labview的汽车变速器故障检测系统开发(附件)
毕业设计说明书（论文）外文毕业设计说明书（论文）外文目录1 绪 论 11.1 本课题研究目的及意义 11.2 汽车变速器故障检测研究现状 11.3 本课题主要研究内容与方法 32 汽车变速器的常见故障及其振动机理 32.1 汽车变速器常见故障 32.2 汽车变速器振动机理 42.2 汽车变速器常见故障的振动信号特征 63 振动信号的分析方法 93.1 时域统计分析 93.2 频域分析 104 汽车变速器故障检测系统开发 114.1 总体方案设计 114.2 测试程序设计 124.3 系统硬件选购 155 变速器实测与数据分析 185.1 变速器故障测试点的选定 185.2 测试方案制定 195.3 实测与数据分析 20结 论 24致 谢 25参 考 文 献 261 绪 论1.1 本课题研究目的及意义汽车变速器与发动机协同工作将活塞缸中的化学能转化为机械能传输至车轮。二十一世纪后，经济社会快速发展，汽车行业蓬勃发展，人们购置汽车的欲望和对汽车质量的要求与日俱增，这就对汽车的整体质量提出了更高的要求。当然，在整车中传输动力的变速器的质量也愈来愈受汽车厂商的重视。汽车变速器是由齿轮、轴承轴和壳体组成的齿轮箱。其中的一个小件的损坏有可能导致严重的连锁反应，致使整个齿轮箱的报废。所以，设计开发有效准确的变速器故障检测系统，能够及时反映故障及时维修，不仅是对汽车变速器质量的保证，还能够提高汽车的噪声振动和粗糙度水平，具有很高的工程实用价值。在汽车变速器性能不断提升和结构不断复杂的现状下，继续依靠富有经验的一线工程人员来通过听，触，视诊断等方式对变速器进行故障判断远远不能满足精确性和可靠性的要求。在精确性和可靠性这两点上，将目光投向计算机技术无疑是最优解。因此，可以基于计算机编程软件开发一套传动故障诊断系统，计算机良好的人机交互界面，图形显示功能，以及强大的数据处理和分析能力能够极大的提升该系统的适用范围和易用程度。因此，利用这一方案并运用振动信号分析方法开发出一套汽车传动故障检测系统是一种低成本，可靠和可行的方法。1.2 汽车变速器故障检测研究现状作为旋转机械的一个分支，对旋转机械进行的振动研究方法同样可以运用在变速器上。百年前，对于齿轮振动的研究已经开始。振动指标在此时并没有成为判断齿轮运行状态的重要依据。20世纪70年代，齿轮 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
的振动指标成为判断齿轮质量的重要因素。1968，英国学者H.OpTiz在齿轮振动机理方面发表了一些著名的研究曲线。汽车变速器的振动与齿轮箱的传动功率、传动误差和齿轮的精度有关。可以利用振动信号的时域指标（有量纲和无量纲指标）来对齿轮箱进行简易粗略的故障判别[1]。二十世纪70年代末至80年代初，齿轮箱故障振动检测中出现了频域分析方法。这些方法同样也适用于变速器的故障诊断。自90年代以来，计算机技术和测试诊断技术的飞速发展让汽车变数器故障检测技术也迎来了黄金发展时段。离散频谱校正技术的发展使齿轮箱故障检测技术又有了质的飞跃。运用该技术，可以弥补频域分析技术中的精度不足，为变速器振动检测和分析提供了新方法。但其缺点也很明显，这种校正技术只适用于变速器稳速工况下。无论在真实驾驶还是道路试验中，变速器总是处在随机换挡的状态下，其输出轴转速理所当然也是一个动态状态。为了能够探究其变速工况下的潜在问题，经常采用“升、稳、减速”这种可以模拟变速工况的试验方法。在此种情况下，稳态分析方法不再适用，因此有必要引入瞬态信号分析方法。对于此种不稳信号，主要有Wigner Ville分布、小波分布和Hilbert Huang变换等几种分析方法[2,3]。在变速器故障的的检测和分析上已有众多国内外学者和工程师对其进行了研究并且开发有相应的测试分析系统。基于传动系统的一般故障与振动机制，彭泽远研究和选择了适合于变速器测试和分析的方法。实现变速器在稳速和变速两种工况下的测试和分析。变速器转速作为变速器测试与分析的重要参数，其对三种速度采集方法进行了研究。通过仿真分析，对速度和精度进行了比较，指出了它们的优缺点。胡楠设计了一种基于LabVIEW的自动变速器诊断平台。从变速器的三大组成系统即机械系统、液压传动系统和电子控制系统分析其潜在故障部件，并在此基础上利用功率流理论对故障元件进行定位。其设计的诊断平台利用CAN等硬件收集车辆在模拟真实路面行驶状态时的实时状态数据，对装载有A351E型自动变速器的试验车进行了测试，得到了正常状态和故障状态两种情况的数据，并对该诊断平台进行可行性和可靠性的评价。验证了该诊断平台对自动变速器参数测试与故障诊断系统的可用性[4]。此外，学者赵磊新颖的开发了基于LabVIEW和MATLAB的变速器故障检测系统。利用MATLAB的脚本节点技术，将其与LabVIEW的图形化编程技术有机结合。通过LabVIEW实现系统接口、振动数据采集、数据存储和离线查询功能，并利用MATLAB实现调用数据、信号提取、降噪、分析和LabVIEW的图像表现[5]。另外，由于变速器轴承故障所引起的非平稳和非线性调制信号，所以此信号中包含有干扰信号和噪声信号。故预先在诊断系统的数据处理模块中放入相对应的滤波函数和抗干扰函数以消除干扰的影响。即利用小波变换对信号进行降噪处理，然后将降噪过后的数据输入。然后再对其处理过后的信号进行经验模和包络谱分析。其多次实验和分析结果表明该诊断系统具有实用工程价值，并且同时具有MATLAB的数据处理能力和LabVIEW的图形表现能力。1.3 本课题主要研究内容与方法 本课题主要研究内容是基于编程软件LabVIEW编写变速器故障检测程序，再选购该故障检测系统搭建所需的硬件，建立起变速器故障检测系统；紧接着应用开发的变速器故障检测系统对变速器进行试验，检测故障检测系统的可行性并对实验结果进行分析处理。
目录
1 绪 论 1
1.1 本课题研究目的及意义 1
1.2 汽车变速器故障检测研究现状 1
1.3 本课题主要研究内容与方法 3
2 汽车变速器的常见故障及其振动机理 3
2.1 汽车变速器常见故障 3
2.2 汽车变速器振动机理 4
2.2 汽车变速器常见故障的振动信号特征 6
3 振动信号的分析方法 9
3.1 时域统计分析 9
3.2 频域分析 10
4 汽车变速器故障检测系统开发 11
4.1 总体方案设计 11
4.2 测试程序设计 12
4.3 系统硬件选购 15
5 变速器实测与数据分析 18
5.1 变速器故障测试点的选定 18
5.2 测试方案制定 19
5.3 实测与数据分析 20
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 绪 论
1.1 本课题研究目的及意义
汽车变速器与发动机协同工作将活塞缸中的化学能转化为机械能传输至车轮。二十一世纪后，经济社会快速发展，汽车行业蓬勃发展，人们购置汽车的欲望和对汽车质量的要求与日俱增，这就对汽车的整体质量提出了更高的要求。当然，在整车中传输动力的变速器的质量也愈来愈受汽车厂商的重视。
汽车变速器是由齿轮、轴承轴和壳体组成的齿轮箱。其中的一个小件的损坏有可能导致严重的连锁反应，致使整个齿轮箱的报废。所以，设计开发有效准确的变速器故障检测系统，能够及时反映故障及时维修，不仅是对汽车变速器质量的保证，还能够提高汽车的噪声振动和粗糙度水平，具有很高的工程实用价值。
在汽车变速器性能不断提升和结构不断复杂的现状下，继续依靠富有经验的一线工程人员来通过听，触，视诊断等方式对变速器进行故障判断远远不能满足精确性和可靠性的要求。在精确性和可靠性这两点上，将目光投向计算机技术无疑是最优解。因此，可以基于计算机编程软件开发一套传动故障诊断系统，计算机良好的人机交互界面，图形显示功能，以及强大的数据处理和分析能力能够极大的提升该系统的适用范围和易用程度。因此，利用这一方案并运用振动信号分析方法开发出一套汽车传动故障检测系统是一种低成本，可靠和可行的方法。
1.2 汽车变速器故障检测研究现状
作为旋转机械的一个分支，对旋转机械进行的振动研究方法同样可以运用在变速器上。百年前，对于齿轮振动的研究已经开始。振动指标在此时并没有成为判断齿轮运行状态的重要依据。20世纪70年代，齿轮的振动指标成为判断齿轮质量的重要因素。1968，英国学者H.OpTiz在齿轮振动机理方面发表了一些著名的研究曲线。汽车变速器的振动与齿轮箱的传动功率、传动误差和齿轮的精度有关。可以利用振动信号的时域指标（有量纲和无量纲指标）来对齿轮箱进行简易粗略的故障判别[1]。二十世纪70年代末至80年代初，齿轮箱故障振动检测中出现了频域分析方法。这些方法同样也适用于变速器的故障诊断。自90年代以来，计算机技术和测试诊断技术的飞速发展让汽车变数器故障检测技术也迎来了黄金发展时段。离散频谱校正技术的发展使齿轮箱故障检测技术又有了质的飞跃。运用该技术，可以弥补频域分析技术中的精度不足，为变速器振动检测和分析提供了新方法。但其缺点也很明显，这种校正技术只适用于变速器稳速工况下。无论在真实驾驶还是道路试验中，变速器总是处在随机换挡的状态下，其输出轴转速理所当然也是一个动态状态。为了能够探究其变速工况下的潜在问题，经常采用“升、稳、减速”这种可以模拟变速工况的试验方法。在此种情况下，稳态分析方法不再适用，因此有必要引入瞬态信号分析方法。对于此种不稳信号，主要有Wigner Ville分布、小波分布和Hilbert Huang变换等几种分析方法[2,3]。
在变速器故障的的检测和分析上已有众多国内外学者和工程师对其进行了研究并且开发有相应的测试分析系统。基于传动系统的一般故障与振动机制，彭泽远研究和选择了适合于变速器测试和分析的方法。实现变速器在稳速和变速两种工况下的测试和分析。变速器转速作为变速器测试与分析的重要参数，其对三种速度采集方法进行了研究。通过仿真分析，对速度和精度进行了比较，指出了它们的优缺点。胡楠设计了一种基于LabVIEW的自动变速器诊断平台。从变速器的三大组成系统即机械系统、液压传动系统和电子控制系统分析其潜在故障部件，并在此基础上利用功率流理论对故障元件进行定位。其设计的诊断平台利用CAN等硬件收集车辆在模拟真实路面行驶状态时的实时状态数据，对装载有A351E型自动变速器的试验车进行了测试，得到了正常状态和故障状态两种情况的数据，并对该诊断平台进行可行性和可靠性的评价。验证了该诊断平台对自动变速器参数测试与故障诊断系统的可用性[4]。此外，学者赵磊新颖的开发了基于LabVIEW和MATLAB的变速器故障检测系统。利用MATLAB的脚本节点技术，将其与LabVIEW的图形化编程技术有机结合。通过LabVIEW实现系统接口、振动数据采集、数据存储和离线查询功能，并利用MATLAB实现调用数据、信号提取、降噪、分析和LabVIEW的图像表现[5]。另外，由于变速器轴承故障所引起的非平稳和非线性调制信号，所以此信号中包含有干扰信号和噪声信号。故预先在诊断系统的数据处理模块中放入相对应的滤波函数和抗干扰函数以消除干扰的影响。即利用小波变换对信号进行降噪处理，然后将降噪过后的数据输入。然后再对其处理过后的信号进行经验模和包络谱分析。其多次实验和分析结果表明该诊断系统具有实用工程价值，并且同时具有MATLAB的数据处理能力和LabVIEW的图形表现能力。
1.3 本课题主要研究内容与方法
本课题主要研究内容是基于编程软件LabVIEW编写变速器故障检测程序，再选购该故障检测系统搭建所需的硬件，建立起变速器故障检测系统；紧接着应用开发的变速器故障检测系统对变速器进行试验，检测故障检测系统的可行性并对实验结果进行分析处理。
的振动指标成为判断齿轮质量的重要因素。1968，英国学者H.OpTiz在齿轮振动机理方面发表了一些著名的研究曲线。汽车变速器的振动与齿轮箱的传动功率、传动误差和齿轮的精度有关。可以利用振动信号的时域指标（有量纲和无量纲指标）来对齿轮箱进行简易粗略的故障判别[1]。二十世纪70年代末至80年代初，齿轮箱故障振动检测中出现了频域分析方法。这些方法同样也适用于变速器的故障诊断。自90年代以来，计算机技术和测试诊断技术的飞速发展让汽车变数器故障检测技术也迎来了黄金发展时段。离散频谱校正技术的发展使齿轮箱故障检测技术又有了质的飞跃。运用该技术，可以弥补频域分析技术中的精度不足，为变速器振动检测和分析提供了新方法。但其缺点也很明显，这种校正技术只适用于变速器稳速工况下。无论在真实驾驶还是道路试验中，变速器总是处在随机换挡的状态下，其输出轴转速理所当然也是一个动态状态。为了能够探究其变速工况下的潜在问题，经常采用“升、稳、减速”这种可以模拟变速工况的试验方法。在此种情况下，稳态分析方法不再适用，因此有必要引入瞬态信号分析方法。对于此种不稳信号，主要有Wigner Ville分布、小波分布和Hilbert Huang变换等几种分析方法[2,3]。在变速器故障的的检测和分析上已有众多国内外学者和工程师对其进行了研究并且开发有相应的测试分析系统。基于传动系统的一般故障与振动机制，彭泽远研究和选择了适合于变速器测试和分析的方法。实现变速器在稳速和变速两种工况下的测试和分析。变速器转速作为变速器测试与分析的重要参数，其对三种速度采集方法进行了研究。通过仿真分析，对速度和精度进行了比较，指出了它们的优缺点。胡楠设计了一种基于LabVIEW的自动变速器诊断平台。从变速器的三大组成系统即机械系统、液压传动系统和电子控制系统分析其潜在故障部件，并在此基础上利用功率流理论对故障元件进行定位。其设计的诊断平台利用CAN等硬件收集车辆在模拟真实路面行驶状态时的实时状态数据，对装载有A351E型自动变速器的试验车进行了测试，得到了正常状态和故障状态两种情况的数据，并对该诊断平台进行可行性和可靠性的评价。验证了该诊断平台对自动变速器参数测试与故障诊断系统的可用性[4]。此外，学者赵磊新颖的开发了基于LabVIEW和MATLAB的变速器故障检测系统。利用MATLAB的脚本节点技术，将其与LabVIEW的图形化编程技术有机结合。通过LabVIEW实现系统接口、振动数据采集、数据存储和离线查询功能，并利用MATLAB实现调用数据、信号提取、降噪、分析和LabVIEW的图像表现[5]。另外，由于变速器轴承故障所引起的非平稳和非线性调制信号，所以此信号中包含有干扰信号和噪声信号。故预先在诊断系统的数据处理模块中放入相对应的滤波函数和抗干扰函数以消除干扰的影响。即利用小波变换对信号进行降噪处理，然后将降噪过后的数据输入。然后再对其处理过后的信号进行经验模和包络谱分析。其多次实验和分析结果表明该诊断系统具有实用工程价值，并且同时具有MATLAB的数据处理能力和LabVIEW的图形表现能力。1.3 本课题主要研究内容与方法 本课题主要研究内容是基于编程软件LabVIEW编写变速器故障检测程序，再选购该故障检测系统搭建所需的硬件，建立起变速器故障检测系统；紧接着应用开发的变速器故障检测系统对变速器进行试验，检测故障检测系统的可行性并对实验结果进行分析处理。
目录
1 绪 论 1
1.1 本课题研究目的及意义 1
1.2 汽车变速器故障检测研究现状 1
1.3 本课题主要研究内容与方法 3
2 汽车变速器的常见故障及其振动机理 3
2.1 汽车变速器常见故障 3
2.2 汽车变速器振动机理 4
2.2 汽车变速器常见故障的振动信号特征 6
3 振动信号的分析方法 9
3.1 时域统计分析 9
3.2 频域分析 10
4 汽车变速器故障检测系统开发 11
4.1 总体方案设计 11
4.2 测试程序设计 12
4.3 系统硬件选购 15
5 变速器实测与数据分析 18
5.1 变速器故障测试点的选定 18
5.2 测试方案制定 19
5.3 实测与数据分析 20
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 绪 论
1.1 本课题研究目的及意义
汽车变速器与发动机协同工作将活塞缸中的化学能转化为机械能传输至车轮。二十一世纪后，经济社会快速发展，汽车行业蓬勃发展，人们购置汽车的欲望和对汽车质量的要求与日俱增，这就对汽车的整体质量提出了更高的要求。当然，在整车中传输动力的变速器的质量也愈来愈受汽车厂商的重视。
汽车变速器是由齿轮、轴承轴和壳体组成的齿轮箱。其中的一个小件的损坏有可能导致严重的连锁反应，致使整个齿轮箱的报废。所以，设计开发有效准确的变速器故障检测系统，能够及时反映故障及时维修，不仅是对汽车变速器质量的保证，还能够提高汽车的噪声振动和粗糙度水平，具有很高的工程实用价值。
在汽车变速器性能不断提升和结构不断复杂的现状下，继续依靠富有经验的一线工程人员来通过听，触，视诊断等方式对变速器进行故障判断远远不能满足精确性和可靠性的要求。在精确性和可靠性这两点上，将目光投向计算机技术无疑是最优解。因此，可以基于计算机编程软件开发一套传动故障诊断系统，计算机良好的人机交互界面，图形显示功能，以及强大的数据处理和分析能力能够极大的提升该系统的适用范围和易用程度。因此，利用这一方案并运用振动信号分析方法开发出一套汽车传动故障检测系统是一种低成本，可靠和可行的方法。
1.2 汽车变速器故障检测研究现状
作为旋转机械的一个分支，对旋转机械进行的振动研究方法同样可以运用在变速器上。百年前，对于齿轮振动的研究已经开始。振动指标在此时并没有成为判断齿轮运行状态的重要依据。20世纪70年代，齿轮的振动指标成为判断齿轮质量的重要因素。1968，英国学者H.OpTiz在齿轮振动机理方面发表了一些著名的研究曲线。汽车变速器的振动与齿轮箱的传动功率、传动误差和齿轮的精度有关。可以利用振动信号的时域指标（有量纲和无量纲指标）来对齿轮箱进行简易粗略的故障判别[1]。二十世纪70年代末至80年代初，齿轮箱故障振动检测中出现了频域分析方法。这些方法同样也适用于变速器的故障诊断。自90年代以来，计算机技术和测试诊断技术的飞速发展让汽车变数器故障检测技术也迎来了黄金发展时段。离散频谱校正技术的发展使齿轮箱故障检测技术又有了质的飞跃。运用该技术，可以弥补频域分析技术中的精度不足，为变速器振动检测和分析提供了新方法。但其缺点也很明显，这种校正技术只适用于变速器稳速工况下。无论在真实驾驶还是道路试验中，变速器总是处在随机换挡的状态下，其输出轴转速理所当然也是一个动态状态。为了能够探究其变速工况下的潜在问题，经常采用“升、稳、减速”这种可以模拟变速工况的试验方法。在此种情况下，稳态分析方法不再适用，因此有必要引入瞬态信号分析方法。对于此种不稳信号，主要有Wigner Ville分布、小波分布和Hilbert Huang变换等几种分析方法[2,3]。
在变速器故障的的检测和分析上已有众多国内外学者和工程师对其进行了研究并且开发有相应的测试分析系统。基于传动系统的一般故障与振动机制，彭泽远研究和选择了适合于变速器测试和分析的方法。实现变速器在稳速和变速两种工况下的测试和分析。变速器转速作为变速器测试与分析的重要参数，其对三种速度采集方法进行了研究。通过仿真分析，对速度和精度进行了比较，指出了它们的优缺点。胡楠设计了一种基于LabVIEW的自动变速器诊断平台。从变速器的三大组成系统即机械系统、液压传动系统和电子控制系统分析其潜在故障部件，并在此基础上利用功率流理论对故障元件进行定位。其设计的诊断平台利用CAN等硬件收集车辆在模拟真实路面行驶状态时的实时状态数据，对装载有A351E型自动变速器的试验车进行了测试，得到了正常状态和故障状态两种情况的数据，并对该诊断平台进行可行性和可靠性的评价。验证了该诊断平台对自动变速器参数测试与故障诊断系统的可用性[4]。此外，学者赵磊新颖的开发了基于LabVIEW和MATLAB的变速器故障检测系统。利用MATLAB的脚本节点技术，将其与LabVIEW的图形化编程技术有机结合。通过LabVIEW实现系统接口、振动数据采集、数据存储和离线查询功能，并利用MATLAB实现调用数据、信号提取、降噪、分析和LabVIEW的图像表现[5]。另外，由于变速器轴承故障所引起的非平稳和非线性调制信号，所以此信号中包含有干扰信号和噪声信号。故预先在诊断系统的数据处理模块中放入相对应的滤波函数和抗干扰函数以消除干扰的影响。即利用小波变换对信号进行降噪处理，然后将降噪过后的数据输入。然后再对其处理过后的信号进行经验模和包络谱分析。其多次实验和分析结果表明该诊断系统具有实用工程价值，并且同时具有MATLAB的数据处理能力和LabVIEW的图形表现能力。
1.3 本课题主要研究内容与方法
本课题主要研究内容是基于编程软件LabVIEW编写变速器故障检测程序，再选购该故障检测系统搭建所需的硬件，建立起变速器故障检测系统；紧接着应用开发的变速器故障检测系统对变速器进行试验，检测故障检测系统的可行性并对实验结果进行分析处理。
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