基于Hilbert-Huang变换的齿轮箱故障诊断方法研究

【摘要】齿轮箱是众多机械设备中连接和传递动力的部件,齿轮磨损、裂纹、断齿等故障会导致机器运转异常,因此对齿轮箱故障进行准确、及时的监测和诊断是非常有必要的。由于齿轮振动信号呈现非平稳、非线性的特性,并且齿轮出现故障时常伴随着较强的背景噪声,会影响齿轮箱故障诊断的准确性。本文提出一种基于EMD分解和自相关函数相结合的方法对采集的振动信号降噪处理方法,运用Hilbert-Huang变换方法可以根据信号特征进行自适应的分解,有效的提取故障特征频率,通过分析Hilbert谱图和边际谱图实现齿轮的故障进行诊断分析。本文主要的研究内容和结果包括：(1)研究了齿轮常见损伤形式及其产生原因,根据齿轮故障征兆分析了故障检测参数的有效性；基于齿轮产生故障时出现的啮合频率调制现象和边频带分布特点,得到了齿轮典型故障和相应的振动信号特征频率之间的关系。(2)为了抑制齿轮故障信号中噪声的干扰,突出故障特征频率,提出了基于相关分析和EMD结合的降噪方法,通过对加噪平稳信号和加噪非平稳信号的仿真实验测试,证明了此降噪方法的有效性,与EMD降噪相比此方法的降噪效果更好。(3)运用Hilbert-Huang变换方法分析振动信号。在实验台上分别对齿轮齿面磨损、齿轮裂纹、轮齿折断三种故障进行齿轮箱故障诊断分析。综合对比振动信号的时域波形,幅值谱,Hilbert谱,边际谱等获得故障特征频率及其附近调制边频带特征,成功完成齿轮箱故障诊断,表明Hilbert-Huang变换方法非常适合齿轮箱故障诊断。
【作者】张耀；
【导师】韦尧兵；
【作者基本信息】兰州理工大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】齿轮箱；故障诊断；信号降噪；Hilbert-Huang变换；

【参考文献】
[1]何杨.掺杂纳米ZnO改性PVDF超滤膜的制备及特性研究[D].华侨大学,环境工程,2013,硕士.
[2]陈鹏.实验发展经济学研究评述[D].山东大学,西方经济学,2013,硕士.
[3]龚翠玲.家庭异构网关研究与关键技术实现[D].南京邮电大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[4]徐丹丹.20世纪中国陶瓷雕塑特征研究[D].郑州大学,美术史研究,2013,硕士.
[5]黄开达.基于VRS技术的外弹道精密测量系统研究[J].舰船电子工程,2014,03:150-152.
[6]李鑫.基于车桥耦合振动的大跨度铁路钢桁梁桥整体节点疲劳研究[D].西南交通大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.
[7]高玲娣.首都医科大学游泳比赛管理系统的设计与实现[D].北京工业大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[8]金传洪,林芳.低加速电压球差校正电镜表征碳纳米材料微结构[A].中国化学会.中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C].中国化学会:,2012:1.
[9]易千红,叶佳明,鲁晓航,何荣军.珊瑚菌液体发酵条件优化及其胞内多糖的组成研究[J].发酵科技通讯,2013,02:18-21.
[10]衡星辰.基于移动Agent的CORBA体系结构的研究及应用[D].福州大学,计算机软件与理论,2004,硕士.
[11]李英娟.当前企业职业生涯管理实践状况及对策研究[D].首都经济贸易大学,劳动经济学,2004,硕士.
[12]吴建波.基于jPre的银电联网收费系统[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[13]胡雅楠,胡芳莉,王丽芳,徐慧慧,林涛涛.面向大一学生的英语口语网上教材的设计[J].科教导刊(中旬刊),2014,09:174-175.
[14]杨志超,杨臧健,钟英杰.场协同理论及其在脉动流传热技术中的应用前景[J].机电工程,2013,04:435-438+443.
[15]李卓.吉林省警察院校警察体育课程建设的研究[D].东北师范大学,体育（专业学位）,2012,硕士.
[16]张丽艳,李昂,裴江云,陈颖.三维转换波处理技术在海拉尔贝39井复杂构造区的应用[J].石油地球物理勘探,2014,04:678-686+3.
[17]张雪洁.基于XML的数据集成平台框架及关键技术研究[D].河海大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[18]郜振兴.AA与DA方案治疗中、老年初治急性髓系白血病的临床疗效分析[D].郑州大学,血液内科,2013,硕士.
[19]胡顺鼎.影响北京体育大学排球方向硕士研究生科研能力的因素研究[D].北京体育大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[20]陆跃翔.多功能材料在光学阵列传感器中的应用研究[D].清华大学,2013.
[21]袁真根.论我国民间借贷法律制度的完善[D].复旦大学,法律,2012,硕士.
[22]葛军.加速遗传算法在乡镇供水系统给水管网经济调度中的应用[D].合肥工业大学,水力学及河流动力学,2004,硕士.
[23]周文俊.浙江农村老年人医疗保障现状与对策研究[D].湘潭大学,公共管理,2011,硕士.
[24]朱琳.基于工程量清单计价模式下的招投标阶段房地产企业的成本控制[D].浙江工业大学,2011.
[25]孙洪宇.日本学者三上次男的《金代女真研究》[D].黑龙江大学,史学理论及史学史,2013,硕士.
[26]刘伟.热温差式气体流量检测系统研究[D].黑龙江大学,微电子学与固体电子学,2013,硕士.
[27]陶春燕.急性心肌梗死患者脂蛋白a与冠脉病变程度之间的关联分析[D].苏州大学,临床医学,2013,硕士.
[28]胡育蓉.经济增长的创新模式与机制研究[D].南京财经大学,西方经济学,2011,硕士.
[29]张琛.中小板上市公司管理层持股与公司绩效关系研究[D].浙江理工大学,企业管理,2014,硕士.
[30]周竹.民族地区政府能力建设研究[D].湖北民族学院,民族学,2014,硕士.
[31]谢祎.激素性儿童股骨头缺血坏死动物模型的建立及病因初探[D].遵义医学院,小儿外科学,2012,硕士.
[32]齐珺.深部岩体非线性蠕变规律的研究[D].辽宁工程技术大学,工程力学,2004,硕士.
[33]刘建立.激光熔融静电纺丝法制备聚合物微/纳米纤维及其应用研究[D].北京服装学院,化学工程,2012,硕士.
[34]王风玉,周广胜,贾丙瑞,王玉辉.水热因子对退化草原羊草恢复演替群落土壤呼吸的影响[J].植物生态学报,2003,05:644-649.
[35]沈雯.基于新会计准则的上市公司盈余管理博弈分析[D].南京财经大学,会计学,2011,硕士.
[36]王玮玮.初中美术教材民间美术内容的比较研究[D].鲁东大学,学科教学（专业学位）,2014,硕士.
[37]高素雯.导电聚合物对电极在TiO_2纳米管阵列基染料敏化太阳能电池中的应用[D].华侨大学,化学,2014,硕士.
[38]廖军.基于MMPI的多核系统任务迁移算法设计与实现[D].哈尔滨工业大学,微电子学与固体电子学,2014,硕士.
[39]申广颖.中国甘薯病毒种类血清学鉴定及甘薯卷叶病毒CP基因表达载体构建[D].河南科技大学,植物保护（专业学位）,2014,硕士.
[40]贾林滋.论《鹿鼎记》英译本中的变译现象[D].河北大学,英语语言文学,2014,硕士.
[41]曹善庆.欧洲主权债务危机的传导机制研究[D].云南财经大学,国民经济学,2014,硕士.
[42]徐莹.TYR、TYRP1基因与朝鲜鹌鹑羽色相关性研究[D].河南科技大学,动物遗传育种与繁殖,2014,硕士.
[43]尚莉.黑龙江省碳汇林业激励机制研究[D].哈尔滨工业大学,国际贸易学,2013,硕士.
[44]王妤.马克思艺术生产理论研究[D].兰州大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[45]段颖.初中语文教科书中文学文本的“母题”研究[D].新疆师范大学,学科教学,2013,硕士.
[46]吴亮红,王耀南,袁小芳,周少武.自适应二次变异差分进化算法[J].控制与决策,2006,08:898-902.
[47]阮百尧.大地电磁测深中用一维反演结果近似二维地电断面的效果[J].石油地球物理勘探,1997,04:589-595+604.
[48]杨鑫.国际天然气贸易关系特征与演化规律分析[D].中国地质大学（北京）,管理科学与工程,2013,硕士.
[49]张克慧.支撑性资产内部价值与定价研究[D].财政部财政科学研究所,会计学,2014,博士.
[50]刘晶.兔GnIH及其受体基因的克隆和mRNA在组织器官的表达[D].南京农业大学,基础兽医学,2011,硕士.