基于变尺度复合解调技术的齿轮传动系统轴裂纹故障特征提取方法研究

发布时间：2024-02-21 06:09

　　齿轮传动系统由于具有瞬时传动比大且恒定、功率密度大、效率高、可靠性高和寿命长等优点,被广泛应用于车辆、石油设备、船舶、机床和航空航天等机械装备中。而齿轮传动系统长期工作在高温、高湿和高速重载等条件下,齿轮传动系统容易出现齿面胶合、点蚀、剥落和裂纹等故障,进而造成经济损失甚至引发重大事故。因此如果能对机械设备运行状态进行实时监测,对尚处于萌芽及发展阶段的设备故障进行特征辨别,解明故障机理,掌握演变规律,及时采取有效措施,不仅能够最大限度地减少停机时间,且能够避免发生重大事故,对机械设备的安全、高效运行和减小经济损失具有非常重要的意义。本文针对轴裂纹的故障诊断问题,采用理论分析、动力学建模和实验验证的方法,分析了裂纹扩展和工况变化对振动特性的影响规律,提出了基于VMD和CWT的变尺度复合解调方法,搭建实验台验证了动力学模型的正确性、振动特性演变规律的正确性和变尺度复合解调方法的优越性和有效性。论文主要开展了以下研究:分析了轴裂纹对齿轮传动系统造成的幅值调制和相位调制机理,建立了耦合轴裂纹的齿轮传动系统集中质量模型,利用所建立的齿轮传动系统动力学模型仿真了耦合轴裂纹的齿轮传动系统的动力学响应...

【文章页数】：108 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 课题来源、研究背景及意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究背景及意义
    1.2 齿轮传动系统故障诊断方法国内外研究现状
        1.2.1 齿轮传动系统故障机理研究现状
        1.2.2 基于振动信号的齿轮传动系统故障诊断研究现状
    1.3 课题主要研究内容
2 耦合轴裂纹故障的齿轮传动系统动力学建模及分析
    2.1 引言
    2.2 耦合轴裂纹故障的齿轮传动系统动力学模型
    2.3 倾斜轴裂纹刚度计算模型
    2.4 外啮合齿轮副刚度计算模型
        2.4.1 理想啮合状态下的轮齿刚度计算模型
        2.4.2 考虑线外啮合的轮齿刚度计算模型
    2.5 含轴裂纹的齿轮传动系统的仿真结果及分析
        2.5.1 轴裂纹刚度计算结果及分析
        2.5.2 齿轮刚度计算结果及分析
        2.5.3 耦合轴裂纹的齿轮系统动力学响应结果及分析
    2.6 本章小结
3 耦合轴裂纹故障的齿轮传动系统振动特征分析
    3.1 引言
    3.2 轴裂纹参数对振动特征的影响分析
        3.2.1轴裂纹深度对振动特征的影响分析
        3.2.2 轴裂纹倾斜角对振动特征的影响分析
        3.2.3 轴裂纹位置对振动特征的影响分析
    3.3 齿轮传动系统运转参数对轴裂纹振动特征的影响分析
        3.3.1 转速对轴裂纹振动特征的影响分析
        3.3.2 载荷对轴裂纹振动特征的影响分析
    3.4 本章小结
4 变尺度复合解调技术及轴裂纹故障特征提取
    4.1 引言
    4.2 变尺度复合解调算法
        4.2.1 VMD方法
        4.2.2 连续小波变换
        4.2.3 基于VMD和CWT的变尺度复合解调算法
    4.3 基于变尺度复合解调技术的仿真信号分析
    4.4 本章小结
5 实验验证
    5.1 引言
    5.2 实验系统及实验条件
        5.2.1 齿轮箱实验台架
        5.2.2 信号采集系统
        5.2.3 测点布置
        5.2.4 试验工况
    5.3 实验验证
        5.3.1 振动加速度信号故障特征提取实验验证
        5.3.2 振动特征演变规律实验验证
        5.3.3 故障特征提取实验验证
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录
    A.作者在攻读学位期间发表的论文集专著目录
    B.作者在攻读学位期间取得的科研成果目录
    C.作者在攻读学位期间参与的科研项目目录



本文编号：3905150