機械故障診斷技術論文

　　機械故障診斷技術力求將損失降為最小的同時，保證機械裝置的執行安全、防止突發事故的產生，下面是小編整理的，希望你能從中得到感悟!

　　篇一

　　汽車機械故障診斷技術的研究

　　摘 要：介紹汽車機械故障診斷的內容，分別闡述了傳統的診斷方法的原理及各自的優缺點。詳細研究了汽車機械故障發生的機理特徵，然後利用診斷理論提出了一種先進診斷技術，最後闡述了汽車機械故障診斷技術的發展趨勢。

　　關鍵詞：汽車機械 故障 診斷

　　中圖分類號：U472 文獻標識碼：A 文章編號：1007—3973***2012***009—063—02

　　汽車機械故障在汽車總體故障中佔有很大比例。汽車機械故障對汽車的效能造成的影響也比較大，包括影響汽車的安全性、穩定性、操縱性及動力性等，嚴重會造成安全事故的發生，給駕駛人造成人身傷害。

　　1 傳統的汽車機械故障診斷技術

　　傳統的診斷方法有經驗診斷法、通過儀器測量診斷法、利用大型檢測診斷裝置診斷法、車載自診斷法、診斷儀診斷法及計算機診斷等。

　　經驗診斷法是最早而且最常用的一種機械故障診斷方法。它主要是依靠維修人員通過積累的維修經驗對車的異常情況進行診斷。這種方法的缺點是費時費力而且準確度差。

　　利用儀器和大型診斷裝置診斷技術提高了故障診斷的準確度的診斷速度，而且利用診斷裝置可以記錄儲存故障情況，便於故障診斷經驗的積累，但是這種方法投資比較大，尤其是大型診斷裝置。

　　車載自診斷是汽車機械故障診斷智慧化的標誌。它是利用智慧化的控制裝置時刻監測汽車的相關資料是否偏離正常的設定值來判斷汽車的故障情況。維修人員可以通過車載監測裝置的提示迅速確定故障位置並將其排除。這種方法的缺點在於監測感測器的檢測範圍有限造成只能診斷部分故障。

　　診斷儀診斷法和計算機診斷法是目前比較先進的診斷技術，具有高智慧化和準確度高的特點。隨著技術逐漸成熟，這兩種方法的應用越來越廣泛。

　　2 汽車機械故障的診斷原理

　　汽車零部件的磨損、變形、斷裂、腐蝕及老化的因素是造成汽車機械故障的主要原因。汽車機械故障的主要特徵表現在振動異常、響聲異常、溫度異常、及運動副軌跡異常等。根據汽車的不同部位，故障表現的特徵也有差別。車輪軸承及轉向操縱機構的機械故障表現為其幾何特性的改變;發動機氣缸活塞組、冷卻系統、潤滑系統及輪胎氣壓的故障變現為部件的密閉性改變;汽車點火系統、發電機轉速系統、電系統及燈光系統的故障表現為電光熱的狀態引數的改變;傳統系統和發電機的故障表現為車體振動或者聲頻的改變;發電機供給系統、潤呼系統及配合副磨損等的故障表現為潤滑機油成分和排氣成分的改變。

　　根據機械故障的特徵訊號的檢測可以確定機械故障的型別及故障部位。主要的機械故障特徵訊號包括幾何訊號，壓力訊號、電訊號及物質含量訊號。幾何訊號包括角度間歇、自由行程、工作行程及側滑量等;壓力訊號包括氣缸壓縮壓力、機油壓力、進氣管真空度及輪胎氣壓等;電訊號包括電壓、電流、頻率、相位、時域特性及頻域特性等;物質含量訊號包括機油粘度、金屬雜質含量、機油中清潔劑含量及排氣中特殊氣體的含量等。

　　機械故障特徵訊號的獲取是機械故障診斷的基礎。振動感測器是獲取振動訊號的主要部件，其原理是將機械振動訊號轉換成電訊號來表示振動引數***包括位移、速度及加速度等***。振動感測器包括電渦流式位移感測器、磁電式速度感測器及壓電式加速度感測器等。電磁感測器是獲取磨粒訊號的主要部件，其原理是利用金屬顆粒對磁場的擾動轉換為對應的電壓值，從而確定金屬顆粒的尺寸，還可以利用相位的變化確定顆粒是否帶電。熱電阻感測器和熱電偶感測器是溫度訊號獲取的主要部件，熱電偶的原理是不同材料的導體或者半導體構成閉合迴路，兩導體的溫差會使其產生電壓，從而將溫度訊號轉換為電訊號;熱電阻是利用金屬導體的電阻值隨溫度變化而變化的特徵。

　　機械故障特徵訊號的分析是機械故障診斷的關鍵。特徵訊號的分析包括訊號的預處理，時域分析及頻域分析等方法。訊號的預處理包括模擬訊號的濾波、A/D轉換及直流分量分離和數字訊號的異常值處理。模擬訊號濾波的目的是濾去噪聲，消除干擾訊號。時域分析法包括統計分析法、無量綱指標分析法、相關累積分析法及模型分析法等。頻域分析法包括傅立葉分析、倒譜分析及小波分析等。經過特徵訊號的分析後，最終對故障做出診斷。常用的診斷方法包括殘差分析法、距離分類法及邏輯判別法等。這幾種故障診斷的方法的原理是根據不同故障特徵確定一個對應的數學模型，然後通過觀測模型本身引數的變化來判定系統的工作狀態。

　　3 現代機械故障診斷儀

　　本文經過故障診斷原理的闡述，結合現代通訊技術、檢測技術及計算機處理技術等，提出了一種現代機械故障診斷儀的設計。

　　3.1 硬體設計

　　診斷儀硬體部分包括計算機、微機控制系統、通訊模組、按鍵顯示及檢測介面等。診斷儀處理系統採用嵌入式的設計方法。診斷儀和汽車ECU之間的通訊採用OBD—II通訊模組，其設計原理為通過電壓比較器來完成各匯流排協議與計算機之間的電平轉換。匯流排通訊採用CAN協議通訊，其特點主要體現在成本低、極高的匯流排利用率、具有可靠的錯誤處理和檢錯機制及傳輸距離長等。

　　3.2 軟體設計

　　根據檢測診斷任務的需要，軟體系統完成的任務包括基本的操作功能***鍵盤及顯示等***、故障診斷功能及資料傳輸。軟體系統主要包括主函式模組、通訊模組及診斷模組等。

　　主函式模組是軟體的核心，主要負責各子函式之間的呼叫和任務分配。通訊模組的主要任務是接收、識別及傳送訊號，包括收發函式和協議識別函式。收發函式由接收位元組函式、傳送位元組函式、接收命令函式及傳送命令函式四部分組成。協議識別函式的方法是傳送特定的校驗碼與讀取到的資訊進行比較，若相同，則認為找到該協議，若不同，則認為找不到該協議。診斷模組包括傳統的診斷模組和智慧模組。診斷模組由讀取故障碼函式、清楚故障碼函式、及讀取資料流函式組成。

　　4 汽車機械故障診斷技術的發展趨勢

　　隨著汽車功能和結構的複雜程度加大，自動化程度的提高，針對汽車機械故障診斷技術的要求也越來越高。診斷技術的發展主要體現在以下幾個方面：

　　***1***多功能化和人性化

　　車載自診斷系統和車外診斷儀的配合使用將越來越廣泛。車載自診斷可以及時地監視汽車的行駛情況並記錄故障資料，為汽車維修中心或安全部門提供汽車的實況資料，就像飛機的黑匣子一樣。車外診斷儀將日趨人性化，例如易於操作、攜帶方便及價格便宜等。

　　***2***診斷智慧化

　　診斷的智慧化的主要體現為現代人工智慧與診斷理論的結合。現代人工智慧包括神經網路和專家系統等。神經網路可以有效的組織和運用積累的經驗知識進行故障的診斷。目前神經網路應用於故障診斷的研究範例是BP神經網路在汽車故障中的應用。相對於神經網路，專家系統適合用於解決需要大量準也知識的問題。其實兩者的結合是未來人工智慧在故障診斷應用的發展方向。

　　***3***診斷資訊的網路化

　　診斷資訊的網路化可以實現各種車型故障資料的共享，維修人員不僅可以通過網路獲得這些資訊，而且可以網路平臺傳遞診斷資訊和維修經驗，提高維修效率。隨著無線通訊技術和電子技術的發展，遠端故障診斷將成為可能。

　　參考文獻：

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