一种测量发动机缸体回转振动的方法与流程

本发明涉及发动机振动分析领域，尤其是指一种测量发动机缸体回转振动的方法。

背景技术：

在研究发动机振动时，发动机缸体（整体）的回转振动是振动控制需要的参数。对于曲轴，一般可以采用编码器、光电转速传感器、磁场感应传感器等较多的测试方法。但对于发动机缸体，这些方法都不适用。

技术实现要素：

本发明提供一种测量发动机缸体回转振动的方法，其主要目的在于克服现有技术无法对发动机缸体的回转振动进行测量的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种测量发动机缸体回转振动的方法，包括以下步骤：

1)在待测的发动机缸体上分别安装第一加速度传感器和第二加速度传感器；

2)建立三自由度的坐标系：设定发动机皮带轮圆心为原点0，设定第一加速度传感器所处的位置为a点，设定第二加速度传感器所处的位置为b点；水平方向用x表示；垂直方向用y表示；转动方向用表示；以为缸体角加速度；以为b点相对于a点的位置向量；为b点相对于a点的相对线加速度；为在垂直于方向平面上的投影；

3)计算两个向量的叉乘：（公式一）；

4)对于b点相对于a点的位置向量，角加速度向量模乘以a点与b点之间的位移差等于切向加速度向量的模：（公式二）；综合公式一和公式二，获得（公式三）；

5)此外，切向加速度向量还可以通过在切向的投影获得，即：（公式四）；再对公式四进行变换，变换为与一个单位向量的叉乘：（公式五）；

6)综合公式三、公式四和公式五，获得（公式六）；公式六的模为（公式七）；其中，线加速度，位置；并且平面向量两者的叉积为：（公式八）；

7)获得平面向量两者的叉积，即发动机缸体角加速度（公式九）；

8)读取第一加速度传感器在水平方向上的加速度值、在垂直方向上的加速度值；读取第二加速度传感器在水平方向上的加速度值、在垂直方向上的加速度值；测量第一加速度传感器a与发动机皮带轮圆心0在水平方向上的距离、在垂直方向上的距离；测量第二加速度传感器b与发动机皮带轮圆心0在水平方向上的距离、在垂直方向上的距离；将其分别带入公式九，获得发动机缸体角加速度值。

进一步的，所述第一加速度传感器、第二加速度传感器均为三向加速度传感器。

进一步的，第一加速度传感器和第二加速度传感器分别位于所述发动机皮带轮圆心的左右两侧。

和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于:

本发明结构简单、实用性强，通过在发动机缸体上设置第一加速度传感器和第二加速度传感器，使得发动机产生回转振动时，回转振动产生的振动会在这两个传感器上产生相关的信号，之后提取两点的加速度信号，并利用空间向量知识，再通过数学运算，便能够获得发动机缸体角加速度，为技术研究提供数据支持。

附图说明

图1为本发明的安装示意图。

图2为本发明三自由度的坐标系中各自由度正方向的示意图。

图3为本发明的分析示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。

参照图1、图2和图3。一种测量发动机缸体回转振动的方法，包括以下步骤：

1)在待测的发动机缸体1上分别安装第一加速度传感器2和第二加速度传感器3；本实施例中，第一加速度传感器、第二加速度传感器均为三向加速度传感器；

2)建立三自由度的坐标系：设定发动机皮带轮11圆心为原点0，设定第一加速度传感器所处的位置为a点，设定第二加速度传感器所处的位置为b点；水平方向用x表示；垂直方向用y表示；转动方向用表示；以为缸体角加速度；以为b点相对于a点的位置向量；为b点相对于a点的相对线加速度；为在垂直于方向平面上的投影，即为b点相对于a点运动的切向加速度；并且，第一加速度传感器所处的位置a点和第二加速度传感器所处的位置b点分别位于发动机皮带轮圆心原点0的左右两侧；

3)计算这两个向量的叉乘：（公式一）；

4)对于b点相对于a点的位置向量，角加速度向量的模乘以a点与b点之间的位移差等于切向加速度向量的模：（公式二）；综合公式一和公式二，获得（公式三）；

5)此外，切向加速度向量还可以通过在切向的投影获得，即：（公式四）；再对公式四进行变换，变换为与一个单位向量的叉乘：（公式五）；其中，角度α为之间的夹角；

6)综合公式三、公式四和公式五，获得（公式六）；公式六的模为（公式七）；其中，线加速度，位置；并且平面向量两者的叉积为：（公式八）；

7)获得平面向量两者的叉积，即发动机缸体角加速度（公式九）；

8)读取第一加速度传感器在水平方向上的加速度值、在垂直方向上的加速度值；读取第二加速度传感器在水平方向上的加速度值、在垂直方向上的加速度值；测量第一加速度传感器a与发动机皮带轮圆心0在水平方向上的距离、在垂直方向上的距离；测量第二加速度传感器b与发动机皮带轮圆心0在水平方向上的距离、在垂直方向上的距离；将其分别带入公式九，获得发动机缸体角加速度值。具体的，第一加速度传感器和第二加速度传感器的加速度值可通过数据采集器4进行采集，之后数据采集器再将其采集到的信号发送给电脑5进行分析。

本发明通过在发动机缸体上设置第一加速度传感器和第二加速度传感器，使得发动机产生回转振动时，回转振动产生的振动会在这两个传感器上产生相关的信号，之后提取两点的加速度信号，并利用空间向量知识，再通过数学运算，便能够获得发动机缸体角加速度，为技术研究提供数据支持。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。