基于振动信号传播路径的齿轮箱振源检测系统研究

发布时间：2017-03-31 10:12

  本文关键词：基于振动信号传播路径的齿轮箱振源检测系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：齿轮箱作为一种重要的传动设备在现代工业中有着非常广泛的运用，故障源信号的准确识别对于齿轮箱的故障诊断具有非常重要的理论意义和实用价值。本论文结合国家自然科学基金项目（项目批准号：50905050），开展了基于振动信号传播路径的齿轮箱振源检测系统研究。论文在分析齿轮箱系统振动源机理，源识别方法以及传递函数的基础上，研究了基于齿轮箱的传播路径的机械振动信号在同种相和不同种相中的衰减变化情况，并进行了理论仿真和试验验证。最后，在前面理论试验研究的基础上开发了相应的振源检测系统，并进行了实际应用验证。论文的主要研究内容和章节安排如下： 第一章论述了齿轮箱故障诊断在设备故障诊断中的意义，概述故障诊断研究的多学科交叉发展历程，分析了现有故障诊断理论方法的不足之处，，提出基于振动信号传播路径的源信号检测新架构。通过对比国内外的研究现状，分析齿轮箱振动信号处理方法，对常见的时域分析方法，频域分析方法以及时频分析方法进行综合比较分析；综合分析了基于信号传播路径的故障诊断的可行性以及本课题的研究意义。最后给出了本文的研究技术路线以及总体结构。 第二章分析了齿轮箱发生故障的主要形式及其故障特征，对齿轮箱中零部件的振动机理进行分析，建立局部结构和整体机械系统的动力学模型建模；对齿轮箱中源参数进行了理论建模，通过分析源参数和响应的关系，基于信号传播路径提出合适的振源识别方法。分析了振动信号在齿轮箱中传递路径及其对信号传递的影响，从传递函数的角度分析振动信号在齿轮箱中变化情况，并提出了一种基于锤击法的传递函数的测量方法。 第三章以齿轮箱为研究对象，分析了机械波在同种介质中传播特性，进行动力学仿真。通过理论建模和ANSYS Workbench以及MATLAB等仿真软件对机械波在均匀杆、锥形杆及旋转轴中的传播变化情况进行深入分析。 第四章以齿轮箱为研究对象，分析了机械波在不同种介质中传播特性。通过综合比较，选用合适的理论模型对机械波通过齿轮箱中固液相及固气相面时的衰减变化情况进行了深入分析。 第五章在前面理论研究成果的基础上构建了合适的试验系统，通过构建可控振动源系统综合分析了振动信号在齿轮箱的传播路径中的衰减变化情况，对不同传播路径对故障源信号的敏感性进行试验研究，并最终构建基于信号传播路径的齿轮箱中源信号识别系统。 第六章对本文的主要工作进行了回顾与总结，提出了论文研究的不足以及改进方法并为下一步工作提出了一些初步的设想。
【关键词】：齿轮箱 振源 振动机理 传播路径 动力学仿真 试验系统
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.4;TH165.3
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目录9-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 引言12
• 1.2 课题研究背景及意义12
• 1.2.1 课题来源12
• 1.2.2 课题研究意义12
• 1.3 齿轮箱故障诊断在设备故障诊断中的意义12-13
• 1.4 国内外研究概述13-18
• 1.4.1 故障信息处理方法的研究13-17
• 1.4.2 齿轮箱诊断系统研究17-18
• 1.5 课题研究的主要内容18-20
• 1.5.1 本文研究技术路线18
• 1.5.2 本文的总体结构18-20
• 第二章 齿轮箱故障源识别及传递函数研究20-34
• 2.1 齿轮箱的主要故障形式20
• 2.2 齿轮箱振动机理分析20-25
• 2.2.1 齿轮振动机理21-23
• 2.2.2 轴承振动机理23-24
• 2.2.3 轴的振动机理24-25
• 2.2.4 箱体振动机理25
• 2.3 齿轮箱的源特性及识别25-27
• 2.3.1 源参数描述25
• 2.3.2 源参数与响应25-26
• 2.3.3 基于信号传播路径的振源识别26-27
• 2.4 振动信号的传播路径及其影响27-29
• 2.4.1 振动信号在齿轮箱中的传递路径28
• 2.4.2 传递路径的影响28-29
• 2.5 传递函数分析29-33
• 2.5.1 传递函数概述29-30
• 2.5.2 基于锤击法的传递函数测量30-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第三章 机械振动波在轴中的传播特性研究34-63
• 3.1 基于传播路径的模型仿真简介34-35
• 3.1.1 基于 ANSYS Workbench 的有限元仿真简介34
• 3.1.2 稳态动力学分析34-35
• 3.1.3 瞬态动力学分析35
• 3.2 波在均匀杆体中的传播特性分析35-44
• 3.2.1 机械波的产生和传播35-36
• 3.2.2 波动方程36-39
• 3.2.3 杆的单元位移函数39-41
• 3.2.4 仿真分析41-44
• 3.3 波在锥形杆中的传播特性分析44-48
• 3.3.1 传播特性分析44-46
• 3.3.2 仿真分析46-48
• 3.4 波在旋转轴中的传播特性分析48-62
• 3.4.1 齿轮箱中轴零部件的分析48-50
• 3.4.2 转子在支承上的振动分析50-53
• 3.4.3 基于连续质量齿轮轴的波特性及传递分析53-56
• 3.4.4 运动方程56-58
• 3.4.5 传递矩阵58-59
• 3.4.6 仿真分析59-62
• 3.5 本章小结62-63
• 第四章 齿轮箱运动副的机械振动波传播特性分析63-68
• 4.1 信号在齿轮箱间隙运动副中的传递研究63-64
• 4.2 信号在齿轮箱中固液相的传递研究64-67
• 4.2.1 信号在轴——油膜——轴承系统中的传播分析64-67
• 4.2.2 在轴——油膜——轴承系统中的振动能量分析67
• 4.3 本章小结67-68
• 第五章 基于信号传递路径的振源检测系统研究68-86
• 5.1 基于 Lab view 的虚拟仪器简介68-70
• 5.1.1 虚拟仪器的概念及组成68-69
• 5.1.2 LabVIEW 开发环境简介69-70
• 5.2 数据测控系统简介70-72
• 5.2.1 数据采集卡系统及配置70-71
• 5.2.2 DAQPilot 软件简介71-72
• 5.2.3 传感器和信号调理器配置72
• 5.3 可控振动源研究72-76
• 5.4 基于信号传递路径的均匀杆试验76-78
• 5.5 基于信号传递路径的锥形杆试验78-79
• 5.6 不同传递介质间的信号传递试验研究79-81
• 5.6.1 无油膜的轴承间隙试验79-80
• 5.6.2 有油膜的轴承间隙试验80-81
• 5.7 基于信号衰减原理的源信号识别试验81-85
• 5.7.1 齿轮箱中源识别试验系统布局81-83
• 5.7.2 检测系统应用83-85
• 5.8 本章小结85-86
• 第六章 总结与展望86-88
• 6.1 总结86
• 6.2 展望86-88
• 致谢88-89
• 参考文献89-93
• 附录93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 董永香,黄晨光,段祝平;多层介质对应力波传播特性影响分析[J];高压物理学报;2005年01期

2 牛雪梅;李敏;熊晓燕;;两种传递路径不同振动信号的特征分析[J];中北大学学报(自然科学版);2012年03期

3 蒋宇;李志雄;;齿轮箱振动源信号分离与故障诊断研究[J];湖北工业大学学报;2011年04期

4 ;Fault feature enhancement of gearbox in combined machining center by using adaptive cascade stochastic resonance[J];Science China(Technological Sciences);2011年12期

5 林巨广;王心凯;张景亮;孔祥伟;;变速箱在线试验台技术研究应用[J];机械工程师;2011年05期

6 陈仲生,杨拥民,沈国际;独立分量分析在直升机齿轮箱故障早期诊断中的应用[J];机械科学与技术;2004年04期

7 吴军彪,陈进,伍星;基于盲源分离技术的故障特征信号分离方法[J];机械强度;2002年04期

8 杨世锡,焦卫东,吴昭同;独立分量分析基网络应用于旋转机械故障特征抽取与分类[J];机械工程学报;2004年03期

9 梁霖;徐光华;;基于自适应复平移Morlet小波的轴承包络解调分析方法[J];机械工程学报;2006年10期

10 陈果;;转子—滚动轴承—机匣耦合系统的不平衡/松动耦合故障非线性动力学[J];机械工程学报;2008年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 叶红仙;机械系统振动源的盲分离方法研究[D];浙江大学;2008年

  本文关键词：基于振动信号传播路径的齿轮箱振源检测系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：279473