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.pdf

1、齒輪是廣泛應(yīng)用于機械設(shè)備的傳動零件，其運行狀態(tài)決定著機械設(shè)備的穩(wěn)定性。為保障機械設(shè)備穩(wěn)定運行，確定維修時間，齒輪壽命預(yù)測一直是工程師及學(xué)者們的一個研究熱點。傳統(tǒng)的齒輪壽命預(yù)測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。由于齒輪運轉(zhuǎn)過程中，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信號中有所體現(xiàn)，因此，本文以試驗臺架上所采集的漸開線圓柱直齒輪的振動信號為基礎(chǔ)，提出一種新的齒輪壽命預(yù)測方法。應(yīng)用EEMD和多重分形去趨勢波動分析（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，用來訓(xùn)練灰色GM（1，1）預(yù)測模型，完成了齒輪接觸疲勞剩余壽命預(yù)測。該方法既不需要精確的載荷譜又不需要材料的S-N曲線，對在線齒輪的剩余壽命預(yù)測具有一定

3、的實用價值。
　　論文首先建立了單對齒輪嚙合振動模型，通過對模型分析，研究了齒輪振動機理。依據(jù)齒輪振動機理，分析了齒輪故障對振動信號的影響。針對齒輪振動信號的非線性和非平穩(wěn)性，為削弱背景噪聲干擾，在提取特征統(tǒng)計指標(biāo)之前，選用EEMD對其進(jìn)行預(yù)處理。
　　對預(yù)處理完之后的齒輪振動信號，進(jìn)行多重分形去趨勢波動分析，提取對應(yīng)的特征統(tǒng)計指標(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，在機械式