行星齿轮箱齿轮局部故障的特征提取方法研究

发布时间：2023-03-22 18:07

　　行星齿轮箱作为动力传动系统的关键部件,被广泛应用于军事、工业、生活等众多领域,与此同时,由其故障发生所引起的损失也不计其数,所以对行星齿轮箱进行故障诊断研究具有重要意义。其中特征提取是故障诊断技术的关键环节,为了从复杂的非平稳、非线性信号中有效地提取冲击故障的特征信息,本文提出了一种改进动态时间规整与改进经验小波变换相结合的特征提取方法。本文主要研究内容如下:(1)根据行星齿轮箱的两个特点(多对齿轮同时啮合引起的振动相互叠加,各啮合点与加速度传感器之间的传递路径呈现周期性的变化),列出行星齿轮箱齿轮局部故障振动信号模型,通过此模型和行星齿轮箱实验数据模拟正常信号和故障信号。(2)首先通过动态时间规整方法对测试信号和参考信号进行规整对齐,然后通过重采样方法恢复原始信号长度,从而获得残差向量信号,突出故障特征信息。由于标准的动态时间规整方法计算效率低,规整之后的残差向量信号易出现奇异性和无法实现自然对齐等问题,为此,本文提出了改进方法:通过数据抽象和窗口约束相结合的方法来提高标准动态时间规整方法的算法效率;通过两个时域信号的导数和互相关系数来修正累积距离公式。(3)为了进一步对振动信号进行...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 本课题的研究目的及意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 行星齿轮箱动力学建模研究现状
        1.3.2 传统故障特征提取方法研究现状
        1.3.3 动态时间规整研究现状
        1.3.4 经验小波变换研究现状
    1.4 本课题的主要研究内容和结构安排
        1.4.1 课题的主要研究内容及思路
        1.4.2 论文结构安排
第二章 行星齿轮箱的齿轮局部故障机理研究
    2.1 行星齿轮箱的结构特征和常见的齿轮局部故障
        2.1.1 行星齿轮箱的结构特征
        2.1.2 齿轮局部故障类型
    2.2 齿轮健康和故障振动信号模型及其频谱特征
        2.2.1 啮合点处振动信号模型
        2.2.2 健康齿轮振动信号模型
        2.2.3 行星轮局部故障振动信号模型及其频谱特征
        2.2.4 太阳轮局部故障振动信号模型及其频谱特征
        2.2.5 齿圈局部故障振动信号模型及其频谱特征
    2.3 齿轮局部故障特征频率
        2.3.1 太阳轮局部故障特征频率
        2.3.2 行星轮局部故障特征频率
        2.3.3 齿圈局部故障特征频率
    2.4 本章小结
第三章 基于改进动态时间规整的齿轮局部故障特征提取方法
    3.1 动态时间规整理论研究
    3.2 改进动态时间规整理论研究
        3.2.1 约束动态时间规整
        3.2.2 快速动态时间规整
        3.2.3 导数动态时间规整
        3.2.4 改进动态时间规整
    3.3 行星齿轮箱齿轮局部故障仿真分析
        3.3.1 建立齿轮正常和故障仿真信号
        3.3.2 基于改进动态时间规整的特征提取方法应用
        3.3.3 齿轮局部故障包络谱特征验证方法
    3.4 本章小结
第四章 基于改进经验小波变换的齿轮局部故障特征提取方法
    4.1 经验模态分解理论研究
    4.2 改进经验小波变换理论研究
        4.2.1 经验小波变换
        4.2.2 改进经验小波变换
        4.2.3 仿真结果对比
    4.3 基于改进经验小波变换的特征提取方法应用
    4.4 本章小结
第五章 基于IDTW和IEWT的特征提取方法和实验验证
    5.1 故障诊断方法设计
        5.1.1 整体诊断方法设计流程
        5.1.2 第一次特征提取设计流程
        5.1.3 第二次特征提取设计流程
    5.2 故障诊断实验分析
        5.2.1 实验设备
        5.2.2 行星轮局部故障
        5.2.3 太阳轮局部故障
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 进一步研究与展望
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢



本文编号：3767339