基于台架耐久试验的变速器早期失效诊断及软件实现

发布时间：2020-08-03 07:55

【摘要】：为保证变速器的出厂质量,在变速器开发过程中,生产厂商会进行大量的试验以确保变速器出厂时满足相关要求,在变速器开发过程进行中的变速器台架耐久试验是验证变速器使用寿命和找出变速器设计薄环节的重要手段。变速器台架耐久试验试验周期较长,试验过程中如果不能及时发现变速器故障,随着试验的进行,变速器故障蔓延,最终造成变速器内部零件大面积损坏,甚至引起台架的损坏。如果能在变速器发生故障的早期准确识别变速器故障,就可以避免故障的蔓延并准确的定位故障源,为研发工程师提供更多的有用信息和更确凿的试验数据,从而能对症下药的对产品进行改进,提高产品性能。因此,在变速器台架耐久实验中,对变速器进行早期失效诊断是非常有必要的。本文以台架耐久试验中的变速器为对象,对变速器的早期失效诊断方法进行研究。首先,本文分析了变速器常见的失效形式和振动信号特征;其次,根据现场采集的振动信号易被噪声干扰的特点采用了基于自适应结构元素的广义形态滤波器对振动信号进行滤波预处理,同时利用数学形态学滤波器推导的改进差值滤波器可用于滚动轴承的故障识别;再次,早期失效诊断过程中为减少因状态参数变化对分析结果产生的影响,结合耐久试验工况将转速、扭矩、油温和传动比进行区间划分,实现分区间诊断;然后,为快速直观的识别出变速器的早期故障,在阶次分析理论基础上,提出了用于衡量变速器运行状态的特征参数——阶次趋势指标,将弯曲应力值代入齿轮弯曲疲劳S-N曲线得到其对应的疲劳寿命,由Miner法则得出齿轮的损伤率,分析给出了阶次趋势指标的判断限值,并利用ARIMA时序预测模型对阶次趋势指标的变化进行预测,以实现对试验中的变速器进行状态趋势预测;最后,结合理论研究成果利用C#编程语言和SQL Server数据库开发出一套适用于变速器台架耐久试验的变速器早期失效诊断系统。作者将开发的早期失效诊断系统用于重庆理工大学教育部重点实验室耐久试验台上,对处于耐久试验中的变速器进行状态监控和故障诊断。试验过程中,所开发的早期失效诊断系统能准确识别出变速器的故障,证明了本课题所提理论和方法的可行性。
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.212

【参考文献】