特征频率204

17.2.3轴承的固有振动频率204

17.2.4滚动轴承运行故障特征205

17.3齿轮故障机理与特征208

17.3.1齿轮的简化振动模型208

17.3.2齿轮振动的啮合频率调制现象209

17.3.3齿轮故障振动特征210

17.4故障特征提取方法212

17.4.1倒频谱212

17.4.2细化谱分析214

17.4.3解调谱215

第18章 大型风电机组传动系统故障诊断分析217

18.1风电机组测点说明217

18.2电机转子故障分析218

18.3齿轮故障分析221

18.4轴承故障分析230

第19章 基于LabVIEW的风电机组传动链故障诊断系统设计与开发237

19.1 LabVIEW简介237

19.2数据分析与故障诊断系统的设计开发238

19.2.1数据读取回放模块238

19.2.2转子信号分析模块239

19.2.3齿轮信号分析模块240

19.3数据分析和故障诊断系统分析实例240

第20章 风力机叶片振动信号的获取及特性分析244

20.1基于机组振动的叶片振动信号获取244

20.1.1风力机叶片模态试验244

20.1.2风力机模态试验结果247

20.1.3测点位置的选择252

20.1.4风力机叶片故障设置253

20.1.5风力机叶片振动信号测试253

20.2风力机叶片振动信号特性分析254

20.2.1叶片常见故障254

20.2.2叶片不同故障状态下信号的振动特性254

第21章 风力机叶片故障特征量的提取及故障分析259

21.1风力机叶片故障特征量提取259

21.1.1振动信号能量变化率计算259

21.1.2特征值的提取方法260

21.1.3特征值的提取过程260

21.2风力机叶片故障的分析261

第22章 基于支持向量机的叶片故障模式识别265

22.1支持向量机（SVM）分类学习算法原理简介265

22.1.1支持向量机分类（SVC）算法265

22.1.2支持向量机（SVM）的核函数268

22.2支持向量机（SVM）数据前处理269

22.2.1数据归一化269

22.2.2数据降维269

22.2.3参数寻优269

22.3基于支持向量机的叶片故障诊断270

第23章 旋转与往复式机械故障诊断系统273

23.1系统结构273

23.2诊断系统的安装要求、软件特点和实现过程274

23.3系统实现275

23.4系统应用结果276

参考文献278