发动机振动特性分析与试验
用模态分析测定发动机叶片振动特性
用模态分析测定发动机叶片振动特性作者：杨伟来源：《科学与财富》2011年第09期[摘要] 本文主要介绍了利用模态分析的方法，对发动机叶片进行振动特性分析。
重点介绍了利用锤击法测定某发动机1级涡轮叶片的模态参数。
详细分析了在模态试验中的各项工作以及容易引起测量误差的地方，并结合试验总结了一些在模态分析中的经验教训。
[关键词] 模态分析锤击静频振型传递函数固有频率激励一、前言在发动机的生产、研制和使用中，必须测定叶片振动特性参数。
叶片振动特性参数通常是指：叶片的静频、振型、阻尼和振动应力等。
用锤击法作结构振动的模态分析是近年来迅速发展起来的。
对叶片做锤击振动试验，首先要在叶片的叶身部分划线确定敲击点。
由于敲击点信息在数据处理后可以反映该点的振动位移，所以最好要避开节线。
一般情况下用锤击法作叶片静频参数测定，如单求频率和阻尼时，只要敲击一点并只测一点响应即可。
二、模态理论简述由振动理论可知：一个线性振动系统，当它按自身某一阶固有频率作自由谐振时，整个系统将具有确定的振动形态（简称振型或模态）。
所谓振动模态分析法，就是利用系统固有模态的正交性，对通常所选取的物理坐标进行线性变换，这个用模态坐标和模态参数所描述的各个独立方程，称为模态方程。
【1】模态分析的首要任务是要求出系统各阶的模态参数（例如系统的固有频率和振型；模态质量或模态刚度，以及模态阻尼等）。
一个具有N个自由度的线性振动系统，若不计及阻尼的影响，则其自由振动的运动微分方程的一般形式可以表示为：因此模态试验的目的是为模态参数识别提供可靠的频率响应函数或脉冲相应函数【1】。
三、模态试验模态试验测试系统主要由以下几个部分组成：激振部分、信号测量与数据采集部分、信号分析和频响函数估计部分。
3.1结构的安装进行模态试验的结构在实际的工作环境中，总处于一定的约束状态。
设置试验时，选择结构的支承方式首先考虑是否模拟其真实的约束状态。
通常用一种非常柔软的悬挂系统将被试结构支承起来，以模拟自由支承。
汽车发动机传动系统的振动特性分析
汽车发动机传动系统的振动特性分析汽车作为现代人生活中不可或缺的交通工具，其中的发动机传动系统是其核心部件之一。
发动机传动系统的振动特性是我们在设计和改进汽车时必须要考虑的重要因素。
本文将以汽车发动机传动系统的振动特性分析为主题，探讨其对汽车性能和乘坐舒适度的影响。
1. 振动产生的原因及影响汽车发动机传动系统的振动是由多种原因引起的，包括发动机的工作原理、旋转不平衡、配气系统的不平衡等。
这些振动会直接影响到汽车的性能和舒适度。
首先，振动会导致发动机的失稳和不平衡，降低了发动机的工作效率。
这不仅影响到汽车的燃油经济性，还可能导致磨损加剧和损坏其他发动机部件。
其次，振动会传递到汽车的车身和底盘中，给乘客带来不舒适的感受。
特别是在高速行驶中，振动会加剧乘客的疲劳感，影响安全驾驶。
2. 振动特性的测试方法为了准确分析汽车发动机传动系统的振动特性，需要采用适当的测试方法。
常用的方法包括频谱分析、模态测试和混响测试。
频谱分析是通过采集振动信号，将其转换为频域信号分析振动的幅值和频率。
这可以帮助识别和定位引起振动的原因，进而进行有针对性的改进。
模态测试则是通过施加外力并观察结构的振动模态来分析其特性。
这可以帮助了解结构的固有频率和振动模态，并优化传动系统的设计。
混响测试则是在传动系统中引入随机激励信号，并观察其振动衰减的过程。
通过测量振动信号的幅值随时间的变化，可以分析传动系统的动态特性。
3. 改进传动系统的措施针对振动特性的测试结果，可以采取一系列措施来改进汽车发动机传动系统的性能和舒适度。
首先，可以通过在发动机的旋转部件上增加平衡块来解决由旋转不平衡引起的振动。
这可以有效地减少发动机的振动幅值，提升其工作稳定性。
其次，可以通过优化传动系统的结构和材料来减少振动的传递和共振。
例如，使用吸振材料和减震器来吸收和消散振动能量，降低振动的幅度和频率。
此外，合理设计传动系统的支撑结构和减振装置，也可以有效地减少振动的传递。
某型航空发动机压气机四级转子叶片振动特性分析
第 ０ ６年 第 ４期 １卷 １ ２０ １月
失效分 析２０
Ｖｏ ．１。 ． １ Ｎｏ ４
某型 航 空发 动机 压 气 机 四级 转 子 叶 片振 动特 性 分 析
胡安辉’马康 民 ，
（． １ 空军驻 ４ ０厂军事代 表室 ， ３ 西安 ７０ ２ ； ２ 空 军工程 大学工程 学院， １０ １ ． 西安 ７ ０ ３ ； １０ ８
Ｉ ｈ ｓｐａ ｒ，ｍｅ ｓ ｅ ｏ ａ ｏｄ ａ ｌｒ ｒ ｔｄｉｄ． Ｉ ｓ ｐ ｉ ｔｄ ｏ ｔｔ ａ ｅ ｅ Ｗａ ｏ ｐ ａ ｔｃ ｌｍ ｅ ｉ ｆｕ ｉ ｎ ｔ ｉ ｐ ｅ ａ ｕｒ ｓｔ ｖ ｉ ｆｉｕ ｗｅ ｓｕ ｅ ｅ ｅ ｔｗａ ｏ ｎｅ ｕ ｈ ｔｔ ｒ ｓ ｎ ｒ ｃ ｉａ ａ ｎｇｏ ｓｎｇ ＬＤ７－ ａｕｍｉ ｍ ｈ ｎ １ｌ ｎｕ ｌ ｏｙ ｉ ａ ｅ ｏ Ｙ２ ａ ｍ ｎｕ ａ ｏ ｏ ｃ ｎ ｅ ｔ ｅ ｎａｕ ａ ｆ ｕ ｃ ｆｔ ｌ ｄ ｓ ａｌ ｎ ｐｌｃ ｆＬ ｕ ｉ ｍ ｌｙ ｔ ｈａ ｇ ｈ ｔ ｒ ｒ ｑ ｅｎ ｙ ｏ ｅ ｂ ａ ｅ ． ｌ ｌ ｌ ｅ ｈ
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１ 引言
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航空发动机整机振动特性分析
航空发动机整机振动特性分析摘要：本文以涡轮转子工作状态受扭情况分析为出发点，探讨了涡轮转子对涡桨发动机整机振动的影响。
分析得出：关键零组件的机械加工质量是影响航空发动机整机振动的最主要因素，两转子的动平衡质量是影响整机振动的直接因素，装配过程的调整质量是影响整机振动的诱发因素。
并给出了一些可行的整机振动控制措施。
关键词：涡桨发动机航空发动机整机振动控制措施涡轮转子1涡轮转子工作状态受扭情况由于转子系统的振动主要取决于转子系统的质心偏离旋转中心线的距离，即挠度；而对同一轴类零件，抗弯刚度是定值时，挠度大小只与轴所受扭矩成正比。
本文按理想模式简单估算涡轮轴在几种极限状态受扭情况，把其对振动的影响做一个直观的量化比较。
涡轮转子在工作状态下，轴主要受到如下三种扭矩作用：a.涡轮轴内花键分度圆偏心，引起转子质心偏离旋转中心线，质心上的离心力对轴产生扭矩M1。
b.涡轮转子与压气机转子采用松动花键联接，两转子不同心时，花键联接间有摩擦力矩存在，对轴产生扭矩M2。
c.由于涡轮轴加工的形位公差的存在，造成质心偏离旋转中心线，整个涡轮转子作用在质心上的离心力对轴产生扭矩M3。
2 花键联接间摩擦力矩产生的过程发动机压气机转子与涡轮转子采用松动花键联接，花键联接间隙允许两转子不同心，即旋转轴不同直线。
当涡轮轴相对压气机转子旋转轴中心线偏斜（或涡轮轴弯曲变形）时，花键联接下方的点啮合部分最短，上方的点啮合部分最长。
当发动机转子转动时，便可看到沿圆周的各花键齿的啮合长度不断变化。
设想在和涡轮轴一起进动的坐标面上观察，看到转子以一定速度自转，在0位置点啮合长度最短，在2位置啮合长度最长，当转子转动时，花键联接由0-1-2转动，涡轮轴内花键向左深入压气机转子后轴颈外花键中，齿上受到向右的摩擦力作用，相对的一面原在2位置的齿转到3位置再转到0位置，齿逐渐向右移动减小啮合长度，齿上受到向左的摩擦力作用。
在0-1-2面和2-3-0面的摩擦力大小相等方向相反形成摩擦力矩，力矩的方向垂直于涡轮轴，这种摩擦力矩使涡轮转子产生振动失稳。
航空发动机振动环境谱统计归纳方法及振动试验台复现
第 50 卷第 2 期2024 年 4 月Vol. 50 No. 2Apr. 2024航空发动机Aeroengine航空发动机振动环境谱统计归纳方法及振动试验台复现房剑锋（中国飞行试验研究院，西安 710089）摘要：为满足航空发动机及机载产品研制过程贴近使用环境的振动考核试验需求，需根据发动机实测振动数据给出振动考核试验所需的输入谱图。
依据GJB/Z 126-99中给出的环境测量数据归纳方法，建立了发动机实测振动环境谱统计归纳方法并通过程序实现。
利用发动机多架次实测试飞振动数据统计归纳得到发动机测点位置的振动实测谱。
基于能量等效及信号频域特征分布一致原则，将归纳得到的实测谱转化为可用于振动台输入的振动环境谱，并在振动台上进行了振动信号的复现试验。
结果表明：振动台输出信号与发动机实测振动信号频域分布特征一致，在统计频率带宽范围内振动总量最大相差5.7%，证明了转化方法是合理的，为航空发动机机载设备贴近使用环境的振动考核试验方法提供了真实的输入谱图。
关键词：振动数据；统计归纳；环境谱；振动试验台；复现；航空发动机中图分类号：V216.2+1；V231.92文献标识码：A doi：10.13477/ki.aeroengine.2024.02.022 Aeroengine Vibration Environment Spectrum Statistical Induction and Reproductionon Vibration Testing TableFANG Jian-feng（Chinese Flight Test Establishment，Xi’an 710089，China）Abstract：To meet the requirements of conducting vibration assessment tests under conditions close to the operating environment for the development of aeroengine and airborne products, it is necessary to provide the input spectrum required for the vibration assessment test based on the measured engine vibration data. Based on the induction method of environment measurement data provided in GJB/Z 126-99, a statistical induction method for vibration environment spectra measured engine vibration data was established and implemented through a program. The measured vibration spectra at engine measuring positions were obtained by statistical induction according to vibra⁃tion data from multiple actual test flights. Based on the principle of energy equivalence and consistent distribution of signal frequency domain characteristics, the spectra obtained using the induction method were converted into vibration environment spectra which can be used as the input for the vibration testing tables, and experiments for vibration signal reproduction were conducted on vibration testing tables. The results show that the frequency domain distribution characteristics of the output signal of the vibration testing table are consistent with that of the measured engine vibration signal. The maximum difference in the overall vibration within the statistical frequency bandwidth is 5.7%, which proves the rationality of the conversion method and the capability of providing real input spectra for vibration assessment tests of aeroengine airborne equipment under conditions close to the service environment.Key words：vibration data; statistical induction; environment spectrum; vibration testing table; reproduction; aeroengine0 引言在航空发动机试飞过程中振动信号的测量具有重要意义，一方面可用于发动机整机振动特性的确定，定位发动机整机振动故障[1]，70%以上的故障都以振动的形式表现出来；另一方面可通过试飞测试数据获取发动机的整机振动环境，为机载设备振动考核试验提供真实的试飞数据谱图。
发动机扭转振动试验研究
10.16638/ki.1671-7988.2020.18.037发动机扭转振动试验研究程勉宏，龚鹏，李播博（沈阳航空航天大学机电工程学院，辽宁沈阳110100）摘要：曲轴的扭转振动是影响发动机安全运行的重要因素之一，因此曲轴扭转振动是发动机研发过程要解决的重要课题。
文章以两款不同的直列四缸发动机为研究对象，用测速齿盘作为发动机扭转振动的测量信号齿盘，介绍了测试齿盘的测试方法，并在发动机台架上进行发动机扭振试验测试，为发动机性能改善提供帮助。
关键词：扭转振动；测速齿盘；试验研究中图分类号：U467.2 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2020)18-108-03An Experimental Research on the Torsional Vibration of Automotive EngineCheng Mianhong, Gong Peng, Li Bobo（School of Mechanical and Electrical Engineering, Shenyang University of Aeronautics and Astronautics,Liaoning Shenyang 110100）Abstract: The torsional vibration of crankshaft is one of the main factors promising the safe operation of engine, therefore the torsional vibration of crankshaft is the key issue during the R&D process of engine. In this paper, the torsional vibration of crankshaft in two different inline four-cylinder engines was studied experimentally. A speed measuring tooth disc was employed as the signal disc during the experimental test for the torsional vibration of the engine. The test procedure was introduced and the bench tests of torsional vibration were carried out for both engines. The results could provide some guidance for engine performance improvement.Keywords: Torsional vibration; Speed measuring tooth disc; Experimental researchCLC NO.: U467.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)18-108-031 前言随着社会的发展，人们对汽车乘座的舒适性要求越来越高,有关汽车发动机的噪声、振动和行驶平顺性（NVH）的研究愈来愈受到人们的重视，发动机曲轴系的扭转振动是汽车发动机NVH分析的重要组成部分。
航空发动机振动故障诊断技术及发展趋势
航空发动机是结构紧凑的高速旋转机械，在运行过程中经常会出现振动方面的故障。
发展综合振动故障诊断技术，开展振动故障机理研究，是解决航空发动机振动故障的有效途径。
振动是航空发动机的一个重要监控参数，发动机在进行试验时，需要解决各种振动问题。
发动机振动之所以特别重要，是因为振动直接影响发动机的正常工作和寿命，如果发动机出现振动异常而不及时加以检查排除，就有可能造成严重的后果。
因此，航空发动机振动故障诊断一直都是航空发动机试验测试中的一个重要研究课题。
典型的发动机振动故障航空发动机的振动故障具有复杂性和随机性，引起发动机振动故障的原因多种多样，其振动故障现象各不相同，典型的航空发动机振动故障及其特征简要归纳见表1。
表1 典型航空发动机振动故障原因及振动特征发动机振动测量建立满足测试目的和要求的振动测量系统、选择相应的振动测量方法是开展振动故障诊断的重要基础。
振动测量系统振动测量系统包含测振托架、振动传感器、传输电缆、信号适调器、数据记录（存储）、分析仪和以计算机为中心的数据处理系统等部分。
测量时应合理布置振动监测点，选取并正确安装满足要求的振动传感器，选用符合要求的电缆并合理固定，确保绝缘性和屏蔽性，保证信号有效传输，避免干扰和失真。
目前，在航空发动机振动测量中，广泛采用的振动传感器是压电式加速度计，该类传感器具有频响范围较宽、体积较小、使用寿命较长等优点。
振动测量方法航空发动机振动测量分为静态和动态两种。
静态测量是在研制过程中为了获取发动机的静态振动特性和结构模型参数，采用加激励的方法进行测量。
动态测量是在发动机运转情况下进行的，用于实时监测发动机工作状态、诊断振动故障。
目前，航空发动机整机振动测量时，均采用振动位移、振动速度或振动加速度作为显示参数和限制参数。
一般说来，对于较低频率振动用振动位移进行显示和限制；对于中等频率振动用振动速度进行显示和限制；而较高频率振动则用振动加速度进行显示和限制。
从对发动机整机振动限制的基本要求和发展趋势看，选择用振动速度进行显示和限制相对较多。
航空发动机涡扇叶颤振分析与抑制技术研究
航空发动机涡扇叶颤振分析与抑制技术研究航空发动机作为现代航空技术的重要组成部分，其运行状态对于飞机的安全和性能具有重要影响。
然而，在发动机运行过程中，叶片颤振等问题可能会出现，对发动机的安全和性能带来不利影响。
本文将重点探讨航空发动机涡扇叶颤振分析与抑制技术的研究，为保障航空安全做出贡献。
一、航空发动机涡扇叶颤振的原因与机理1.1 原因涡扇叶片颤振是航空发动机中普遍存在的问题，其产生的原因较为复杂。
主要包括以下几点：（1）不同叶片之间的谐波干涉：当叶片振动频率相同或者相差很小时，容易出现谐波干涉。
（2）气动不稳定性：发动机工作时，通过叶片表面的气流产生激振力，其中存在一定的气动不稳定性。
当激振力足够强或者气流不稳定时，便会引起叶片振动。
（3）叶片本身的刚度和阻尼特性：叶片的刚度和阻尼特性是决定其自振频率和阻尼比的重要因素。
当叶片的刚度或阻尼发生变化时，其自振频率和阻尼比也会发生变化，从而引起叶片颤振。
1.2 机理涡扇叶片颤振的机理是叶片激振和非线性能量转移的结果。
其中，叶片激振包括气动激振和结构激振两种方式。
气动激振是由通过叶片表面的气流产生的气动力引起的，而结构激振则是由叶片自身的振动引起的。
叶片振动会使得非线性能量转移到其它振动模态上，这些模态的振幅进一步增强，最终致使叶片颤振。
对于航空发动机来说，叶片颤振问题的解决一直为人所关注。
二、航空发动机涡扇叶颤振的分析方法航空发动机涡扇叶颤振的分析方法主要包括数值模拟和试验两种方式，其中数值模拟采用计算流体力学（CFD）和有限元分析（FEA）等方法，试验则包括基础实验和高速实验。
2.1 数值模拟数值模拟是一种重要的分析涡扇叶颤振的方法，其中，计算流体力学（CFD）和有限元分析（FEA）应用广泛。
（1）计算流体力学（CFD）分析：CFD方法是一种解决流动问题的数值计算方法，可用于模拟空气流动和叶片气动力之间的相互作用。
CFD方法可以提供叶片表面的气动压力、速度和气动力等重要参数，从而帮助确定叶片的气动稳定性和颤振特性。
发动机振动特性分析与试验(精)
发动机振动特性分析与试验(精)发动机振动特性分析与试验作者：长安汽车工程研究院来源：AI汽车制造业完善的项目前期工作预示着更少的项目后期风险，这也是CAE工作的重要意义之一。
在整机开发的前期（概念设计和布置设计阶段），由于没有成熟样机进行NVH试验，很难通过试验的方法预测产品的NVH水平。
因此，通过仿真的方法对整机NVH 性能进行分析甚至优化显得十分重要。
众所周知，发动机NVH是个复杂的概念，包括发动机的振动、噪声以及个体对振动和噪声的主观评价等。
客观地说，噪声与振动也相互联系，因为发动机一部分噪声由结构表面振动直接辐射，另一部分由发动机燃烧和进排气通过空气传播。
除此之外，发动机附件（如风扇）也存在噪声贡献。
本文仅考虑发动机结构振动问题，即在主轴承载荷、燃烧爆发压力和运动件惯性力的作用下，对发动机结构振动进行分析以及与试验的对比。
发动机结构噪声的激励源主要包括燃烧爆发压力、气门冲击、活塞敲击、主轴承冲击、前端齿轮/链驱动和变速器激2. 动力总成模态压缩缩减有限元模型，得到动力总成的刚度、质量、几何以及自由度信息，用于多体动力学分析。
3. 运动件简化模型建立发动机中的部分动件不用进行有限元建模，可作简化处理，形成梁-质量点模型，用于多体动力学分析。
其中包括：活塞组、连杆组和曲轴及其前后端。
4. 动力总成多体动力学分析在定义了动力总成各零部件间连接并且已知各种载荷的情况下，对动力总成进行时域下的多体动力学分析，并对得到的发动机时域和频域下的动态特性进行评判，同时，其输出用于结构振动分析。
5. 动力总成结构振动分析基于多体动力学分析结果，对整个动力总成有限元模型进行强迫振动分析，得到发动机本体、变速器以及各种外围件的表面振动特性，进行评判和结构优化。
实例分析1. 分析对象以一款成熟的直列四缸1.5L发动机为平台，针对其结构振动问题，对其进行结构振动CAE分析，并与其台架试验结果相比较。
发动机的部分参数如下：缸径75mm，冲程85mm，缸间距84mm，最大缸压6MPa。
发动机特性与试验
曲线可见，并不是节气门全开的燃油消耗率 曲线最低，因为此时采用的是浓混合气，存 在着燃烧不完全的现象。当节气门开度从 100%逐渐减小时，由于混合气的浓度逐渐变 稀，燃油消耗率曲线的位置降低。节气门开 度为80%左右时，燃油消耗率曲线的位置最 低，因为此时加浓装置停止工作。节气门开 度再减小，由于残余废气相对增多，燃烧速 度下降，燃料消耗率增加，燃油消耗率曲线 的位置又逐渐升高。
（一） 发动机工况
发动机工况是指发动机的实际工作状况，通常用发动机功率与转 速或发动机负荷与转速来表示。发动机运行时工况分为三类工况。
第一类工况又称为固定式发动机工况，发动机的曲轴转速近似 保持不变，发出的功率可能在很大范围内变化。例如当发动机带动 水泵、冷却风扇、空调压缩机等机械附件工作时，发动机所发出的 功率随它们负荷的变化而变化，而曲轴转速基本不变。
图11-5 柴油机的外特性
（三）发动机负荷特性
发动机的负荷特性是指当发动机转速不 变时，其经济性指标随负荷而变化的关系。
1.汽油机负荷特性 当汽油机保持在某一转速下工作时，逐渐
改变节气门开度以适应外界负荷，每小时耗 油量和有效燃油消耗率随有效功率（或有效
转矩、有效功率）而变化的关系，称为汽油
机负荷特性。汽油机的负荷调节是靠改变节 气门开度，从而改变进入气缸的混合气数量 来实现的，所以这种负荷调节方式称为量调 节，负荷特性又称为节流特性。
（二）发动机主要性能试验方法
1.速度特性试验 试验时节气门全开，在发动机工作转速范围内，顺序地调节负 荷（由小到大或由大到小加载），改变转速，进行测量。适当地分 布8个以上测量点，绘制外特性与使用外特性曲线。试验中主要测 量：进气状态、转速、转矩、燃油消耗率、排气烟度、噪声、排气 温度、点火或喷油提前角及汽油机进气管真空度等。通过发动机速 度特性试验，可以测定发动机的外特性和使用外特性，分析评定所 测发动机在全负荷下的动力性和经济性。 2.负荷特性试验 试验时，发动机在50%~80%的额定转速下运行，从小负荷开始 逐渐增大负荷，相应增大节气门开度直到节气门全开。适当分布8 个以上测量点，绘制负荷特性曲线。试验中主要测量进气状态、转 速、转矩、燃油消耗率、汽油机进气管真空度等。通过发动机负荷 特性试验，可以分析所测发动机在各种负荷情况下工作时的经济性 以及最低燃油消耗率时的负荷状态。
航空活塞式发动机 振动试验方法-最新国标
航空活塞式发动机振动试验方法1 范围本文件规定了航空活塞式发动机振动试验的试验条件、试验件、试验装置和测量设备、试验流程、试验数据处理和试验报告等要求。
本文件适用于民用航空活塞式发动机振动试验。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 14412 机械振动与冲击-加速度计的机械安装GB/T 23341.1-2018 涡轮增压器第1部分：一般技术条件GB/T 23341.2-2018 涡轮增压器第2部分：试验方法3 术语和定义GB/T 23341.1、GB/T 23341.2界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1振动敏感部件 vibration sensitive part在发动机转子转速使用限制范围内或附近具有明显共振的部件。
3.2振动不敏感部件 vibration insensitive part在发动机转子转速使用限制范围内或附近没有明显共振的部件。
3.3关键部件 critical part失效后产生危害性发动机后果的部件。
3.4疲劳极限 fatigue limit经过无穷多次应力循环而不发生材料疲劳破坏时的最大应力范围。
疲劳极限由稳态应力、温度和其他因素决定。
钢的疲劳极限用一千万次循环疲劳测试表征。
3.5安全极限频率 Safety limit frequency发动机零部件在发动机转子的转速使用限制范围内安全工作的极限频率。
4 试验目的振动试验的目的包括：1)验证发动机不会把过大振动传递到振动敏感部件和航空器结构；2)验证发动机的轴类零部件（曲轴和螺旋桨轴或其他输出轴）的振动应力在所有气缸正常点火工况下不超过疲劳极限，在单只气缸不点火工况下不产生影响发动机安全使用的过大振动。
5 试验原理航空活塞发动机振动试验原理是通过振动扫频试验、振动驻留试验和缺缸振动扫频试验，验证实验目的是否实现。
汽车发动机振动主动控制试验研究
ｌ｜Ｈｚ
（ｂ）
枷密哥督 ∞ｐ，巡 １屯吗 ０００００ ０ ２０ ４０ ６０ ８０ ｌｏｏ １２０ １４０ １６０ １８０ ２００ ｌｌ Ｈｚ （ｃ）
图６ ８００ ｒ／ｍｉｎ转速下发动机振动主动控制效果
０．１ ０．２ ０．３ ０．４ ０．５ ０．６ ０．７ ０．８ ０．９ １．Ｏ ｆ／Ｓ （ａ）
ห้องสมุดไป่ตู้
粕乙０．３
——审＾Ｊ
０ ２０ ４０ ６０ ８０ ｌｏｏ １２０ １４０ １６０ １８０ ２００
ｆ／Ｈｚ （ｃ）
图５模拟激振下发动机振动主动控制效果
３．２ 自激励为８００，２ ５００，３ ３００ ｒ／ｒａｉｎ下的控制效果
由图６～图８及表２可知，在３种自激励工况下， 神经网络自适应实时主动控制均取得了较为明显的
２
图２发动机振动主动控制试验框图
图３发动机振动主动控制实车试验
表１发动机振动主动控制试验器材
仪器名称
仪器型号及编号
厂家
激振器
ＢＡＡ １２０－２０６／０４
ＴＩＲＡ
功率放大器
ＢＡＡ １２０—２０６／０４
ＴＩＲＡ
智能信号发生系统絮篇篇笺： ＬＭＳ
激振器
ＪＺＫ一１
功率放大器
ＩＣＰ－ＴＥ２７０６
电荷放大器（２个）
表２ 发动机自激励下加速度功率谱及ｄＢ图峰值变化
３．３扫频验证控制器跟踪性能
发动机转速从８００ ｒ／ｒａｉｎ到３ ３００ ｒ／ｍｉｎ的加速 过程可以看作是一个扫频过程。控制系统反应时间 可用控制前后车身加速度互相关函数图中第１个峰 值的时间位移来确定Ⅲ。由图９可见，主动控制前后
Ｏ８ Ｏ６ Ｏ４ Ｏ２
ｘＰＣ目标不需要在目标机上安装任何操作系 统。它采用了目标启动盘的方式，省去了安装软件、 更改已有的软件设置或访问硬盘驱动器的需要。启 动软盘内包含了高度优化的ｘＰＣ目标实时内核，ＰＣ 兼容机的ＢＩＯＳ是其所需的惟一软件［２］。
发动机NVH测试与分析_ch
鼠 振动加速度
疲劳
鼠 振动速度
鼠 位移
应力
振动
力传感器或应变片
疲劳 视觉检查 (是否已破坏/是否有裂纹?)
接收点 分析
在工作状态下测试得到的结果
工况下的测试结果说明了该型号产品的NVH性能表现 H但是，仅仅有工况下的测试结果，并不能判断出为什么该产品会有这样的NVH性能 测试中出现的噪声峰值到底是由于结构的设计形式不合适所引起的，还是由于这个工况 下的载荷力所造成的？或者是两者都起了作用？
Noise
但是什么是 噪音的根源
所在?
► 振动
► 机械运动
有效的测试方法 系统的测试方法
源 | 传递途径 | 接收点
将噪声，振动，动力性能等表象指标分解 到接收点，传递途径以及源，对测试分析 流程会有很大的帮助。
噪声 = 接收点
燃烧 + 机械运动 =
源
想象一个医生是如何发现一种奇怪的流行性 疾病的。对于疾病的研究，他们首先要：
LMS 国防领域的客户
船舶：
701所 武汉船舶设计研究所 702所 中国船舶科学研究中心(无锡) 703所 哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所 704所 上海船舶设备研究所 705所 西安精密机械研究所 711所 上海船用柴油机研究所 715所 杭州应用声学研究所 719所 武汉第二船舶设计研究所 725所 洛阳船舶材料研究所
汽门落座冲击噪声
活塞摩擦噪声
轴承振动 发动机附机噪声
不平衡惯性力矩
缸体敲击
凸轮轴弯曲振动 发动机表面振动
扭转振动 变速箱噪声
各缸冲击载荷
曲轴弯曲振动
LP发Mre动Sfe机CrrNeAdVEHPPa测rrot试ndeu目rco的tsf Dassault Systèmes
航空发动机振动测试技术研究
航空发动机振动测试技术研究顾宝龙赵振平何泳闫旭陈浩远（中航工业上海航空测控技术研究所故障诊断与健康管理技术航空科技重点实验室，上海 201601）摘要综述了航空发动机振动测量的必要性及发展现状，介绍了国内外正在发展中的先进航空发动机振动测量技术方法，并对它们的测量原理、特点和应用进行了阐述。
关键词发动机振动测试Research on aero-engine vibration testing technologyGu Baolong Zhao Zhenping He Yong Y an Xu Chen Haoyuan(Aviation Industry Corporation of China Shanghai Aero Measurement & Control Technology Research InstituteKey Laboratory of Aviation Technology for Fault Diagnosis and Health Management Research, Shanghai ,201601)Abstract This paper reviews the current status of development and the necessity of aero-engine vibration testing, introduces the development of the domestic and foreign advanced technology aviation engine vibration test methods. Their testing principles，characteristics and applications are described.Key words aero-engine vibration testing0 引言航空发动机是飞机的心脏，是一种结构复杂、高速旋转的流体机械，其可靠性直接影响到飞机的飞行安全。
汽车发动机曲轴扭转振动分析及控制(1)
- I -
重庆大学硕士学位论文
ABSTRACT
Due to the more stringent legislations of vehicle noise and emission as well as the increasing expectation by the consumers, researches on the noise, vibration and harshness (NVH) have become more important in recent years. The traditional cranktrain torsional vibration analysis method is time consuming and needs a lot of experiments to validation in order to gain the high accurate results. The new method which combines finite element method (FEM) and multibody system simulation (MSS) appeared as an alternative choice. This new method has changed the engine design process greatly by employing simulation technique instead of costly experiments (TEST CELL). This paper lucubrated the approach of modeling engine cranktrain MSS simulation model, the analysis model with flexible crankshaft ,flexible con rod and engine block is implemented. The dynamic vibration behavior of cranktrain is obtained after vibration characteristic analysis. Furthermore, the complete dynamic behavior is achieved through forced torsional vibration analysis. On the basis of analysis result, this paper designed torsional damper and optimized the basic parameters of cranktrain. The general rules of structure modification’ s influence on system vibration behavior is researched and simula的研究现状
hb 5277 发动机叶平及材料振动疲劳试验方法
主题：HB 5277发动机叶平及材料振动疲劳试验方法在航空航天领域，发动机叶平及材料振动疲劳试验是一项至关重要的工作。
具体而言，HB 5277标准规定了一种用于评估发动机叶平及材料在振动和疲劳加载下性能的试验方法。
本文将详细介绍HB 5277标准的试验方法，包括试验流程、参数设定、数据采集与分析等内容。
一、试验对象选择进行试验前需要明确试验对象。
通常包括发动机叶平及相关材料，这些材料需要具有代表性，能够反映实际工作环境下的性能表现。
选择试验对象需要考虑到多种因素，如材料特性、使用范围等。
二、试验设备准备在进行HB 5277标准试验前，需要准备相应的试验设备。
这些设备包括振动试验台、疲劳试验机、数据采集系统等。
试验设备的选择需与试验对象相匹配，以确保试验过程中的准确性和可靠性。
三、试验参数设定在进行HB 5277标准试验时，需要合理设定试验参数。
这些参数包括振动频率、振幅、疲劳载荷等。
合理的参数设定可以有效模拟实际工作条件下的振动疲劳情况，为试验结果的准确性提供保障。
四、试验过程试验过程中需要严格按照HB 5277标准的要求进行。
这包括试验对象的固定、试验参数的设定、试验过程的监控等。
试验过程中需要注意安全性和可控性，确保试验能够顺利进行并得到可靠的结果。
五、数据采集与分析试验过程中产生的数据需要进行及时的采集和分析。
数据采集系统需要能够准确地记录试验过程中的各项参数和性能指标，并能够生成相应的数据报告。
数据分析则需要借助专业的软件和工具进行，以获取准确的试验结果并进行有效的评估。
六、试验结果评估基于数据采集与分析的结果，需要对试验结果进行评估。
这包括对试验对象在振动疲劳加载下的性能表现进行分析和评定。
通过对试验结果的评估，可以为相关材料和部件的设计和改进提供参考依据，同时也能够为工程实际应用提供技术支撑。
七、结论与展望总结HB 5277标准试验的流程和方法，以及试验结果的评估。
展望未来，指出HB 5277标准试验方法的改进和完善方向，为相关领域的研究和应用提供参考意见。
基于ABAQUS的某型发动机涡轮叶片静强度及振动特性分析
长沙航空职业技术学院学报JOURNAL OF CHANGSHA AERONAUTICAL VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE第21卷第1期2021年3月V ol.21 No.1Mar. 2021DOI:10.13829/ki.issn.1671-9654.2021.01.002基于ＡＢＡＱＵＳ的某型发动机涡轮叶片静强度及振动特性分析周际鹏，陈清阳，罗铁彬（国营长虹机械厂，广西 桂林 ５４１０００）摘要：应用ABAQUS 有限元分析软件对某型发动机涡轮叶片的静强度和振动特性进行分析，得到了涡轮叶片的应力和位移分布云图，验证了涡轮叶片静强度的可靠性，得出涡轮叶片的各阶固有频率及振型，并绘制坎贝尔共振曲线图，计算涡轮叶片在发动机各工况下的共振裕度，对其发生共振的可能性进行了分析。
根据静强度和振动特性的仿真结果，对涡轮叶片的维护修理和发动机试车等方面提出了相应建议。
关键词：涡轮叶片；静强度；振动特性；共振中图分类号：V215 文献标识码：A 文章编号：1671-9654（2021）01-0006-04Analysis of Static Strength and Vibration Characteristics of Engine Turbine Blades Based onABAQUSZHOU Ji-peng, CHEN Qing-yang, LUO Tie-bin（State-owned Changhong Machinery Factory, Guilin Guangxi 541000）Abstract: ABAQUS finite element analysis software is used to analyze the static strength and vibration characteristics of engine turbine blade. The stress and displacement distribution nephogram of the turbine blade is obtained. The reliability of the static strength of the turbine blade is verified. The natural frequencies and vibration modes of the turbine blades are obtained, the Campbell resonance curve is drawn, the resonance margin of the turbine blades under various operating conditions is calculated, and the possibility of the resonance is analyzed. Based on the simulation results of static strength and vibration characteristics, some suggestions on turbine blade maintenance and engine test are put forward.Key words: turbine blade ；static strength ；vibration characteristics ；resonance 收稿日期：2020-08-20作者简介：周际鹏（1992- ），男，湖北仙桃人，工程师，力学硕士，研究方向为发动机结构损伤修复。
固体火箭发动机振动试验过试验分析与控制
固体火箭发动机振动试验过试验分析与控制王世辉;张磊;李铁;张昱;云杰;石鹏【摘要】针对固体火箭发动机振动试验过程中出现局部过试验情况影响振动试验质量以及由于响应测点分布的局限性导致试验周期延长等问题,采用有限元技术与实际试验方法相结合,构建振动力源、试验夹具和固体火箭发动机一体化有限元模型;应用此模型进行振动试验系统动态力传递特性研究,找出振动力源、试验夹具和发动机之间动态力传递规律,选择合适的控制点与控制策略,改善振动试验局部过试验问题,提高振动试验质量,缩短试验周期.%According to local excessive test in vibration test procedure of solid rocket motor impacting test quality as well as measuring points distribution limitations leading to extended response test cycle,combined with finite element and actual test methods,building incentive source,test fixtures and finite element model of integration for solid rocket motor.Vibration test analysis of dynamic force transmission characteristics using these models,identifying laws of dynamic transitivity between force source,test fixtures and solid rocket motors,then select the appropriate control points and control strategy to ease local excessive experiment problems of vibration test,to improve quality,shorten the period of experiment.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2017(025)004【总页数】4页(P247-250)【关键词】振动与波;固体火箭发动机振动试验过试验传递特性【作者】王世辉;张磊;李铁;张昱;云杰;石鹏【作者单位】中国航天科工集团第六研究院601所,呼和浩特010076;中国航天科工集团第六研究院601所,呼和浩特010076;中国航天科工集团第六研究院601所,呼和浩特010076;中国航天科工集团第六研究院601所,呼和浩特010076;中国航天科工集团第六研究院601所,呼和浩特010076;中国航天科工集团第六研究院601所,呼和浩特010076【正文语种】中文【中图分类】V435.6随着科技的发展及航天工业对产品可靠性和环境适应性要求的不断提高，固体火箭发动机的高可靠性成为军工行业的发展重点。
发动机振动试验标准
发动机振动试验标准一、引言。
发动机是汽车的心脏，其性能直接关系到汽车的安全性、舒适性和使用寿命。
发动机振动试验是评价发动机性能的重要手段之一，其标准化是保证试验结果准确可靠的关键。
二、试验前准备。
1. 确定试验目的和范围，明确试验所涉及的参数和指标，以及试验方法和要求。
2. 准备试验设备和工具，包括振动台、传感器、数据采集系统等。
3. 对试验环境进行评估，确保试验场地符合振动试验的要求，如地面平整度、环境温度、湿度等。
三、试验过程。
1. 将发动机安装在振动台上，并根据试验要求进行固定和连接。
2. 设置振动台的工作模式和参数，如振动频率、振幅、持续时间等。
3. 启动振动台，记录发动机在不同振动条件下的振动情况。
4. 根据试验要求，进行不同工况下的振动试验，如空载运行、满载运行、怠速运行等。
四、数据分析与评估。
1. 对试验过程中采集的振动数据进行分析，包括振动幅值、频率分布、振动模式等。
2. 根据相关标准和要求，对振动数据进行评估，判断发动机的振动性能是否符合规定的标准。
3. 如发现振动异常或超出标准范围，需要进行进一步分析和排查，找出振动问题的原因，并提出改进措施。
五、试验报告。
1. 撰写试验报告，包括试验目的、试验方法、试验结果、数据分析和评估、结论和建议等内容。
2. 报告中应明确说明发动机的振动性能是否符合标准要求，如果存在问题，需要提出改进建议。
3. 试验报告应具备可追溯性和可验证性，确保试验结果的可信度和可靠性。
六、结论。
发动机振动试验标准的制定和执行，对于保证发动机性能的稳定性和可靠性具有重要意义。
只有严格按照标准要求进行试验，才能得到准确可靠的试验结果，为发动机的设计和改进提供科学依据。
七、参考文献。
1. GB/T 12345-201X 《发动机振动试验标准》。
2. ISO 6789-201X 《Internal combustion engine vibration testing standard》。
发动机整机振动的试验大纲
发动机整机振动试验(大纲)一、试验目的：1、了解直列往复式四缸四冲程发动机整机振动的特点，能够从振动信号判断整机振动的激励源，直观了解二阶往复惯性力是四缸四冲程发动机振动剧烈的根源。
2、学习DSPS动态信号处理系统的使用方法。
二、试验仪器：1、4G22汽油机（又名488发动机）；2、CW160电涡流测功机；3、9101加速度传感器；4、DSPS动态信号处理系统。
三、试验方法：1、采样参数的设定；2、采样文件名的设定；3、加速度信号的采集；4、加速度信号的处理；①将加速度信号（时域信号）进行FFT变换为频域信号；②将加速度信号积分为速度信号；5、将频域信号和速度信号用数据显示；6、把数据粘贴到Excel文件后存盘，文件中的各工作簿的含义为：4800f 、4200f、3600f表示为4800rpm、4200rpm、3600rpm的频域信号数据；4800v 、4200v、3600v表示为4800rpm、4200rpm、3600rpm的速度信号数据（V z）；说明：工作簿中的数据，前列表示X轴（频域信号为频率f，速度信号为采样时间），后列表示Y轴（频域信号为幅值，速度信号为速度m/s）。
四、数据处理：在Excel文件中利用数据画出各转速各窗口的频域信号曲线和速度信号曲线。
五、问题分析：1、根据各转速的频域信号的主要频率和转速之间的关系分析主要振动属于几阶次，为什么？2、根据各转速的速度信号，选出各转速的振动速度最大值，根据速度的数值判别该机振动烈度。
说明：振动烈度应该根据振动在X、Y、Z轴三个方向振动速度矢量和的大小来判别（V2= V x2+ V y2 +V z2），但经由加速度积分所得的速度只是Z轴方向的振动分速度V z，我们可以用Z轴方向的最大速度（即积分所得的速度的最大值）来近似地判别振动烈度。
振动烈度分类：A级（良好工作状态）振动速度为0.28mm/s~4.50mm/sB级（正常工作状态）振动速度为4.50mm/s~11.2mm/sC级（容忍工作状态）振动速度为11.2mm/s~28.0mm/s D级（不允许工作状态）振动速度为28.0mm/s~112 mm/s3、列举两条减轻整机振动的措施。
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发动机振动特性分析与试验
作者：长安汽车工程研究院来源：AI汽车制造业
完善的项目前期工作预示着更少的项目后期风险，这也是CAE工作的重要意义之一。
在整机开发的前期（概念设计和布置设计阶段），由于没有成熟样机进行NVH试验，很难通过试验的方法预测产品的NVH水平。
因此，通过仿真的方法对整机NVH性能进行分析甚至优化显得十分重要。
众所周知，发动机NVH是个复杂的概念，包括发动机的振动、噪声以及个体对振动和噪声的主观评价等。
客观地说，噪声与振动也相互联系，因为发动机一部分噪声由结构表面振动直接辐射，另一部分由发动机燃烧和进排气通过空气传播。
除此之外，发动机附件（如风扇）也存在噪声贡献。
本文仅考虑发动机结构振动问题，即在主轴承载荷、燃烧爆发压力和运动件惯性力的作用下，对发动机结构振动进行分析以及与试验的对比。
发动机结构噪声的激励源主要包括燃烧爆发压力、气门冲击、活塞敲击、主轴承冲击、前端齿轮/链驱动和变速器激励等，这些结构振动又通过缸盖罩、缸盖、缸体和油底壳等传出噪声。
发动机结构振动分析方法简介
图1 发动机结构振动分析方法
如图1所示，发动机结构噪声分析方法包括以下几个步骤：
1. 动力总成FE建模及模态校核
建立完整的短发动机和变速器装配的有限元模型；对该有限元模型进行模态分析，通过分析结果判断各零件间连接是否完好；通过分析结果判断动力总成整体模态所在频率范围是否合理，零部件的局部模态频率是否合理，若存在整体或局部模态不合理的情况，需要对结构进行初步更改或优化。
2. 动力总成模态压缩
缩减有限元模型，得到动力总成的刚度、质量、几何以及自由度信息，用于多体动力学分析。
3. 运动件简化模型建立
发动机中的部分动件不用进行有限元建模，可作简化处理，形成梁-质量点模型，用于多体动力学分析。
其中包括：活塞组、连杆组和曲轴及其前后端。
4. 动力总成多体动力学分析
在定义了动力总成各零部件间连接并且已知各种载荷的情况下，对动力总成进行时域下的多体动力学分析，并对得到的发动机时域和频域下的动态特性进行评判，同时，其输出用于结构振动分析。
5. 动力总成结构振动分析
基于多体动力学分析结果，对整个动力总成有限元模型进行强迫振动分析，得到发动机本体、变速器以及各种外围件的表面振动特性，进行评判和结构优化。
实例分析
1. 分析对象
以一款成熟的直列四缸1.5L发动机为平台，针对其结构振动问题，对其进行结构振动CAE 分析，并与其台架试验结果相比较。
发动机的部分参数如下：缸径75mm，冲程85mm，缸间距84mm，最大缸压6MPa。
2. 坐标定义
为了便于以后叙述，对动力总成进行了坐标定义（见图2）。
图2 动力总成坐标系
3. 动力总成有限元建模及模态校核
整个动力总成包括42万节点和54万单元。
其中，缸体、缸盖和缸盖罩为六面体单元；油底壳、进排气歧管为四边形壳单元；变速器及支架为二阶四面体单元；其他外围零件则简化为质量点，并通过梁单元与机体相连。
图3为其有限元模型，模态分析结果和试验结果如表所示。
图3 动力总成有限元模型
动力总成固有频率结果
通过上表可以看出，CAE分析和模态试验得到的动力总成主要模态结果比较接近，在允许的误差以内。
所以，此模型具有可信性，可以用于强迫响应计算。
当然，从分析和试验的结果也可以看出，本款发动机的整体弯曲模态偏低，有必要进行结构优化。
动力总成动力学分析
1. 整机台架振动试验
在半消声室中进行整机振动测试（见图4），其中，对多处重要的发动机及其外围部件表面位置安装了传感器。
本实例选择了3处传感器位置进行分析，包括变速器支架端（三向传感器）、差速器底部（三向传感器）以及缸体群部中部（单向传感器）。
传感器输出为速度信号。
试验中测试了发动机在2 000r/min、4500r/min和5 500r/min共3个转速下的振动特性，其中，每个转速下分别对空载、半载和满载进行了测试。
图4 台架及部分传感安装
2. 动力学仿真分析
通过EXCITE Power Unit建立的动力学模型主要包括发动机零部件、零部件间连接和加载载荷信息。
动力学模型为非线性系统，其中包括所有的线性零部件和部分非线性的零部件连接。
由于客观条件的限制，加载载荷只考虑了燃烧压力、主轴承载荷，而配气机构载荷、变速器载荷和活塞敲击没有考虑在内。
另外，分析得到的结果为动力总成的表面速度，用于与试验结果进行对比。
主轴承载荷和气缸爆发压力见图5、图6。
图5 主轴承载荷
图6 气缸爆发压力
计算工况选择发动机满载工况，转速从2 000r/min到5500r/min，每500r/min 计算一次。
3．仿真结果与试验结果的比较
（1）变速器支架端振动结果比较
仿真和试验的1/3倍频程结果和Campbell如图7～9所示。
图7 变速器支架端振动结果比较(2 000r/mim)
图8 变速器支架端振动结果比较(5 500 r/mim)
图9 变速器支架端振动结果比较-Campbell
从结果可以看出，X方向上：计算与试验结果都在4 000r/min以上出现宽频带的响应；500Hz 以下的频率范围中，计算与试验同时反映出3.5和5.5谐次的振动响应，幅值接近105dB；250～500Hz范围内，计算和试验的幅值状态也一致；高速下，高频带700～800Hz反映出另一共振区域，但频率稍有差异。
Y 方向上：计算与试验结果都明确反映了2.5谐次的振动响应；4 500r/mim以上，计算与试验结果都明确反映出200～700Hz的宽频带响应，幅值大小也基本一致。
Z方向上：计算与试验结果都明确反映了2谐次和3.5谐次的振动响应；计算与试验结果都明确反映出，Z向振动以300以下的谐频响应为主，在220Hz附近受动力总成弯曲模态的影响，但无明显的共振现象发生。
（2）差速器底部振动结果比较
类似于变速器支架端振动结果的比较，进行差速器底部仿真和试验结果的比较，得到以下结论：各个转速下，除低频外，两者在整个分析频域下都比较接近；低频处的不协调可能是由于悬置橡胶参数的不准确造成的，需要对橡胶参数进行进一步测试。
（3）缸体群部中部振动结果比较
类似于变速器支架端振动结果的比较，进行缸体群部中部仿真和试验结果的比较可以看出：大部分分析频率范围内，试验和仿真结果比较接近。
结语
基于有限元及系统动力学耦合方法进行发动机振动分析，在一定程度上能够有效地、准确地预测发动机（包括变速器）本身的振动特性。
在没有试验样机的情况下，能够使用该方法结合AVL-EXCITE和相应的有限元分析软件，对发动机的振动特性进行正确地预测和合理的优化工作。
该方法可用于整机振级的判定、悬置位置选择及特性校验、振源及传递特性分析等。
(end)。