機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)450齒輪箱故障診斷實(shí)驗(yàn)研究畢業(yè)設(shè)計(jì)

摘要齒輪箱是機(jī)械設(shè)備中廣泛使用的重要部件，它的損傷和失效常常導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)或整機(jī)的故障，從而導(dǎo)致重大安全事故。因此，作為動(dòng)力傳遞核心的齒輪箱裝置的故障診斷受到了越來(lái)越多的重視。而研究表明，齒輪箱故障的60%是由齒輪本體失效造成的，基于此，本文對(duì)齒輪故障的類型和形成原因，齒輪箱的振動(dòng)機(jī)理、振動(dòng)模型、齒輪箱故障信號(hào)所表現(xiàn)出的振動(dòng)特征進(jìn)行了研究，還對(duì)齒輪箱的故障診斷方法進(jìn)行了歸納總結(jié)，并將所研究的診斷方法應(yīng)用于齒輪箱故障診斷試驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)正常齒輪、斷齒齒輪時(shí)域波形、頻譜特征研究證明了不管齒輪是否有故障存在，其頻譜中都會(huì)有嚙合頻率存在。同時(shí)通過(guò)對(duì)斷齒故障齒輪的濾波、解調(diào)和功率譜分析驗(yàn)證了斷齒齒輪的頻譜特征為嚙合頻率及其諧頻周圍形成以軸的旋轉(zhuǎn)頻率為調(diào)制頻率的邊頻帶。關(guān)鍵詞：齒輪箱故障診斷振動(dòng)機(jī)理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證AbstractThegearboxisanunportantpartinthemechanicaldevicewhichhasthewidespreaduse.Itsdamageandfaultalwayscausethetiansmissionsystemorthecompletemachinetobreakdown.andthusasignificantmcidentwilloccurthatisfarfiomsafety.Therefore,thefailurediagnosisofthegearboxwhichisthecoreofthepowertransmissioashasbeenmoreandmorevaluesd?Whafsmore,studiesmdicatedthat60%ofthegearbox，sfailureisexpiredbythegearitself.Basedonwhatwassaidabove,tlusailicleismauilyaboutthetypesandthelesonsofthegearbox'sfailure,thevibrationchaiacteiisticandvibrationmodelofthegearbox,theactofthesigalwluchcomesoutofthevibrationwhenthereisfaultinagearbox,andalsothesununaiyofthediagnosismethod?Atlast,expenmenthasbeenconductedonthehealthgear、thecluppedgearandthemissedatooth-gear.Thenappliedthetheaiythatisstudiedabovetothedatapiocessiiig?Theresultshowsthatnomatterwhetherthereisfaultonthegear,themeshingfrequencyalwaysexists?Meanwlule,byusingfilter>demodulation2222andpowerspectmmtotheanalysisofthenussedtooth-geai;wecanalsoseethattheside-bandfiequenciesexistsaroundthemeshingfiequencyanditsmultiplefrequencies?Kevword:GearboxFaultdetectionThemechamsmofvibrationExperiment目錄目錄目錄目錄目錄目錄II目錄TOC\o"1-5"\h\z第一章緒論11.1課題研究背景及意義11.1.1齒輪故障診斷技術(shù)概述齒輪故障診斷技術(shù)的分類：11.1.2齒輪箱故障診斷的意義[6][7][弘51.1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)：71.2本文主要研究工作81.2.1理論研究81.2.2實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證81.3本章小結(jié)8第二章齒輪箱故障形式及原因分析92.1齒輪主要出現(xiàn)的故障及原因和表現(xiàn)92.1.1齒輪常見(jiàn)故障形式分類92.1.2齒輪常見(jiàn)的損傷故障及原因102.2軸的故障122.2.1軸的失效的形式122.2軸失效對(duì)其他零部件的影響133滾動(dòng)軸承的失效132.4本章小結(jié)14第三章齒輪箱振動(dòng)機(jī)理分析153.1齒輪的簡(jiǎn)化振動(dòng)模型152齒輪振動(dòng)的產(chǎn)生173.2.1齒輪的嚙合剛度173.2.2齒輪的振動(dòng)的產(chǎn)生和振動(dòng)類型173.3齒輪箱振動(dòng)機(jī)理183.4本章小結(jié)19第四章齒輪振動(dòng)信號(hào)的特征204.1振動(dòng)信號(hào)的調(diào)幅、調(diào)頻現(xiàn)象204.1.1幅值調(diào)制204.1.2頻率調(diào)制224.1.3相位調(diào)制234.2齒輪振動(dòng)中的其他成分244.2.1隱含譜線244.2.2附加脈沖244.2.3交叉調(diào)制成分254.3齒輪典型故障的振動(dòng)信號(hào)特征254.3.1正常齒輪的時(shí)域和頻域特征254.3.2故障情況下振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域特征與頻域特征264.4本章小結(jié)33第五章齒輪箱故障振動(dòng)信號(hào)分析方法345.1時(shí)域分析355丄1時(shí)域指標(biāo)分析355.1.2時(shí)域波形幅值調(diào)制分析355.1.3.相關(guān)分析365.2頻域分析365.2.1傅立葉(傅里葉)變化37522離散傅里葉變換(DFT)和快速傅里葉變換(FFT)37523典型的頻譜分析法395.3解調(diào)分析法405.3.1希爾伯特變換(Hilbert)的基本思想405.3.2廣義檢波濾波、共振解調(diào)方法的思想435.4本章小結(jié)44第六章齒輪箱故障信號(hào)實(shí)驗(yàn)研究456.1實(shí)驗(yàn)條件456丄1實(shí)驗(yàn)裝置參數(shù)456.1.2實(shí)驗(yàn)裝置布局456.1.3齒輪箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)476.1.3實(shí)驗(yàn)傳動(dòng)參數(shù)486.2齒輪箱故障實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件506.2.1齒輪箱故障診斷實(shí)驗(yàn)506.2.2結(jié)果分析546.3本章小結(jié)70hihihihi第七章總結(jié)和展望717.1本文的主要工作和結(jié)論717.2不足與展望72參考文獻(xiàn)73致謝75吉林大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文吉林大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文第一章緒論第一章緒論#參考文獻(xiàn)［1］高明。水輪發(fā)電機(jī)組故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)及故障診斷技術(shù)研究：［碩士學(xué)位論文］。魏達(dá)：吉林人學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，2005。［2］粱鋒。通用性齒輪箱狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的研究：［碩士學(xué)位論文］。廖振方：重慶大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，2004o［3］馬祥。小型變速箱檢測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究：［碩士學(xué)位論文］。李琦：西安理工大學(xué)控制理論與控制工程學(xué)科，2003o15-21.［4］黃偉力，黃偉健，王飛，等。機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)。礦山機(jī)械，2005,33(l)o［5］周輝。齒輪故障的特征提取與模式識(shí)別技術(shù)研究。［碩士學(xué)位論文］。郝偉：鄭州人學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)，2005o［6］項(xiàng)文娟。齒輪箱故障源信號(hào)分析方法及系統(tǒng)研究。［碩士學(xué)位論文］。楊世錫：浙江大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院，2007o［7］黃文虎，夏松波，劉瑞巖。設(shè)備故障診斷原理、技術(shù)及應(yīng)用。北京：科學(xué)出版社，1996.8ol-118o［8］丁康，李巍華，朱小勇。齒輪及齒輪箱故障診斷實(shí)用技術(shù)。北京：機(jī)械工業(yè)岀版社,2005.5。［刃韓振南。齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷方法的研究。［博士學(xué)位論文］。熊詩(shī)波：太原理工大學(xué)機(jī)械電子工程，2003。［10］朱元佳。汽車變速箱在線快速故障診斷技術(shù)研究。［碩士學(xué)位論文］。萬(wàn)德安：同濟(jì)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院。2007。［11］陳進(jìn)。齒輪和滾動(dòng)軸承的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷。［碩士學(xué)位論文］。廖明夫：西北工業(yè)大學(xué)航空宇航推進(jìn)理論與工程。2006。［12］陳剛。齒輪和滾動(dòng)軸承的振動(dòng)診斷。［碩士學(xué)位論文］。廖明夫：西北工業(yè)大學(xué)航空宇航推進(jìn)理論與工程。2007o［13］張森林。齒輪傳動(dòng)的故障形成原因及其振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷的探討。農(nóng)機(jī)使用與維修,2007,lo［14］李潤(rùn)方，王建軍。齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)。北京:科學(xué)出版社，1996［15］陳進(jìn)。機(jī)械設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷。上海：上海交通人學(xué)出版社。1996。［16南捷，張瑞林。旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷機(jī)理及診斷技術(shù)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997。［17］網(wǎng)絡(luò)作者，齒輪的振動(dòng)機(jī)理。/bencandv-62-5975-l.htm。K.SJardme,Andrew?DarningLin,andDraganBaiijevic.AreviewonmaehmeiydiagnosticsandPrognosticsunplementmgcondition一basedmamtenance?MeelmiealSystemsandSignalProcessing,2006(20):P.1483一1510.ForresterE,DavidA?AnalysisTeclmiquesforFaultDetectionandDiagnosisinGeaiedTransmissionystems.1996,SwinburneUniversityofTechiiologv:Melbourne,Austialia?丁康，朱小勇，陳亞華，齒輪箱典型故障振動(dòng)特征與診斷策略。振動(dòng)與沖擊，2001.20⑶。馮偉，謝小鵬，廖錢生。齒輪點(diǎn)蝕破壞中磨損與振動(dòng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究。潤(rùn)滑與密封，2007,32(11)?王延春。C6132車床振動(dòng)噪聲的試驗(yàn)研究。重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，1992；15(5):1-7.張正松，傅尚新，馮冠平等。旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)及故障診斷。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.llo206-252o王艷芳，余紅英。齒輪箱故障振動(dòng)信號(hào)的若干處理方法探討。機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2007-12(6)o[26]雄軍，李鳳英，沈玉娣。齒輪故障診斷技術(shù)應(yīng)用綜述。機(jī)床與液壓，2005(12)。[2刀孟濤，麼明夫,李輝。齒輪故障診斷的時(shí)延相關(guān)解調(diào)法。航空動(dòng)力學(xué)報(bào)，200,18(1)：109?113.王伯雄。測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)。北京：清華人學(xué)出版社，2003-4.11-114趙曉玲。齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷方法研究。廣西輕工業(yè)。2006-11(6)。李曉虎，賈民平,許云飛.頻譜分析法在齒輪箱故障診斷中的應(yīng)用.振動(dòng)、測(cè)試與診斷,2003,23(3)。屈梁生，史東峰.全息譜十年；回顧與展望。振動(dòng)?測(cè)試與診斷，1998.18(4),235—242.張帆。信號(hào)處理中的解調(diào)分析技術(shù)及齒輪箱典型故障特征的提取。[碩士學(xué)位論文]。丁康：汕頭大學(xué)工程信號(hào)處理與故障診斷。2003。朱利民，許秉林，黃仁。齒輪故障振動(dòng)信號(hào)檢波解調(diào)分析中的混頻效應(yīng)?振動(dòng)工程學(xué)報(bào).1999:12(3)331一337張志涌。精通MATLAB6.5版。北京：北京航空航天大學(xué),2003.鄒鮑，袁俊泉，龔享鐵。MATLAB6.X信號(hào)處理。北京：清華大學(xué)出版社,2003.譚慶昌，趙洪志。機(jī)械設(shè)計(jì)。北京:高等教育出版社，2004.7。8185。致謝首先感謝我在本校的指導(dǎo)教師李建橋老師，他教給我做畢業(yè)設(shè)計(jì)大的方向，并教給了我很多做研究方面的技巧，還幫我糾正了治學(xué)態(tài)度。讓我可以在這學(xué)期有目的、有效率地完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。同時(shí)還要感謝我在清華的指導(dǎo)教師褚福磊老師，在他的悉心指導(dǎo)下，我有條不紊地進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)方案指定、實(shí)驗(yàn)設(shè)備選擇、和最終實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。兩位導(dǎo)師偉大的師徳，淵博的學(xué)識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度將讓我終身受益。在此還要感謝湖南科技大學(xué)故障診斷省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室給我提供最終的實(shí)驗(yàn)條件，讓我的齒輪箱故障診斷實(shí)驗(yàn)可以如期完成。同時(shí)要感