（申請(qǐng)清華大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文）
題目：齒輪振動(dòng)和減速機(jī)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷的研究
培養(yǎng)單位：工程力學(xué)系
專業(yè)：固體力學(xué)
研究生：李惠彬
指導(dǎo)教師：鄭兆昌 教授
副指導(dǎo)教師：應(yīng)懷樵 教授
摘要
齒輪傳動(dòng)是機(jī)械設(shè)備中最常用而且最重要的傳動(dòng)方式仁沃，它在航空忍法、航天锦镶、機(jī)械等各個(gè)工業(yè)部門都獲得了廣泛的應(yīng)用憔恳。隨著齒輪減速機(jī)的廣泛使用和向高速、重載并要求振動(dòng)小结执、噪聲低以提高壽命和改善運(yùn)行環(huán)境的方向發(fā)展们妥，齒輪的振動(dòng)問(wèn)題尤其是帶有齒側(cè)間隙的齒輪振動(dòng)問(wèn)題已逐漸成為一個(gè)需要深入研究的突出問(wèn)題。另外郎笆，為了防止齒輪減速機(jī)在工作時(shí)發(fā)生突發(fā)性事故和更好地延長(zhǎng)齒輪軸系部件的壽命谭梗，需對(duì)具體的齒輪減速機(jī)設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和智能故障診斷方面的研究。
第二章對(duì)帶有齒側(cè)間隙和偏心質(zhì)量的齒輪系統(tǒng)（該系統(tǒng)是一個(gè)非線性時(shí)變系統(tǒng)）的振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)值研究宛蚓，研究結(jié)果表明：在齒輪工作轉(zhuǎn)速和載荷不變時(shí)激捏，齒側(cè)間隙的變化對(duì)齒輪故障振動(dòng)頻率有很大的影響，即當(dāng)齒側(cè)間隙增加時(shí)凄吏，齒輪故障振動(dòng)頻率成份不僅有嚙合頻率的整數(shù)倍远舅，而且還有嚙合頻率的分?jǐn)?shù)倍，即產(chǎn)生亞諧波和超諧波痕钢；工作轉(zhuǎn)速對(duì)齒輪振動(dòng)故障頻率也有影響图柏，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，工作轉(zhuǎn)速越高任连，齒輪故障振動(dòng)頻率分?jǐn)?shù)成份越明顯蚤吹；工作載荷幅值的變化對(duì)齒輪振動(dòng)故障頻率也有影響，輕載時(shí)划疟，齒輪故障振動(dòng)頻率無(wú)分?jǐn)?shù)成份泡募，中載和重載時(shí)，載荷越大苦恶，齒輪故障振動(dòng)頻率分?jǐn)?shù)成份越明顯票虎；在分析齒輪的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)故障頻率時(shí)，由于齒輪輪齒的動(dòng)力耦合筝踢，必須考慮齒輪的偏心質(zhì)量的影響摔色。
第三章對(duì)齒輪減速機(jī)的故障振動(dòng)信號(hào)拾取方法進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明：ICP型加速度傳感器由于把壓電傳感器和阻抗變換器一起做在傳感器中彰碑，因而傳感器的輸出為低阻抗的電壓数辱，信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)，穩(wěn)定性好题晌、可靠性高洁馒，是值得推薦的在齒輪減速機(jī)上監(jiān)測(cè)使用的加速度傳感器；文中還提出了一種利用在齒輪傳動(dòng)裝置軸承外圈套圈上拾取應(yīng)變信號(hào)來(lái)監(jiān)測(cè)齒輪傳動(dòng)裝置內(nèi)的軸系部件的振動(dòng)故障信號(hào)的方法儡皮，該方法能直接全部反映齒輪傳動(dòng)裝置內(nèi)的軸系部件的振動(dòng)故障信號(hào)柱锹，對(duì)此信號(hào)進(jìn)行分析，可對(duì)齒輪傳動(dòng)裝置內(nèi)的軸系部件進(jìn)行較正確的故障診斷丰包。
第四章對(duì)齒輪減速機(jī)的齒輪軸系部件故障振動(dòng)頻率計(jì)算公式進(jìn)行了總結(jié)研究禁熏，并推出了重載齒輪減速機(jī)中常用的調(diào)心滾子軸承的故障振動(dòng)頻率計(jì)算公式壤巷；文中還用基于變時(shí)基技術(shù)為基礎(chǔ)的沖擊激勵(lì)模態(tài)分析方法對(duì)減速機(jī)箱蓋模態(tài)進(jìn)行了分析，通過(guò)對(duì)減速機(jī)箱蓋的模態(tài)分析可以為減速機(jī)傳動(dòng)件的準(zhǔn)確故障診斷陽(yáng)傳感器安裝位置提供幫助瞧毙。
第五章從設(shè)備特點(diǎn)胧华、設(shè)備故障分析、設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷原理和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件及軟件三方面介紹了清華大學(xué)設(shè)計(jì)和研究的THMDS在線信號(hào)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)宙彪，該系統(tǒng)主要功能是完成某大型鋼鐵廠關(guān)鍵設(shè)備振動(dòng)矩动、位移、轉(zhuǎn)速释漆、溫度悲没、電流言號(hào)的拾取、放大男图、濾波示姿、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸及在線長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)揭凭，在發(fā)生運(yùn)行異常及故障時(shí)及時(shí)報(bào)警和智能故障診斷源快。
第六章先從模式識(shí)別的角度較為詳細(xì)地討論了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械故章診斷中的應(yīng)用，研究了改進(jìn)的BP算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練速度的影響俯重，結(jié)果表明該方法可提高網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練速度70%炫瘤。本章還研究了故障振動(dòng)趨勢(shì)預(yù)報(bào)，對(duì)采集的平穩(wěn)時(shí)間序列可采用較簡(jiǎn)單的AR（M）模型建模和故障振動(dòng)趨勢(shì)分析夕锹；對(duì)采集的非平隱時(shí)間序列可采用較實(shí)用的GM(l,1）模型及AR（M）組合模型建模和故障振動(dòng)趨勢(shì)分析蚀稻；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合預(yù)報(bào)模型可提高參與組合的傳統(tǒng)時(shí)間序列預(yù)報(bào)方法的預(yù)報(bào)精度。
關(guān)鍵詞：齒輪振動(dòng)把意，在線監(jiān)測(cè)，故障診斷
下一頁(yè)
