论文总字数：24284字

摘 要

航空发动机是一种非常复杂的大型机械，是用来为飞机提供动力的。齿轮箱是机械传动中广泛应用的重要部件，主要用于加速减速作用。飞机发动机齿轮箱的成本高，维修困难，因此利用虚拟仪器来搭建一套飞机发动机齿轮箱的测试系统。分析了飞机发动机齿轮箱的故障产生的原因和检测原理，完成了测试系统设计，硬件选型和软件开发，最后对各信号进行模拟仿真来检验软件的数据显示与后处理的功能。具体工作如下：

1.系统地调研了齿轮箱的国内外研究进展和各大型公司的生产状况，以及齿轮箱通常出现的故障，一般有点蚀、胶合、磨损等。随后提出了总体研究内容和技术路线。

2.测试系统方案论证。分析了系统的设计要求。根据齿轮箱试验国家标准得出以温度、扭矩、噪音等参数作为被测量。从集成度、便携性和使用方便等角度考虑，最终确定采用基于工控机 PCI-express内总线。另外选择了LabVIEW 作为软件的开发平台。

3.对传感器等硬件进行了选型，根据方案论证中的要求选择了系统要求的数采卡类型和工控机类型；并设计了测试系统的结构简图与电路图。

4.对软件的功能进行了分析，设计了软件的界面，利用LabVIEW软件设计了一套测试软件，可以完成对数据的采集与报警等工作。

关键词：发动机齿轮箱、测试系统、LabVIEW

ABSTRACT

The aero engine is a very complex large machine that is used to power an aircraft. The gear box is an important part widely used in mechanical transmission, mainly used for acceleration and deceleration. The cost of aircraft engine gearboxes is high, and maintenance is difficult. Therefore, a virtual instrument is used to build a test system for aircraft engine gearboxes. The causes and detection principles of aircraft engine gearbox failures are analyzed, the test system design, hardware selection and software development are completed, and finally each signal is simulated to verify the software's data display and post-processing functions. The specific work is as follows:

1. Systematically investigated the research progress of gearboxes at home and the production station of major companies, as well as the usual failures of gearboxes, which are generally eroded, glued and worn. Subsequently, the overall research content and technical route were proposed.

2. Test system scheme demonstration. The design requirements of the system are analyzed. According to the national standard of gearbox test, for example ,temperature, torque, noise and so on are measured. From the perspective of integration, portability and ease of use, it was finally decided to use an industrial bus PCI-express internal bus. In addition, LabVIEW is a perfect platform for programming.

3. The hardware such as the sensor is selected.Additionally the type of data renenbered card and the type of PC are required by the system are selected according to the requirements in the scheme demonstration;

4. Analyzed the functions of the software, then the interface of the software was designed, and designed a set of test software using LabVIEW software, which can complete the work of data collection and alarm.

Key words：engine gearbox、test system、LabVIEW

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 课题意义 1

1.2 发动机齿轮箱国内外研究现状 1

1.3 研究内容及技术路线 2

1.4 小结 3

第二章 飞机发动机齿轮箱试验台测试系统设计方案论证 4

2.1 系统要求分析 4

2.2 测试系统设计原理 5

2.2.1 被测量简析 6

2.2.2 信号调理简析 6

2.2.3 总线方式 7

2.2.4 CPU选择 7

2.3 采集方案的确定 9

2.4 软件平台的确定 9

2.4.1 虚拟仪器介绍 9

2.4.2 LabVIEW概述 11

2.5 本章小结 11

第三章 飞机发动机齿轮箱试验台测试系统硬件设计 12

3.1 传感器选型 12

3.1.1 温度传感器的选型 14

3.1.2 压力传感器的选型 17

3.1.3 转速传感器的选型 19

3.1.4 噪声传感器的选型 22

3.1.5 扭矩传感器的选型 24

3.1.6 加速度传感器的选型 27

3.2 数据采集设备选型（需求） 29

3.3 工控机选型 32

3.4 飞机发动机齿轮箱试验台测试系统结构简图 32

3.5 传感器布置 33

3.6 测试系统电路图设计 33

3.7 本章小结 35

第四章 飞机发动机齿轮箱试验台测试系统软件设计 36

4.1 软件功能分析 36

4.2 软件界面设计 36

4.3软件编制过程 37

4.3.1 建立VI程序 37

4.3.2 显示采集信号的波形 37

4.3.3 采集信号的滤波处理 38

4.3.4 保存采集信号的数据 38

4.3.5 添加报警提示功能 39

4.4 软件使用说明 39

4.5 本章小结 40

第五章 经济性分析 41

第六章 总结和展望 43

参考文献 44

致谢 47

第一章 绪论

1.1 课题意义

航空发动机（aero-engine）非常复杂，它被广泛运用于各种大小型飞机，它就像是人的心脏一样。发动机是为飞机提供动力的，其重要性不言而喻。因此飞机的发展上限取决于其发动机的发展情况。

进入21世纪，飞机发动机的发展达到了一个新的高度，不过世界上能够生产航空发动机的国家或企业寥寥无几，由此可见发动机仍然是一个热门的领域。发动机的发展为飞机的发展带来了无限可能性，例如说各种无人机先后面世，同时发动机的发展也为其他领域的大型机械设备的运行提供了可能。

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