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现场动平衡技术研究与仪器的研制

作 者: 张婧
导 师: 米林
学 校: 重庆工学院
专 业: 车辆工程
关键词: 现场动平衡 刚性转子 影响系数法 单片机
分类号: TH877
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 204次
引 用: 1次
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内容摘要


随着汽车工业的飞速发展,人们对汽车性能的要求越来越高。汽车中有相当数量的旋转件,这些旋转件的运行情况严重影响着汽车的乘坐舒适性和行驶安全性。而转子不平衡是旋转机械的主要激振源,也是造成旋转机械异常的主要原因之一,为此对这些旋转件及时地进行动平衡校正十分必要。开发一种低成本、通用性强、操作简单、人机界面好的便携式现场动平衡仪,将其用于汽车旋转件的现场动平衡校正,则可及时甚至是实时减小汽车的振动,对于提高汽车的性能无疑具有十分重要的意义。本文从现场动平衡的理论出发,分析了转子不平衡的原因和情况,并给出了不平衡转子的受力分析,为动平衡校正操作提供了理论依据。论文按现场动平衡校正的操作顺序,将现场动平衡技术涉及到各个方面应注意的问题和操作的原则和原因予以阐述。对于现场动平衡方法的选择,则通过对现场动平衡最为广泛采用的拆卸试重与不拆卸试重的影响系数法的比较,从转子的振动模型出发,通过数学推导,证明了它们存在平衡效果的差异性,并总结出算法精度变化的规律,给出算法选择建议,在一定程度上提高了动平衡校正的精度。论文在对现场动平衡理论和技术研究的基础上,设计了基于单片机的现场动平衡测试系统的硬件电路和软件系统。考虑到汽车上不同转子的工作转频不同,为扩大仪器的适用范围,电路设计中采用了中心频率跟踪技术。同时为了保证相位信号的准确性,采用“同时采集,分时转换”的分时输入结构,在保证精度的同时,降低了仪器的成本。采用键盘和液晶显示器作为人机交流界面,很好地体现了仪器的功能性,而且仪器按平衡操作过程给与适当的操作提示,减轻了操作人员的工作量,降低了对平衡操作人员的要求。最后,为了保证仪器调试工作的顺利进行,先利用KEILC和PROTEUS软件联合仿真,待仿真结果达到预计效果,再在对硬件电路的分步检查的基础上,对仪器进行调试。在仪器调试后,按模块分别进行了动平衡效果比对试验,验证了仪器的平衡效果。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 引言  9-14
  1.1 课题的提出及选题的意义  9-10
  1.2 课题的研究现状  10-13
    1.2.1 动平衡方法研究现状  10-11
    1.2.2 动平衡装置的发展及现状  11-13
  1.3 课题的研究内容和方法  13-14
第二章 现场动平衡技术研究  14-35
  2.1 转子动平衡的基本知识  14-18
    2.1.1 转子的分类  14-15
    2.1.2 转子不平衡的原因  15-16
    2.1.3 转子不平衡的分类  16-17
    2.1.4 不平衡量的表达方式  17-18
  2.2 转子动平衡的理论依据  18-21
    2.2.1 转子的振动分析  18-20
    2.2.2 刚性转子的二面平衡原理  20-21
    2.2.3 转子平衡的特点  21
  2.3 现场动平衡技术研究  21-34
    2.3.1 校正面位置  21-22
    2.3.2 动平衡解算方法分析  22-26
    2.3.3 试重块大小和相位估算  26-27
    2.3.4 校正方法误差分析及效果评价  27-31
    2.3.5 平衡方法研究  31-34
  2.4 小结  34-35
第三章 现场动平衡仪硬件系统设计  35-57
  3.1 现场动平衡仪硬件总体构成  35
  3.2 传感器选择  35-38
    3.2.1 振动测量传感器  35-37
    3.2.2 参考信号测量传感器  37-38
  3.3 电路设计  38-56
    3.3.1 参考信号整形放大电路设计  38
    3.3.2 中心频率跟踪的窄带滤波器设计  38-43
    3.3.3 单片机芯片选择与外围电路设计  43-45
    3.3.4 采集电路的设计  45-52
    3.3.5 键盘与单片机的接口设计  52-54
    3.3.6 显示模块与单片机接口设计  54-56
  3.4 小结  56-57
第四章 现场动平衡仪的软件系统开发  57-72
  4.1 软件系统的整体构成  57
  4.2 硬件电路的控制程序设计  57-67
    4.2.1 采样及模数转换程序设计  57-61
    4.2.2 键盘程序设计  61-64
    4.2.3 显示程序设计  64-67
  4.3 采样数据的比较及参数的提取  67-68
  4.4 动平衡解算程序  68-70
    4.4.1 振动位移信号幅值和相位的计算(标量计算)  68-69
    4.4.2 不平衡量(或应加配重量)的大小和相位的计算(矢量计算)  69-70
  4.5 软件抗干扰  70-71
  4.6 小结  71-72
第五章 现场动平衡仪的调试与实验  72-81
  5.1 仪器的调试  72-75
    5.1.1 硬件的调试  72-73
    5.1.2 软件的调试  73-74
    5.1.3 硬软件的联合调试  74-75
  5.2 仪器的理论技术指标  75
  5.3 现场动平衡试验  75-80
    5.3.1 现场动平衡操作前的准备工作  75-77
    5.3.2 转子现场动平衡的实验流程  77-78
    5.3.3 实验数据验证  78-80
  5.4 小结  80-81
第六章 结论  81-83
致谢  83-84
参考文献  84-87
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果  87

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 材料试验机与试验仪器 > 动平衡试验机
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