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1、基于振動信號的齒輪故障診斷方法研究畢業(yè)論文目錄前言1第1章緒論2第1.1節(jié)齒輪故障診斷的簡介及意義21.1.1齒輪故障診斷一般步驟21.1.2齒輪故障診斷的方法21.1.3齒輪故障診斷的意義3第1.2節(jié)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢4第1.3節(jié)本文研究的主要內(nèi)容6第1.4節(jié)本章小結(jié)6第2章齒輪故障診斷基礎(chǔ)7第2.1節(jié)齒輪故障常見形式72.1.1齒面磨損72.1.2齒面膠合和擦傷72.1.3齒面接觸疲勞（點蝕、削落）82.1.4彎曲疲勞和斷齒8第2.2節(jié)齒輪常見故障征兆8472.2.1設(shè)備在外觀方面的故障征兆82
2、.2.2齒輪在性能方面的故障征兆9第2.3節(jié)齒輪振動信號的特征分析92.3.1齒輪軸的轉(zhuǎn)動頻率及其各次諧波92.3.2齒輪的嚙合頻率102.3.3由調(diào)制效應(yīng)而產(chǎn)生的邊頻帶112.3.4齒輪振動的特征頻率122.3.5幾種特殊狀態(tài)齒輪的頻域特征13第2.4節(jié)齒輪故障診斷試驗臺及齒輪振動信號簡介14第2.5節(jié)MATLAB簡介及在故障診斷中的應(yīng)用15第2.6節(jié)本章小結(jié)17第3章齒輪故障診斷時域方法分析18第3.1節(jié)時域分析的基本理論183.1.1時頻域分析18第3.2節(jié)小波變換193.2.1連續(xù)小波變換20
3、3.2.2離散小波變換21第3.3節(jié)一維離散小波MATLAB中實現(xiàn)方法23第3.4節(jié)基于一維離散小波對齒輪故障診斷的研究23第3.5節(jié)頻域分析在齒輪故障診斷中的應(yīng)用263.5.1MATLAB中的FFT變換27473.5.2頻譜分析27第3.6節(jié)本章結(jié)論30第4章基于EMD的齒輪故障診斷31第4.1節(jié)基于EMD（經(jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸猓┑恼駝有盘柼卣魈崛?14.1.1EMD的研究背景314.1.2經(jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸?EMD)方法原理314.1.3基于EMD的振動信號特征提取分析33第4.2節(jié)基于EMD對齒輪故障診斷的研
4、究37第4.3節(jié)針對仿真出來的波形進(jìn)行分析43第4.4節(jié)本章小結(jié)43第5章結(jié)論44第5.1節(jié)本文結(jié)論44參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………….45致謝4747前言機(jī)械設(shè)備中大部分是旋轉(zhuǎn)機(jī)械，覆蓋著動力、電動、化工、冶金、機(jī)械制造等重要工程領(lǐng)域，是工廠的關(guān)鍵設(shè)備，起工況狀態(tài)不僅影響機(jī)器設(shè)備本身的運(yùn)行，而且還會對后續(xù)生產(chǎn)造成損失，嚴(yán)重會對國民經(jīng)濟(jì)造成巨大損失或機(jī)毀人亡的后果。而齒輪傳動是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中應(yīng)用最為普遍的機(jī)械結(jié)構(gòu)。齒輪傳動多以齒輪箱的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，它是目前廣泛采用的主要傳動形式之
5、一。雖然齒輪從設(shè)計、結(jié)構(gòu)、材料到制造等方面已相當(dāng)成熟和規(guī)范。但仍然難以避免諸如磨損、剝落、點蝕、裂紋等常發(fā)生的故障。研究表明，齒輪箱80％的故障由齒輪引發(fā)的；而90％的齒輪故障都是局部故障，例如裂紋、崩齒等。特別對于大型機(jī)械設(shè)備對齒輪故障進(jìn)行檢測和診斷更是重要，因此研究齒輪故障診斷意義重大。齒輪裝置在運(yùn)行中與其運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)的征兆由溫度、噪聲、振動、潤滑油中磨損物的含量及形態(tài)、齒輪傳動軸的扭轉(zhuǎn)振動和扭矩、齒輪齒根應(yīng)力分布等構(gòu)成。基于這些因素產(chǎn)生了多種故障診斷技術(shù)，如(1)振動信號檢測與診斷方法。目前大多
6、數(shù)的齒輪故障診斷技術(shù)均以振動信號為研究對象，從時域、頻域、時頻聯(lián)合域不同的角度對其分析和解釋。(2)模態(tài)分析與參數(shù)識別法。(3)磨屑?xì)堄辔餃y定法。其主要包括鐵譜法、磁塞法、光譜法等。(4)聲學(xué)法。此方法易受背景噪聲的影響，使得分析結(jié)果與實際情況出入較大。(5)溫度監(jiān)測法。對壓痕、裂紋等典型故障無檢測能力。而目前效果最好并最廣泛應(yīng)用的是通過振動信號的檢測和診斷在時頻域進(jìn)行分析的方法。47第1章緒論第1.1節(jié)齒輪故障診斷的簡介及意義1.1.1齒輪故障診斷一般步驟齒輪工作時產(chǎn)生的振動是反應(yīng)齒輪傳動質(zhì)量的重要
7、指標(biāo)，齒輪系統(tǒng)的振動不但會產(chǎn)生噪聲和導(dǎo)致傳動系統(tǒng)的不穩(wěn)定，而且會使傳動系統(tǒng)失效而產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。實踐證明采用振動監(jiān)測對齒輪進(jìn)行在線故障診斷是一種行之有效的方法[1]。齒輪故障診斷過程一般分為三個步驟：一是診斷信息的提取，二是故障特征提取，三是狀態(tài)識別和故障診斷。其中故障特征的提取是診斷過程中的關(guān)鍵[2]。1.1.2齒輪故障診斷的方法對于確保運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器安全工作有效地方法是工況監(jiān)視和故障診斷，但是二者是不等同概念，卻又統(tǒng)一于動態(tài)系統(tǒng)中。工況監(jiān)視的任務(wù)是判斷動態(tài)系統(tǒng)是否偏離正常功能和監(jiān)視器發(fā)展趨勢，預(yù)防突發(fā)
8、性故障產(chǎn)生。一旦偏離正常功能，應(yīng)迅速做出調(diào)整，使工況恢復(fù)正常。如果系統(tǒng)某個環(huán)節(jié)存在故障，就要進(jìn)一步查明故障原因及位置，這就是診斷。因此，工況監(jiān)視是故障診斷的基礎(chǔ)[3]。而信號分析是工況監(jiān)視和故障診斷中最重要的方法。它的目的是找出原始信號簡單而有效的轉(zhuǎn)變，這樣在信號中包含的一些重要信息就可以被發(fā)現(xiàn)。然后，那些信號中的突顯的特征可以被提取出來，應(yīng)該用于故障診斷中[4]。齒輪診斷方法中，振動信號的分析方法應(yīng)用最廣泛，技術(shù)也較成熟，成為齒輪故障診斷的主要技術(shù)。振
