基于模態(tài)分析和信息熵的齒輪箱故障診斷研究.pdf

1、齒輪箱作為傳遞動(dòng)力的部件，在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備中是不可或缺的，因此，對(duì)齒輪箱的故障診斷研究有著極其重要意義。本文研究了齒輪箱的典型故障形式及振動(dòng)機(jī)理，分析了齒輪箱振動(dòng)信號(hào)的特征；研究了模態(tài)分析中的三類分析方法：計(jì)算模態(tài)分析、試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析、工作模態(tài)分析，并運(yùn)用工作模態(tài)分析技術(shù)進(jìn)行了齒輪箱故障診斷的研究，針對(duì)工作模態(tài)分析中的變速振動(dòng)信號(hào)，又引入了信息熵理論，提出了基于互功率譜的熵值計(jì)算，對(duì)比識(shí)別達(dá)到故障診斷目的。
　　首先，搭建了基于JZQ

2、-250型齒輪箱的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選擇了實(shí)驗(yàn)儀器，人為設(shè)置多種故障，制定了實(shí)驗(yàn)方案。通過(guò)UG和ANSYS對(duì)齒輪箱進(jìn)行了實(shí)體建模及有限元分析；運(yùn)用PolyMAX法對(duì)齒輪箱的頻響函數(shù)進(jìn)行了模態(tài)參數(shù)識(shí)別，得到試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析結(jié)果。綜合兩種分析結(jié)果并結(jié)合測(cè)點(diǎn)布置相關(guān)理論，根據(jù)模態(tài)振型對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了布置。對(duì)定轉(zhuǎn)速和增速的齒輪箱振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了采集。
　　其次，研究了齒輪箱工作模態(tài)分析方法，用多參考互功率譜矩陣代替頻響函數(shù)矩陣，通過(guò)Op.P

3、olyMAX法來(lái)識(shí)別系統(tǒng)的極點(diǎn)。運(yùn)用這種方法分別對(duì)正常與故障齒輪箱進(jìn)行勻速和變速振動(dòng)信號(hào)分析，識(shí)別出模態(tài)頻率及振型，對(duì)比工作模態(tài)分析結(jié)果，找出差別，實(shí)現(xiàn)故障的提取。其中，對(duì)變速振動(dòng)信號(hào)分析中，研究了齒輪箱振動(dòng)信號(hào)的諧波成分并進(jìn)行了諧波剔除處理。
　　最后，研究了信息熵理論，提出了基于互功率譜的熵值計(jì)算，針對(duì)齒輪箱不同工況下得到的SUM互功率譜進(jìn)行信息熵值的計(jì)算，并綜合振動(dòng)信號(hào)的奇異譜熵和功率譜熵，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行識(shí)別，達(dá)到故障診斷目