基于振动信号传播路径的齿轮箱振源检测系统研究

【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ANSYSWorkbench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。
【作者】李文昌；
【导师】胡小平；叶红仙；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，机械工程，2014，硕士
【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；

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