兩種特定齒輪的故障診斷方法研究.pdf

1、齒輪設(shè)備是現(xiàn)代工業(yè)傳動(dòng)設(shè)備中的一個(gè)關(guān)鍵部件，齒輪的運(yùn)行工況對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)作關(guān)系重大。要對(duì)齒輪系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)和故障診斷，就要先對(duì)其機(jī)械力學(xué)系統(tǒng)建立模型，找出齒輪系統(tǒng)的狀態(tài)方程和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為齒輪狀態(tài)的檢測(cè)和故障預(yù)測(cè)提供理論依據(jù)。
　　但是不同種類齒輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同，則對(duì)不同的齒輪故障分析的方法可能不盡相同，本文主要對(duì)常用的兩種簡(jiǎn)單的齒輪做分析，一種是經(jīng)常用在復(fù)雜工作環(huán)境下的硬齒面弧齒錐齒輪，一種是通常最常見(jiàn)的圓柱體直齒齒輪

2、，由于兩種齒輪的物理結(jié)構(gòu)不同，對(duì)兩種齒輪的故障分析方法也不同。
　　硬齒面弧齒錐齒輪由于齒面和齒線都為非直線方程，其受力分析比較復(fù)雜，如果用基于力學(xué)模型故障診斷方法時(shí)建立模型較難，因此本文采用人工智能的故障診斷方法診斷其故障，可以不必建立其力學(xué)模型，同時(shí)考慮到硬齒面弧齒錐齒輪在線檢測(cè)對(duì)及時(shí)性要求高，計(jì)算量較普通齒輪運(yùn)行穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、故障率低的特點(diǎn)，大容量故障信號(hào)的采集比較耗時(shí)，同時(shí)大容量的樣本可能帶來(lái)巨大的計(jì)算時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)等問(wèn)題，

3、本文采用適合小樣本故障識(shí)別的支持向量機(jī)方法。小波包分解能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行時(shí)-頻多尺度多分辨率分析，并且適用于對(duì)齒輪故障振動(dòng)的非平穩(wěn)信號(hào)分析，所以本文采用小波包分解來(lái)對(duì)齒輪采集信號(hào)進(jìn)行變換和特征提取，并結(jié)合弧齒錐齒輪不同類型故障特征能量分布特性差異很大的特點(diǎn)，提出一種把小波能量方差和小波能量一并帶入支持向量機(jī)輸入向量的算法，通過(guò)齒輪故障預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率計(jì)算對(duì)比，表明這兩種方法在小樣本下對(duì)弧齒錐齒輪故障有很高的識(shí)別率，并且基于小波能量方差的算法比傳統(tǒng)

4、單獨(dú)訓(xùn)練小波能量算法達(dá)到更高的識(shí)別率，是一種可行的硬齒面弧齒錐齒輪故障診斷方法。
　　對(duì)于圓柱體直齒齒輪，其物理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，力學(xué)分析方法比較成熟。功率鍵合圖方法以向量形式能夠簡(jiǎn)練描述很多能量耦合的復(fù)雜系統(tǒng)比如齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)并能夠用鍵合圖構(gòu)件快速的建立系統(tǒng)模型，本文根據(jù)圓柱體直齒輪的物理力學(xué)模型建立考慮齒輪系統(tǒng)時(shí)變剛度、摩擦系數(shù)和傳遞誤差的圓柱體直齒輪副功率鍵合圖模型，根據(jù)鍵合圖模型建立齒輪系統(tǒng)時(shí)間因果關(guān)系圖，根據(jù)時(shí)間因果圖建立圓柱體直