基于现代信号处理方法的齿轮系状态监测软件研究与开发

发布时间：2020-09-21 16:06

　　研究并运用齿轮系典型现代信号处理方法,以面向对象的程序设计语言和关系型数据库为工具,针对行星轮系故障类型的典型性和多样性,建立具有时变啮合刚度的行星齿轮系统故障动力学模型,对行星齿轮系统故障动力学模型进行求解和仿真,以断裂故障为分析重点得到了行星轮断齿时系统的频谱响应特性,并以参数的变化表示故障的程度,建立行星轮系故障特征库及信号处理方法数据库,研究开发了一套行星轮系健康状态监测及故障诊断的软件。运用行星齿轮箱故障诊断实验台对所设计软件进行试验测试,通过仿真分析和试验信号的对比,说明了所建模型相对准确以及软件可用且准确。本课题所做的工作主要包括以下几个方面:(1)论述了旋转机械中齿轮系故障信号监测中存在的问题,并引出了研究和开发齿轮系故障信号监测软件的重要意义。(2)研究了齿轮系信号处理时所用到的信号处理方法,对本论文所涉及到的六种信号处理方法的原理、实现流程图进行了详细的研究分析和说明。(3)建立了行星轮系动力学模型,动力学模型考虑因素相对全面,考虑了齿侧间隙、齿轮副啮合综合误差等因素,在考虑全面因素基础上建立了基于振动理论的行星齿轮系统动力学模型。(4)推导了行星轮断齿故障下齿轮副的时变啮合刚度表达式,并对所建模型仿真分析,得到了行星轮断齿时系统的频谱响应特性。(5)开发了齿轮系状态监测与故障诊断软件,实现了数据的动态采集和动态处理,针对处理结果进行动态故障诊断,并给出故障的解决方案。(6)用行星齿轮箱故障诊断试验台实验设备进行实验,将模型仿真分析结果与软件试验结果进行对比,验证了所建立故障动力学模型的准确性,为齿轮系健康状态监测与故障诊断提供了强有力的理论支撑。
【学位单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH132.41
【部分图文】：

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西安建筑科技大学硕士学位论文23图 3.1 理想齿轮状态的齿轮功率谱图3.1.2 齿轮轴非平行状态实际工作中，不论安装水平高低，多多少少都会出现不同轴的现象，只要在我们齿轮传动中能接受的范围内都是允许的，其轴非平行状态的齿轮结构如图 3.2所示。从图 3.2 中可以看出，两齿轮轴不平行，啮合带宽度减小，会影响齿轮的正常运转， ()mrf f和 ()mrf f分别布局在mf 的左右，所以，可以近似认为，其时域波形也正常，功率谱图保持正常趋势，其功率谱图如 3.3 所示。图 3.2 非平行状态齿轮轴结构图图 3.3 非平行状态齿轮的功率谱图3.1.3 偏心齿轮状态轴心不在齿轮中心的一对齿轮传动，在传动过程中，表现为应力过于集中。时域的波形以幅值为的 0 线对称呈现出正（余）弦分布，如图 3.4（a）。其功率谱图呈现出以旋转频率rf 和啮合频率mf 的阶梯分布，旋转频率rf 大于啮合频率mf ，如图 3.4（b）。图 3.4（a）齿轮偏心状态时域波形图图 3.4（b）齿轮偏心状态?

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图 3.2 非平行状态齿轮轴结构图图 3.3 非平行状态齿轮的功率谱图.3 偏心齿轮状态轴心不在齿轮中心的一对齿轮传动，在传动过程中，表现为应力过于集中

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【参考文献】