機(jī)械畢業(yè)設(shè)計450齒輪箱故障診斷實驗研究畢業(yè)設(shè)計

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，作為動力傳遞核心的齒輪箱裝置的故障診斷受到了越來越多的重視。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，本文對齒輪故障的類型和形成原因，齒輪箱的振動機(jī)理、振動模型、齒輪箱故障信號所表現(xiàn)出的振動特征進(jìn)行了研究，還對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驗證。通過對正常齒輪、斷齒齒輪時域波形、頻譜特征研究證明了不管齒輪是否有故障存在，其頻譜中都會有嚙合頻率存在。同時通過對斷齒故障齒輪的濾波、解調(diào)和功率譜分析驗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機(jī)理實驗驗證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國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢：71.2本文主要研究工作81.2.1理論研究81.2.2實驗驗證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齒輪常見故障形式分類92.1.2齒輪常見的損傷故障及原因102.2軸的故障122.2.1軸的失效的形式122.2軸失效對其他零部件的影響133滾動軸承的失效132.4本章小結(jié)14第三章齒輪箱振動機(jī)理分析153.1齒輪的簡化振動模型152齒輪振動的產(chǎn)生173.2.1齒輪的嚙合剛度173.2.2齒輪的振動的產(chǎn)生和振動類型173.3齒輪箱振動機(jī)理183.4本章小結(jié)19第四章齒輪振動信號的特征204.1振動信號的調(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信號特征254.3.1正常齒輪的時域和頻域特征254.3.2故障情況下振動信號的時域特征與頻域特征264.4本章小結(jié)33第五章齒輪箱故障振動信號分析方法345.1時域分析355丄1時域指標(biāo)分析355.1.2時域波形幅值調(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實驗研究456.1實驗條件456丄1實驗裝置參數(shù)456.1.2實驗裝置布局456.1.3齒輪箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)476.1.3實驗傳動參數(shù)486.2齒輪箱故障實驗系統(tǒng)軟件506.2.1齒輪箱故障診斷實驗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。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］項文娟。齒輪箱故障源信號分析方法及系統(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。齒輪傳動系統(tǒng)的故障診斷方法的研究。［博士學(xué)位論文］。熊詩波：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)。齒輪和滾動軸承的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷。［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。齒輪和滾動軸承的振動診斷。［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。齒輪傳動的故障形成原因及其振動監(jiān)測診斷的探討。農(nóng)機(jī)使用與維修,2007,lo［14］李潤方，王建軍。齒輪系統(tǒng)動力學(xué)。北京:科學(xué)出版社，1996［15］陳進(jìn)。機(jī)械設(shè)備振動監(jiān)測與故障診斷。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特征與診斷策略。振動與沖擊，2001.20⑶。馮偉，謝小鵬，廖錢生。齒輪點蝕破壞中磨損與振動關(guān)系的實驗研究。潤滑與密封，2007,32(11)?王延春。C6132車床振動噪聲的試驗研究。重慶大學(xué)學(xué)報，1992；15(5):1-7.張正松，傅尚新，馮冠平等。旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動監(jiān)測及故障診斷。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.llo206-252o王艷芳，余紅英。齒輪箱故障振動信號的若干處理方法探討。機(jī)械管理開發(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。齒輪故障診斷的時延相關(guān)解調(diào)法。航空動力學(xué)報，200,18(1)：109?113.王伯雄。測試技術(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、測試與診斷,2003,23(3)。屈梁生，史東峰.全息譜十年；回顧與展望。振動?測試與診斷，1998.18(4),235—242.張帆。信號處理中的解調(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)工程信號處理與故障診斷。2003。朱利民，許秉林，黃仁。齒輪故障振動信號檢波解調(diào)分析中的混頻效應(yīng)?振動工程學(xué)報.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。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。同時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)行了實驗方案指定、實驗設(shè)備選擇、和最終實驗的進(jìn)行。兩位導(dǎo)師偉大的師徳，淵博的學(xué)識，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)故障診斷省重點實驗室給我提供最終的實驗條件，讓我的齒輪箱故障診斷實驗可以如期完成。同時要感