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