基于自相关分析和EMD理论的齿轮故障诊断方法研究

发布时间：2017-05-02 21:00

  本文关键词：基于自相关分析和EMD理论的齿轮故障诊断方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在齿轮的故障诊断中，诸如齿面磨损，点蚀、齿根裂纹等故障，其信号中夹杂着大量的噪声，加上调制现象的存在，使得齿轮故障特诊难以被提取，难以诊断出故障，如果不及时处理将引发严重的后果。因此，，合理有效的诊断出齿轮的故障，可减少不必要的损失。 本文基于振动测试信号，综合应用时域分析、自相关函数、EMD理论、能量算子解调、功率谱分析等对齿轮故障特征进行深入研究，主要研究工作如下： 首先，本文对自相关降噪理论做了详细的论述，通过仿真信号对其降噪性能做了验证，结果表明其具有良好的降噪效果。 其次，用仿真信号对常用的解调方法进行研究分析，找出它们的局限性，将自相关分析、EMD、能量算解调结合，提出基于自相关分析和EMD分解的解调法，实现了对含噪声多分量调幅调频信号的准确解调；将EEMD、自相关分析和能量算解调结合，提出基于EEMD分解和自相关分析的解调法，实现了对含噪声多分量调幅调频信号的准确解调，通过仿真信号的分析表明了两种方法均能将调幅调频信号中的调制信息准确的解调出来，而且均有良好的抗噪性能。 然后，在前面的研究基础上，将时域分析、功率谱分析与基于自相关分析和EMD分解的解调法结合，实现对齿轮故障的类型、发生位置的诊断；将时域分析、功率谱分析与基于EEMD分解和自相关分析的解调法，实现对齿轮故障的类型、发生位置的诊断。 最后，通过相关设备分别测取了有齿轮磨损和齿轮齿根裂纹故障时的齿轮振动信号，通过对其分析，结果表明时域分析、功率谱分析、自相关分析、EMD理论及能量算子解调法的综合应用，能够有效而全面的对齿轮故障进行诊断。
【关键词】：自相关分析 EMD理论 解调分析 齿轮故障诊断方法
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH165.3
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-23
• 1.1 课题的研究背景9
• 1.2 齿轮故障诊断技术的研究现状与发展9-11
• 1.3 齿轮故障产生的机理11-15
• 1.3.1 齿轮失效的基本形式12-13
• 1.3.2 齿轮振动信号分析13-15
• 1.3.3 齿轮典型故障特征15
• 1.4 常见的齿轮故障诊断方法15-20
• 1.4.1 时域分析方法16
• 1.4.2 频谱分析方法16-17
• 1.4.3 时频域联合分析方法17-20
• 1.4.4 解调分析方法20
• 1.5 论文的研究思路和主要研究内容20-23
• 1.5.1 论文的研究思路20-21
• 1.5.2 论文主要研究内容21-23
• 2 调制信号的自相关分析23-30
• 2.1 调幅信号的自相关分析23-24
• 2.2 调频信号的自相关分析24-26
• 2.2.1 第一类 Bessel 函数基本知识24-25
• 2.2.2 调频信号的自相关分析25-26
• 2.3 调幅调频信号的自相关分析26-27
• 2.4 齿轮信号的自相关降噪27-29
• 2.4.1 齿轮信号的自相关降噪原理27
• 2.4.2 仿真信号分析27-29
• 2.5 小结29-30
• 3 调制信号的解调方法研究30-38
• 3.1 常用的解调方法30-35
• 3.1.1 广义解调方法30-31
• 3.1.2 Hilbert 变换解调方法31
• 3.1.3 能量算子解调法31-33
• 3.1.4 仿真分析33-35
• 3.2 自相关能量算子解调法35-37
• 3.2.1 自相关能量算子解调方法原理35
• 3.2.2 调频信号仿真分析35-36
• 3.2.3 调幅调频信号仿真分析36-37
• 3.3 本章小结37-38
• 4 多分量调幅调频信号的解调方法研究38-52
• 4.1 多分量调幅调频信号的自相关分析与测试38-42
• 4.1.1 多分量调幅调频信号的自相关分析38-39
• 4.1.2 多分量调幅调频信号的自相关处理仿真分析39-42
• 4.2 基于自相关分析的 EMD 包络解调方法42-46
• 4.2.1 EMD 分解算法的原理和步骤42-43
• 4.2.2 基于自相关分析的 EMD 包络解调原理43-45
• 4.2.3 仿真信号分析45-46
• 4.3 基于 EEMD 分解的自相关包络解调法46-50
• 4.3.1 EEMD 分解步骤47-48
• 4.3.2 EEMD 算法参数设置分析48
• 4.3.3 基于 EEMD 分解的自相关包络解调原理48-49
• 4.3.4 仿真信号分析49-50
• 4.4 本章小结50-52
• 5 齿轮故障诊断方法的研究及其应用52-66
• 5.1 基于自相关分析和 EMD 的齿轮故障诊断方法52-60
• 5.1.1 基于自相关分析和 EMD 的齿轮故障诊断方法原理52-53
• 5.1.2 基于自相关分析和 EMD 的齿轮故障诊断方法的应用53-60
• 5.2 基于 EEMD 和自相关分析的齿轮故障诊断方法60-65
• 5.2.1 基于 EEMD 和自相关分析的齿轮故障诊断方法原理60-61
• 5.2.2 基于 EEMD 和自相关分析的齿轮故障诊断方法的应用61-65
• 5.3 两种故障诊断方法比较65
• 5.4 本章小结65-66
• 总结66-67
• 参考文献67-70
• 附录A 基于自相关分析和 EMD 的齿轮故障诊断方法主要程序70-72
• 附录B 基于 EEMD 和自相关分析的齿轮故障诊断方法主要程序72-74
• 在学研究成果74-75
• 致谢75

【参考文献】

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本文编号：341648