检索结果-南通市图书馆

作者：代鹏安徽工程大学

学位级别：硕士

直齿轮副传动系统以其瞬时传动比稳定、传动效率高、寿命长等优点被广泛应用于现代机械工业的传动机构中。由于恶劣工况、疲劳失效、磨损和装配等因素影响,极易造成部件的局部故障,严重威胁设备的安全可靠运行。为保证设备安全平稳运行... 详细信息

直齿轮副传动系统以其瞬时传动比稳定、传动效率高、寿命长等优点被广泛应用于现代机械工业的传动机构中。由于恶劣工况、疲劳失效、磨损和装配等因素影响,极易造成部件的局部故障,严重威胁设备的安全可靠运行。为保证设备安全平稳运行,需要利用传动系统的振动信号进行状态监测。齿轮系统的振动信号特征非常复杂,将直接影响状态监测结果的准确性。因此,为保证直齿轮副传动系统状态监测的准确性,本文通过建立故障直齿轮传动系统动力学模型,详细讨论不同工况和不同故障下齿轮系统的振动特性,为直齿轮系统的状态监测提供理论依据。主要内容如下:受服役环境影响,直齿轮传动系统工作工况多变,故障齿轮系统振动响应为非平稳信号,这使得齿轮系统状态识别变得更加困难。通过拉格朗日方程建立复合故障直齿轮传动系统动力学模型,以势能法和附加位移确定齿轮副啮合刚度和轴承局部故障,采用短时傅里叶变换处理齿轮系统产生的非平稳信号,深入分析齿轮系统在变速、变载、速度波动和载荷波动等变工况下的动态响应。结果发现:可变工况下齿轮传动系统振动频域上出现轴承内外滚道故障频率、齿轮副啮合频率和各自谐波频率;加速工况下的故障频率和频率幅值都随着速度增加而增加,加载工况下的故障频率保持不变,频率幅值增大;速度和载荷在目标设置值上下波动时,出现明显的故障频率波动和幅值波动。直齿轮传动系统中出现故障后,产生的冲击在传递过程中直接影响齿轮副和轴承之间耦合关系,而现有模型并未考虑此问题。因此,基于前一章所构建直齿轮系统动力学模型,引入传动轴的陀螺运动模型,建立考虑齿轮与轴承耦合关系的直齿轮系统动力学模型,深入分析耦合关系对齿轮系统振动特性的影响规律。结果表明:轴承的异步振动会引发传动轴的陀螺运动,降低齿轮副的啮合刚度;并且局部故障会使传动轴中心距和不对中偏角发生突变,造成啮合刚度进一步降低;当齿轮副或轴承存在单点故障时,频谱图上同时出现齿轮副和轴承的特征频率和谐波频率。直齿轮传动系统实际工作过程中,受工作环境或工况影响,轴承工作温度升高,外圈与轴承座之间出现间隙,以致传动轴的陀螺运动更加显著,严重影响齿轮系统的振动响应。因此,基于所建立考虑耦合关系的直齿轮传动系统动力学模型,通过赫兹理论和库仑摩擦模型计算外圈与轴承座之间的碰磨力,从而将外圈与轴承座配合间隙引入齿轮系统动力学模型,揭示配合间隙对齿轮系统振动特性的影响规律。结果表明:配合间隙使齿轮副啮合过程变得混乱,轴承外滚道故障频率对系统时域响应的调幅作用增强;由于衰减次数的增加,齿轮副和轴承的超谐波响应被激发,且随着轴承配合间隙的增大,响应频谱中将出现更高阶次的超谐波频率;提高输入转速虽然使齿轮系统振动幅值增大,但超谐波响应被抑制,齿轮系统主要以基频频率振动。为验证上述分析结果的准确性,开展故障直齿轮传动系统振动特性实验,并提出一种有效识别系统故障类型和故障程度的OWF-TSCNN诊断模型。在该模型中,通过多传感器信息融合采集振动信号,利用双树复小波和最优加权因子方法（OWF）实现数据层预处理和数据层融合;基于1D-CNN和2D-CNN构建双流CNN（TSCNN）模型,分别将振动信号小波时频图和FFT谱作为输入;训练后的特征在全连接层拼接,并由SVM进行分类。与OWF-1DCNN和OWF-2DCNN模型相比后发现,OWF-TSCNN模型的时间消耗增加了14.5%-26.6%,网络的收敛速度有所降低,但其在训练集和测试集的准确率显著上升,分别达到100%和99.83%;损失熵和过拟合率也大大降低,特征提取能力和泛化能力明显增加,对故障类型和故障程度均达到较高的诊断准确率。

关键词：直齿轮传动系统动力学建模振动响应齿轮副故障轴承故障故障诊断

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考虑动载荷与动态磨损系数的直齿轮传动系统动态磨损特性

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中南大学学报（自然科学版） 2014年第2期45卷 408-413页

作者：王晓笋巫世晶陈杰彭则明武汉大学动力与机械学院湖北武汉430072

为揭示齿轮传动系统齿面动态磨损特性,通过Weber–Banaschek公式计算获取啮合齿轮对的时变啮合刚度,基于此建立包含非线性齿侧间隙和内部误差激励的齿轮传动系统运动学方程,计算获得系统轮齿啮合时载荷沿啮合线的动态变化规律。根据齿... 详细信息

为揭示齿轮传动系统齿面动态磨损特性,通过Weber–Banaschek公式计算获取啮合齿轮对的时变啮合刚度,基于此建立包含非线性齿侧间隙和内部误差激励的齿轮传动系统运动学方程,计算获得系统轮齿啮合时载荷沿啮合线的动态变化规律。根据齿面粗糙度和当前啮合点最小油膜厚度,建立齿面动态磨损系数的表达式。以轮齿的起始啮合点和最终啮合为区间,将渐开线齿廓进行离散化处理,建立离散化的齿面动态磨损模型并对其进行特定参数下的仿真计算。研究结果表明:由于动载荷、动态磨损系数和滑移速度等参数的影响,主从动齿轮齿面累积磨损量沿渐开线齿廓呈现非均匀分布,节点处最小,齿顶处最大;小齿轮的齿面磨损程度比大齿轮更严重;当传动比和模数变化时,齿面累积磨损量均存在变化趋势明显的敏感区域。

关键词：时变啮合刚度动载荷动态磨损系数动态磨损模型直齿轮传动系统

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考虑齿廓修形直齿轮传动系统动态响应数值分析

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组合机床与自动化加工技术 2016年第4期 93-96页

作者：徐涛金梁举科重庆理工大学机械工程学院重庆400054

计算不同修形量下直齿轮时变啮合刚度及静态传递误差等参数,建立单级齿轮副动力学模型,分析齿轮系统在不同修形量下动态响应特性。研究发现,采用变增量逼近的方法能很好的求取非标准渐开线齿轮啮合过程中啮合点的位置。动态传递误差频... 详细信息

计算不同修形量下直齿轮时变啮合刚度及静态传递误差等参数,建立单级齿轮副动力学模型,分析齿轮系统在不同修形量下动态响应特性。研究发现,采用变增量逼近的方法能很好的求取非标准渐开线齿轮啮合过程中啮合点的位置。动态传递误差频谱中包含刚度激励的谐波成分和齿轮系统本身的固有频率成分,当两频率成分发生重合时,齿轮系统会发生动态传递误差振幅随时间变化越来越大的情况,应当极力避免。

关键词：静态传递误差齿廓修形时变啮合刚度直齿轮传动系统

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