基于多重分形與灰色模型的漸開線圓柱齒輪接觸壽命預(yù)測(cè).pdf

1、齒輪是廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)零件，其運(yùn)行狀態(tài)決定著機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性。為保障機(jī)械設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，確定維修時(shí)間，齒輪壽命預(yù)測(cè)一直是工程師及學(xué)者們的一個(gè)研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的齒輪壽命預(yù)測(cè)方法多以疲勞累積損傷理論為基礎(chǔ)，且需要精確的載荷譜及齒輪材料的S-N曲線。由于齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，所受載荷是變化的，不易獲得精確的載荷譜，此外，并非所有齒輪材料的S-N曲線均是已知的，通常選用與之相近的已知材料的S-N曲線作為參考，這兩方面的原因?qū)е聜鹘y(tǒng)方法在齒輪在線監(jiān)

2、測(cè)方面的應(yīng)用受到一定限制。由于齒輪發(fā)生故障之初至最后失效均在齒輪振動(dòng)信號(hào)中有所體現(xiàn)，因此，本文以試驗(yàn)臺(tái)架上所采集的漸開線圓柱直齒輪的振動(dòng)信號(hào)為基礎(chǔ)，提出一種新的齒輪壽命預(yù)測(cè)方法。應(yīng)用EEMD和多重分形去趨勢(shì)波動(dòng)分析（MF-DFA)方法，提取表征齒輪健康狀態(tài)的多重分形譜寬度，組成相應(yīng)序列，用來(lái)訓(xùn)練灰色GM（1，1）預(yù)測(cè)模型，完成了齒輪接觸疲勞剩余壽命預(yù)測(cè)。該方法既不需要精確的載荷譜又不需要材料的S-N曲線，對(duì)在線齒輪的剩余壽命預(yù)測(cè)具有一定

3、的實(shí)用價(jià)值。
　　論文首先建立了單對(duì)齒輪嚙合振動(dòng)模型，通過(guò)對(duì)模型分析，研究了齒輪振動(dòng)機(jī)理。依據(jù)齒輪振動(dòng)機(jī)理，分析了齒輪故障對(duì)振動(dòng)信號(hào)的影響。針對(duì)齒輪振動(dòng)信號(hào)的非線性和非平穩(wěn)性，為削弱背景噪聲干擾，在提取特征統(tǒng)計(jì)指標(biāo)之前，選用EEMD對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。
　　對(duì)預(yù)處理完之后的齒輪振動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行多重分形去趨勢(shì)波動(dòng)分析，提取對(duì)應(yīng)的特征統(tǒng)計(jì)指標(biāo)——多重分形譜寬度，以該指標(biāo)作為表征齒輪健康狀態(tài)變化的性能退化指標(biāo)。
　　最后，在機(jī)械式