论文题目: 配气机构动力学试验方法与模型规划研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 动力机械及工程
作者: 刘忠民
导师: 俞小莉
关键词: 配气机构,动力学,多传感器,数据融合,模型规划
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 配气机构控制发动机进排气过程，对发动机性能具有重要影响。随着发动机技术的发展，配气机构动力学问题逐渐受到重视并得到深入研究。配气机构动力学特性试验和动力学模型分析已经广泛应用于配气机构设计和研究中。但是，目前配气机构动力学特性试验方法缺乏统一的规范，没有对其数据处理方法进行有针对性的研究，动力学模型的工况适应性研究尚不充分，缺少配气机构动力学模型计算结果与试验结果一致性评价依据。 针对目前配气机构动力学研究中的问题，本课题分析了现有试验和数据处理方法，将多传感器数据融合技术应用到配气机构动力学试验数据处理中，并在试验基础上，对现有配气机构动力学模型进行规划研究，分析各种动力学模型的适用范围，并提出动力学模型计算气门加速度与试验结果一致性的评价依据。 首先，本课题建立了配气机构综合试验系统，将配气机构动力学特性试验和配气机构可靠性试验在一个试验系统上完成。该系统对目前所采用的各种配气机构结构形式具有通用性，避免了过去专用试验装置的局限性。气门动态特性试验采用压电式加速度传感器和电涡流位移传感器测量气门加速度和位移。 然后，本课题对气门动态特性试验获得的气门加速度和气门升程信号进行数据处理方法研究。在过去的研究中，配气机构动力学特性试验数据处理多借用通用的数据处理方法，如多循环平均、数字滤波等，缺乏针对性。本课题对气门动态特性试验数据处理方法研究包括： ■ 采用最小二乘拟合方法消除气门加速度测量结果中包含的传感器漂移信号，其效果优于数字滤波方法； ■ 将线性平均和指数平均方法用于气门加速度和气门升程信号处理，比较表明，气门加速度适用指数平均方法处理，气门升程信号可由线性平均方法处理； ■ 由气门加速度积分和气门升程微分得到两路气门速度信号。应用离散小波分解提取气门速度信号特征，依据传感器频响特性不同，确定气门速度信号特征的权值；应用加权平均方法将两路速度信号特征融合，离散小波重构得到融合的气门速度。结果表明，在配气机构动力学特性试验数据处理中应用多传感器
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 配气机构动力学研究进展及主要问题
1.2.1 弹性动力学方法
1.2.2 柔性多体动力学方法
1.2.3 动力学模型研究现存主要问题
1.3 动力学特性试验
1.3.1 动力学特性试验方法
1.3.2 动力学特性试验数据处理方法
1.4 配气机构优化
1.5 本课题研究的主要内容和拟解决关键问题
第2章 配气机构试验方法及系统总体方案设计
2.1 配气机构基本试验方法
2.2 测量与控制方法
2.2.1 加速度测量
2.2.2 位移测量
2.2.3 数字信号采样
2.2.4 旋转机械数字采样
2.2.5 变频控制
2.2.6 磨损检测技术
2.3 试验系统的设计
2.3.1 试验装置
2.3.2 配气机构试验系统功能
2.4 本章小结
第3章 配气机构试验系统研制
3.1 配气机构试验系统硬件设计
3.1.1 配气机构试验台架
3.1.2 润滑油系统
3.1.3 循环水系统
3.1.4 试验控制系统
3.1.5 数据采集系统
3.2 配气机构试验系统软件设计
3.2.1 数据采集软件
3.2.2 数据分析软件
3.3 本章小结
第4章 气门动态特性试验与数据处理方法研究
4.1 试验装置
4.2 气门加速度测量
4.3 气门加速度漂移修正
4.4 气门升程测量
4.5 气门动态信号数据处理方法研究
4.5.1 平均方法
4.5.2 数字滤波
4.5.3 时频联合分析
4.6 本章小结
第5章 多传感器数据融合消除气门动态信号干扰
5.1 多传感器数据融合简介
5.2 多传感器数据融合过程
5.2.1 数据层融合
5.2.2 特征层融合
5.2.3 决策层融合
5.2.4 数据融合过程
5.3 采用多传感器数据融合消除气门动态信号干扰
5.3.1 特征提取
5.3.2 数据特征关联
5.3.3 特征层融合
5.4 本章小结
第6章 配气机构动力学模型的建立
6.1 结构动力学模型
6.1.1 单质量模型
6.1.2 二质量模型
6.1.3 四质量模型
6.2 多体动力学模型
6.2.1 多体动力学简介
6.2.2 Adams简介
6.2.3 计算方法
6.2.4 下置式凸轮轴配气机构多体动力学模型
6.2.5 顶置式凸轮轴配气机构多体动力学模型
6.3 动力学模型计算参数的选取
6.3.1 刚度选取
6.3.2 阻尼选取
6.3.3 参数折算
6.4 动力学模型计算步长选取
6.5 动力学模型计算结果
6.5.1 下置式凸轮轴配气机构动力学特性计算结果
6.5.2 顶置式凸轮轴配气机构动力学特性计算结果
6.5.3 本章小结
第7章 配气机构动力学模型比较与规划研究
7.1 气门加速度计算结果与试验结果的比较方法
7.1.1 标准差
7.1.2 功率谱
7.1.3 离散小波分解
7.2 气门加速度吻合程度比较
7.3 加速度峰值比较
7.4 最大速度比较
7.5 落座速度比较
7.6 丰满度系数
7.7 本章小结
第8章 全文总结
8.1 主要内容与结论
8.2 创新点
8.3 进一步工作设想
8.3.1 多传感器数据融合方法
8.3.2 配气机构优化方法研究
8.3.3 配气机构可靠性试验研究
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
发布时间: 2006-11-22
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