计入传动轴柔性的齿轮故障系统建模及VMD-Lempel-Ziv损伤评估

为有效评估齿轮传动系统损伤程度及检测其生命周期异样,综合考虑传动轴柔性及轴承支撑刚度对传动系统响应的影响,建立了计入传动轴柔性的二级齿轮传动系统损伤动力学模型。建模时,结合有限元法引入了不同损伤程度下的齿轮时变啮合刚度,采用Newmark积分法求解了不同状态下的轴承振动响应,并采用Lempel-Ziv复杂度以评价齿轮运行状态。在试验方面,针对采集信号信噪比不理想等问题,提出了一种变分模态分解(VMD)与Lempel-Ziv复杂度结合的齿轮损伤程度评价算法。仿真及试验结果表明:齿轮故障致使振动信号时频域产生转频调制,且随着损伤程度的增加,调制现象越明显,周期性冲击愈显著;Lempel-Ziv复杂度在齿轮整个生命周期呈现先增后减的趋势,在早期故障时,Lempel-Ziv复杂度最为敏感;采用VMD-Lempel-Ziv算法可在噪声环境中对系统进行有效的劣化分析。研究结果验证了采用Lempel-Ziv复杂度指标衡量齿轮损伤程度的可行性与有效性,可为齿轮箱状态检测提供理论依据。     

齿轮信号特征识别的谱相关密度分析

针对齿轮初期故障以调频形式表现且包络解调仅能够解调幅的现状,以一般调制信号为模型,引入解析思想,对各类型调制信号进行二阶循环平稳分析,理论推导了各自的分析结果,给出了调制信号谱相关密度分析的统一构架,证明了解析形式的谱相关密度同时提取调幅、调频特征的能力.仿真分析和齿轮故障实例验证了该分析方法对于调制特征的提取能力,表明该方法能够准确反映齿轮振动信号调制特征的变化,适用于齿轮初期故障的监测和识别.     

瞬时频率波动分析与齿轮故障诊断

本文研究了齿轮振动信号调制与解调的过程与机理。并根据希尔伯特变换理论,提出了一种早期诊断齿轮故障的新方法—瞬时频率波动(TFF—Transient FrequencyFluctuation)分析法,实现了频率调制信号的解调,较好地提取了齿轮的局部损伤信息。在大量试验与分析的基础上对该方法进行了验证。     

裂纹故障齿轮的振动相位调制

本文从裂纹齿局部刚度变弱的情况出发,分析裂纹故障齿轮的振动调制信息的传递性和频域分布的规律,并解决了齿轮故障诊断中的同类,异类故障的识别问题。     

兆瓦级风电机组传动链振动远程在线测试

传动链作为风力发电机组的主要部分,工作在柔性塔架支撑、风向和载荷多变等恶劣的环境下,其振动特性好坏直接影响风机可靠性和使用寿命,成为风电机组最薄弱环节。论文基于SKF的WindCon智能采集系统,以某兆瓦级风力发电机组为例,在正常运行和启、停工况下对传动链的振动进行远程在线检测,得到传动链在各运行工况下的振动特性,并揭示其动态特性变化规律。测试结果表明传动链振动较为复杂,主要表现为系统低频扭转振动和弯、扭、摆构成的复合振动,传动链中主轴、齿轮箱等振动频率主要由转频和各级齿轮啮合频率尤其是高速级齿轮啮合频率构成,并存在被转频调制现象。     

齿轮局部损伤振动信号的循环平稳性分析

针对齿轮局部损伤故障振动信号的特点,在对其数学模型进行循环平稳性理论分析的基础上,定义并解释了幅值调制能量比系数概念及其算法.通过仿真分析,基于信号累积量的循环相关分析算法不仅能完整地保留信号中的周期成分,还具有较好地抑制加性平稳噪声的优点,利于幅值调制能量比系数指标的提取.实验表明,结合齿轮运转的样本数据,幅值调制能量比系数值随着齿轮局部损伤程度的加大而增大.该方法可以发现齿轮在运转中某轮齿发生的局部损伤故障及损伤程度.     

基于复小波变换相位功率谱的齿轮故障诊断

提出了一种基于复小波变换诊断齿轮故障的新方法 .利用Mexican-hat调制复小波基函数对齿轮振动信号进行连续小波变换 ,再作相位的频谱分析 ,可以突出边频带结构 .仿真信号的分析结果表明该方法可有效地用于齿轮故障诊断 ,与传统的自功率谱方法相比 ,具有抗噪声干扰能力强的优点     

啮合错位和修形对斜齿轮副啮合特性的影响

以风电增速齿轮箱中的中速级斜齿轮副为研究对象,分析了啮合错位对斜齿轮副啮合特性的影响。并针对啮合错位引起的振动和噪声等问题提出了齿轮微观修形策略。分析结果表明,啮合错位对齿轮的静态和动态性能具有很大的影响,不可忽略。且提出的齿轮修形策略可有效改善啮合错位引起的振动和噪声等现象。     

倒频谱分析在齿轮故障诊断中的应用

齿轮传动的动态性能和许多因素有关,情况是非常复杂的.本文分析了齿轮传动的频率特性和它所产生的频率和幅值调制信号.利用倒频谱技术可以区分齿轮箱中不同转速的齿轮所产生的振动信号;同时倒频谱不会受信号传递通道和相位所影响.因此倒频谱是分析齿轮缺陷的有效工具.本文并介绍了作者研制的倒频谱分析软件.     

修形齿轮的最佳修形量和修形长度的确定

建立了齿轮动态分析的数学模型，在齿轮振动模型中考虑了轮齿刚度的变化、齿轮误差和齿廓修形，用数值法求解了振动微分方程式，计算出齿轮动态响应，在动态分析的基础上建立了齿轮动态性能优化数学模型，以齿轮动态性能最优为目标，采用优化设计方法，确定最佳齿廓修形量和修形长度。     

合齿轮副振动特性仿真及试验研究

针对少齿差行星减速器核心部件金属齿轮副变形补偿性较差等问题,设计吸振、变形补偿性较好的金属橡胶复合齿轮副,运用刚柔耦合多体动力学对复合齿轮副和金属齿轮副的振动进行仿真分析,并用试验的方法对两齿轮副在不同工况下的振动特性进行研究.仿真及试验结果表明,金属橡胶材料的加入改善了复合齿轮副的振动特性,复合齿轮副在啮合力、角加速度、传动效率和振动加速度方面要明显优于金属齿轮副,同时复合齿轮副传动平稳性得到了较大提升,仿真结果和试验结果基本吻合.     

机械变速器齿轮敲击现象建模及其影响因素

利用车辆基本参数和实车传动系统各部件的等效转动惯量、扭转刚度和阻尼扭转特性参数,建立了包含LuGre轮胎模型在内的传动系统非线性扭转振动和车辆纵向平移运动耦合模型.利用耦合模型再现了车辆处于一挡加速工况下各非承载齿轮对的敲击情况,并分析了各非承载齿轮对敲击强度的主要影响因素.结果表明,合理设计各挡位齿轮对齿侧间隙和等效转动惯量大小可有效抑制机械变速器齿轮敲击现象.     

基于Workbench的QTZ80型塔机回转机构啮合齿圈的模态分析

将CATIA建立的Q3E80型塔式起重机回转支承啮合齿圈模型导入有限元软件Workbench中进行模态分析,得到啮合齿圈的前20阶固有频率及相应频率下的振型,并将其作为判断回转支承啮合齿圈模型是否会发生共振现象的依据．     

减-变速集成齿轮的时变瞬心激励机理及扭振特性

减-变速集成齿轮是一种兼具圆齿轮的减速和非圆齿轮的变速功能的高效轻量化传动元件,针对其圆与非圆匹配的新型传动模式,研究含时变瞬心激励下该齿轮的动态特性.首先阐明减-变速集成齿轮传动原理,给出瞬心变化规律及传动比方程;然后通过弹性转角分离方法,揭示时变瞬心对齿轮的激励原理,进而考虑时变瞬心、刚度、阻尼和误差等因素,构建减-变速集成齿轮的扭振模型;最后通过龙格-库塔法定量地分析了不同条件下减-变速集成齿轮的扭振特性,结果表明:时变瞬心与刚度复合激励将产生复杂的多频响应,而且随着瞬心幅值的增加,瞬心激励对齿轮振动的影响将超过刚度激励,成为减变速集成齿轮振动的主要原因.      

直升机主减典型部件故障动力学建模与仿真

针对直升机主减系统关键部件智能化故障诊断的迫切需求，从动力学建模的角度分析典型故障状态下系统的动态响应特性有助于深化故障机理和先进诊断算法的研究.采用集中参数法对直升机主减系统典型结构建立了考虑多非线性因素的故障动力学模型，并采用多体软件进行仿真建模与校验.仿真结果表明，啮合频率与局部故障特征频率调制现象清晰明显，行星轮周向响应明显大于平移响应.该类模型能有效揭示典型故障下的振动特性，为直升机传动系统故障诊断提供指导.     

基于有限元的汽车变速器耦合系统动力学分析

利用三维实体单元、弹簧阻尼单元和耦合矩阵单元的混合有限元方法建立了某型汽车变速器有限元实体模型,对三档下的变速器传动系统和总成进行了模态分析;对包括斜齿时变啮合刚度、冲击和误差激励在内的两个内部激励作用下的变速器传动系统耦合模型动态响应进行了计算.结果表明,三档特定工况下变速器不会发生共振;耦合系统振动响应频谱成分存在分频、倍频及调制频率成分,振动响应表现出多周期的非线性特性.该研究为变速器的噪声分析和优化设计打下基础.