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| 內容簡介： |
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本书从发动机系统动力学分析、复杂系统的故障诊断的基点出发，探讨复杂机械系统动力学分析及故障诊断的理论、技术方法，并应用于工程实例。全书共上、中、下三部分，共23章，包括发动机结构的动力学建模、故障诊断方法和风力发电机组的故障分析，以及实际工程应用。 本书的出版由天津市自然科学基金项目“基于混沌理论的复杂旋转机械故障诊断技术研究”、“基于风力机组振动特性的叶片损伤检测与诊断”和“天津工业大学研究生课程优秀教材建设资助项目-复杂机械系统振动与故障诊断”资助。书中内容主要来源于上述课题的研究成果，同时也参考了国内外相关学科领域有关的研究成果和专著。
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| 關於作者： |
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徐玉秀，天津工业大学机械工程学院教授，博士，研究领域：机械振动、故障诊断、结构动力学，天津市力学学会理事，天津市风能协会监事。
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| 目錄：
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目 录 上 部第1章 内燃机结构振动与仿真分析简介31.1 引言31.2 内燃机结构振动与活塞动力学的研究概况31.2.1 内燃机结构振动分析研究概况41.2.2 内燃机结构振动反问题简述41.2.3 内燃机活塞动力学研究概况51.3 重要意义与主要内容71.3.1 重要意义71.3.2 主要内容71.3.3 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92.1 引言92.2 发动机故障诊断基本问题92.3 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133.1 引言133.2 曲柄滑块机构理论模型143.2.1 曲柄滑块机构运动分析143.2.2 曲柄滑块机构作用力分析163.2.3 发动机曲柄滑块机构动力学方程163.2.4 轴承摩擦力矩特性173.2.5 外载荷特性183.2.6 活塞组作用力183.2.7 工质作用力193.3 计算模型193.3.1 算法设计193.3.2 算法实施203.4 数据参数203.5 模型验证213.5.1 运动副作用力特征的定性检查213.5.2 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244.1 引言244.2 理论模型244.2.1 系统基本方程254.2.2 缸内传热模型274.2.3 燃烧放热模型284.2.4 气阀流量特性294.2.5 变工况燃烧模型参数计算304.2.6 涡轮增压系统匹配计算304.3 计算模型314.3.1 算法设计314.3.2 稳定工况获取324.3.3 稳定工况热力学系统求解结果324.4 数据参数334.5 模型验证344.5.1 外特性验证344.5.2 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365.1 引言365.2 理论模型365.2.1 考虑惯性的光滑型面下活塞二阶运动方程395.2.2 活塞二阶运动求解意义435.3 算法模型43 5.3.1 求解过程445.3.2 压力分布求解445.3.3 动力学方程求解迭代格式改进475.4 几何数据参数有效估计495.4.1 几何及质量参数495.4.2 活塞裙部型线495.4.3 数值求解活塞二阶运动的有关参数505.5 模型确认与验证505.5.1 模型验证505.5.2 模型确认51第6章 柴油机机体有限元建模与模型验证536.1 引言536.2 机体有限元建模546.2.1 单元和单元属性546.2.2 子结构划分与结合面连接方式546.2.3 有限元建模和结构简化的处理556.2.4 支撑约束处理556.2.5 模型动力响应求解方法566.2.6 模型的检查和验证566.3 柴油机机体锤击试验布置与实施576.4 模态参数时域辨识586.4.1 ERA法概述586.4.2 算法实现606.4.3 模态参数辨识结果评估606.4.4 柴油机频带阻尼分布估计616.5 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637.1 引言637.2 理论模型647.2.1 基本假定647.2.2 机体结构动力学分析模型657.3 计算模型677.3.1 载荷组划分677.3.2 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707.3.4 求解过程717.4 仿真模型确认与验证717.4.1 与实际测试信号在频域上的比较717.4.2 与实际测试信号在时域上的比较727.4.3 对实测波形特征点性质的确认737.5 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747.5.1 冲击特性随转速的变化747.5.2 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 部第8章 发动机结构振动及其振动传递路径分析838.1 引言838.2 直列六缸发动机表面振动分析838.3 直列六缸发动机振动的激振源及其特性分析848.3.1 燃烧激振源858.3.2 活塞侧向敲击激振858.3.3 气门撞击激振868.4 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889.1 引言889.2 柴油机表面振动信号的采集889.2.1 发动机测试实例899.2.2 传感器及测试仪的选取899.2.3 振动测点位置899.2.4 采样频率的确定909.3 发动机几种常见故障的描述919.3.1 燃烧冲击919.3.2 活塞侧向敲击919.3.3 进、排气门间隙异常919.4 发动机表面振动信号特性929.4.1 时域、频域特性929.4.2 循环波动特性929.4.3 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9310.1 建立振动烈度频域估计表达式9310.2 对振动数据的要求9510.3 基本公式的数值验证9510.4 振动烈度算法设计9710.5 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10011.1 发动机瞬时转速原理10011.2 发动机瞬时转速特征量提取10011.3 瞬时转速信号的数据处理与实验结果分析10111.3.1 瞬时转速脉冲信号的测试分析10211.3.2 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11112.1 发动机配气系统振动信号采集11112.2 发动机振动信号时域分析11212.2.1 峰峰值法的振动信号特征提取11212.2.2 信号多测点信息融合诊断分析11412.2.3 实例测试分析11512.3 发动机振动信号频域分析11712.3.1 基于STFT的发动机振动信号特征提取11712.3.2 STFT功率谱能量的振动信号分析12012.3.3 实测信号分析12212.3.4 时域冲击特征识别13012.3.5 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13313.1 傅里叶分析与小波分析13313.1.1 Fourier 分析13313.1.2 小波分析原理简介13413.1.3 二进小波和二进小波变换13513.2 小波多分辨率分析13613.2.1 正交小波13613.2.2 正交多分辨分析13613.2.3 Doubechies紧支小波137 13.3 正交小波包分析13813.3.1 小波变换与时-频分析13813.3.2 正交小波包13913.3.3 小波包算法13913.3.4 利用小波包进行信号的消噪处理14013.3.5 利用小波包分析进行信号特征提取14313.4 Laplace基波相关性的特征参数提取14513.4.1 Laplace小波及其特性14513.4.2 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15214.1 匹配追踪法的故障特征提取15214.1.1 信号的展开与内积15214.1.2 匹配追踪信号展开15314.1.3 匹配追踪时频表示与分布15514.1.4 匹配追踪法的故障实例分析15614.2 匹配追踪法的多故障综合诊断16014.2.1 多故障综合诊断的统一算法16114.2.2 信号最优化匹配追踪分解算法16114.3 多故障实例分析16214.3.1 多缸进气门间隙故障16214.3.2 多缸排气门间隙故障16414.3.3 多缸进气门、排气门间隙故障的诊断16514.3.4 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16915.1 马氏距离方法对冲击类型的识别16915.1.1 马氏距离的定义16915.1.2 多类马氏距离判别16915.1.3 实例分析17015.2 BP神经网络在发动机配气系统故障诊断中的应用17215.2.1 神经元模型17315.2.2 三层神经网络的基本结构17315.2.3 故障诊断的神经网络设计17415.2.4 神经网络分类识别176参考文献183 下 部第16章 风力发电机组齿轮箱故障诊断18716.1 风力发电机组状态监测及故障诊断国内外发展现状18716.2 大型风电机组传动系统及典型故障概述18816.2.1 大型风力发电机组基本结构18816.2.2 大型风力发电机组传动系统18916.2.3 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19517.1 转子故障机理与特征19517.1.1 转子不平衡19517.1.2 转子弯曲19617.1.3 转子支承部件松动19717.1.4 碰摩故障20017.1.5 转子不对中20117.2 滚动轴承故障机理与特征20317.2.1 滚动轴承典型结构20317.2.2 滚动轴承特征频率20417.2.3 轴承的固有振动频率20417.2.4 滚动轴承运行故障特征20517.3 齿轮故障机理与特征20817.3.1 齿轮的简化振动模型20817.3.2 齿轮振动的啮合频率调制现象20917.3.3 齿轮故障振动特征21017.4 故障特征提取方法21217.4.1 倒频谱21217.4.2 细化谱分析21417.4.3 解调谱215第18章 大型风电机组传动系统故障诊断分析21718.1 风电机组测点说明21718.2 电机转子故障分析21818.3 齿轮故障分析22118.4 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23719.1 LabVIEW简介23719.2 数据分析与故障诊断系统的设计开发23819.2.1 数据读取回放模块23819.2.2 转子信号分析模块23919.2.3 齿轮信号分析模块24019.3 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24420.1 基于机组振动的叶片振动信号获取24420.1.1 风力机叶片模态试验24420.1.2 风力机模态试验结果24720.1.3 测点位置的选择25220.1.4 风力机叶片故障设置2532
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