故障参数下齿轮系统非线性动力学行为

为分析齿轮系统在故障条件下的非线性动力学变化机理,对不同故障参数下非线性齿轮系统的动力学行为进行了研究;建立了单齿冲击、单齿刚度、单齿磨损及全齿磨损的非线性动力学模型,采用齿轮混沌振子方法对其进行了分析;探讨了上述4种故障激励产生后齿轮系统吸引子的变化.研究表明,利用齿轮混沌振子能够较好地区分故障信号的大小,为更好地进行故障诊断提供了理论支持,也为旋转机械的故障诊断提供了一种新方法.     

变载荷激励下齿轮传动系统齿根裂纹故障动力学特性分析

根据齿轮裂纹会引起齿轮系统的时变啮合刚度变化这一特性,建立了含齿根裂纹故障单级齿轮传动系统的四自由度动力学模型,对裂纹故障的非线性动力学机理进行了研究。采用变步长的四阶龙格—库塔法对齿轮裂纹故障进行仿真分析,运用时频分析方法研究了裂纹信号特征,为齿轮裂纹故障诊断提供了理论支持。在此基础上,分析了齿轮裂纹在变载荷激励下的动力学特性。分析表明:在变载荷激励下,齿轮振动波形图与变载荷激励变化趋势极其相似,裂纹的存在引起波形图上出现冲击现象并且啮合频率及其倍频附近出现边频带,边频带为故障齿轮的转频;变载荷激励下,低频的边频成分明显只与外载荷激励有关,与齿轮故障无关。     

齿轮系统非线性动力学特性分析

综合考虑齿侧间隙、时变啮合刚度、综合啮合误差等因素,建立了直齿轮副单自由度非线性动力学模型,并利用变步长Runge-Kutta法对单自由度运动微分方程进行了数值求解。结合系统的分岔图、相图、Poincaré映射图以及FFT频谱图,分析了系统在参数变化时的动力学特性,得到了系统的混沌运动规律。结合齿轮的动载荷历程,得到了齿轮啮合冲击状态在非冲击、单边冲击以及双边冲击状态之间变化时变化过程与系统参数之间的关系。     

间隙误差条件下辊轧机传动系统动态特性分析

基于齿轮系统动力学及非线性系统动力学理论,建立了考虑时变啮合刚度、综合啮合误差以及齿侧间隙等因素的叶片辊轧机传动系统的非线性动力学模型。采用数值积分方法对含间隙非线性微分方程组进行了求解,研究了齿侧间隙对辊轧机传动系统的动态特性影响。研究表明:齿侧间隙增大使系统由简谐振动进入混沌振动;传动系统啮合状态由双边冲击转为单边冲击,且间隙的增加对上轧辊一级齿轮-齿条以及二级齿轮-齿条啮合动态响应影响较大,对下轧辊齿轮-齿条啮合动态响应影响较小。     

转矩分流式齿轮传动系统的非线性动力学特性

为研究转矩分流式齿轮传动系统的非线性动力学特性,建立系统的非线性动力学模型,考虑了齿侧间隙、时变刚度、综合传动误差、阻尼和外激励等参数。使用PNF(Poincaré-Newton-Floquet)方法对系统的动力学微分方程进行求解发现,在不同的参数条件下系统会出现4种动态响应：简谐响应、次谐波响应、拟周期响应及混沌响应。4种状态下的时间历程、相图、Poincaré映射图、快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)频谱图表明该系统有很强的非线性特性,应使用非线性理论进行更深入的研究。     

含外圈故障的高速列车轴承转子系统非线性动力学行为分析

针对高速动车组列车的轴箱轴承,建立一种含外圈故障的滚动轴承非线性动力学模型,并分析轴承在正常状态和故障状态下模型的非线性动力学行为。该轴承为高速列车圆锥滚子轴承,模型考虑了轴承间隙、滚子和滚道之间的非线性赫兹接触力、由于转子质量偏心引起的不平衡力等因素。对模型进行数值求解,通过对比仿真和实际求得的变刚度频率外圈故障特征频率验证了模型的正确性。得到系统复杂的非线性动力学响应,分析转子速度、故障尺寸等因素对系统稳定性的影响,随着转子速度和故障尺寸的增大,系统会逐渐偏离稳定的运动状态,更早地进入混沌。通过频谱图、相平面图、分岔图以及Poincare映射图进行系统分岔和混沌特性分析,发现了通往混沌的拟周期运动、阵发性和倍周期分岔途径。分析结果对研究列车轴箱轴承故障的产生机理和演化规律具有一定的价值。     

负载对星型齿轮传动动态特性的影响分析

建立了受传递误差和时变啮合刚度激励的星型齿轮传动的间隙型多自由度非线性动力学模型 ,并用自适应变步长 Gill数值方法进行了求解。结合 Poincaré映射和相平面研究了系统在不同外载荷情况下的各类稳态响应及其动力学分岔特性。通过分析各齿轮副的动载荷系数变化规律讨论了各齿轮副啮合状态在非冲击、单边冲击以及双边冲击状态之间的转化过程和外载荷的关系。发现系统的非谐响应在很大程度上依赖外载荷的大小 ,轻载下星型齿轮传动系统易于出现脱啮、齿背冲击和载荷不均匀现象 ,从而会导致较大的动载荷和混沌噪声。     

主动磁悬浮轴承-转子系统的非线性动力学研究

研究了8磁极主动磁悬浮轴承-转子系统的非线性动力学特性,建立了系统的非线性动力学模型,并通过Taylor公式对其进行非线性展开,用数值方法对得到的系统空间状态方程进行分析,通过Matlab软件编程,借助Poincare影射和Lyapunov指数对系统的运动形态进行分析,结果发现在一定参数条件下,系统会产生分叉和混沌现象,并结合试验分析了系统在不同参数条件下的运动状态.     

齿侧间隙对齿轮系统动力学行为的影响

为分析齿轮传动系统在齿侧间隙变化条件下的非线性动力学变化机理,对不同齿侧间隙参数下非线性齿轮传动系统的动力学行为进行了研究,建立了全齿齿侧间隙变化的齿轮传动系统非线性动力学模型,探讨了不同齿侧间隙参数条件下齿轮传动系统吸引子的变化。研究表明,齿侧间隙的变化不仅能够影响齿轮传动系统振动幅值的变化,同时,齿侧间隙的变化也能够显著改变齿轮传动系统的动力学行为,使齿轮传动系统在混沌状态与周期状态间发生跃变。研究结果能够为齿轮传动系统的设计和故障诊断提供一定的参考。     

端曲面齿轮传动系统的非线性动态特性

为了研究端曲面齿轮传动系统的非线性动态特性以及参数对系统动态特性的影响，建立了端曲面齿轮系统的非线性动力学模型；选取无量纲啮合频率为控制参数，通过分岔图、相图、时间历程图、Poincaré映射图，研究了系统的动力学特性。研究表明，系统经跳跃分岔由无冲击状态转迁为单边冲击状态，随后经连续的倍化分岔通向混沌运动；当增大综合传动误差或减小转矩时，系统无冲击状态区域逐渐收缩，跳跃分岔值和倍化分岔值发生超前，使系统提前发生跳跃现象；无冲击—单边冲击的转迁方式发生改变，亚谐运动区域逐渐扩展并发生前移，系统运动类型增多，运动周期数增大，混沌运动区域逐渐扩大，系统稳定性下降。     

机车走行部故障在线诊断的特征分析方法研究

在讨论特征分析方法原理的基础上，针对机车走行部故障在线监测过程中存在的信号分析与处理问题，运用整周期等角度采样方法将时域振动信号转换为角域信号，采用FFT变换将角域信号变换为对应的特征频谱，通过谱估计、谱图分析得到机车走行部各零部件的故障特征谱值，再根据该特征谱值识别机车走行部各零部件的故障。然后，根据机车走行部故障诊断的实际需要，设计了一套基于特征分析方法的机车走行部故障在线诊断系统。实验结果表明，该方法能准确、可靠地识别机车走行部故障。     

基于噪声辅助局部波动特征分解的齿轮裂纹故障定量诊断方法

将齿轮故障机理研究与故障诊断方法相结合,提出了一种新的基于噪声辅助局部波动特征分解的齿轮裂纹定量诊断方法。首先,建立了带裂纹齿轮系统动力学模型,获得不同裂纹程度下的动力学响应,从中提取对故障敏感而与工况无关的特征参数构成特征向量矩阵,输入到支持向量回归机中,建立了特征参数与齿轮裂纹程度之间的映射关系。然后,通过这种映射关系,对实际的齿轮裂纹信号采用噪声辅助LOD方法进行特征提取,实现了齿轮裂纹的定量诊断。     

齿轮故障诊断中的信号处理技术研究与展望

重点讨论了各种信号处理技术在齿轮系统的故障诊断中的应用 ,包括 :平稳信号处理技术 ,非平稳信号处理技术 ,非高斯和非白色噪声信号处理技术 ,非线性信号处理技术 ,盲信号分离技术 ,奇异值分解技术以及各种智能诊断技术。详细比较了各种信号处理技术的特点、应用范围和研究进展 ,并且指出了今后的若干研究方向 ,从而为齿轮系统的故障诊断和在线监测提供了依据 ,以保证齿轮系统的安全运行。     

齿轮全齿磨损的胞映射全局动力学分析

含故障齿轮非线性系统的全局性态分析是对齿轮正确故障诊断的状态依据,运用能够反映非线性系统复杂全局性态的简单胞映射方法,把故障齿轮非线性系统所处的状态空间转化为胞空间,对齿轮非线性系统在不同程度磨损故障状态下的动力系统的全局特性进行了分析,通过对比不同程度故障下系统的吸引域及其吸引胞,得到磨损故障齿轮非线性系统全局特性的变化规律,为齿轮非线性系统的故障诊断提供了另一种研究思路和方法。     

基于倒谱和包络解调的齿轮箱故障诊断

齿轮箱是设备上重要的传动部件,齿轮故障诊断对设备的长期安全运行起着至关重要的作用.根据齿轮振动机理及谱分析来进行振动信息处理和特征提取,是目前齿轮故障诊断中的一种有效方法.分析了齿轮箱的振动故障特性,提出了用解调谱和倒谱两种分析法相结合来对系统的输出信号进行故障诊断的方法.最后在齿轮故障模拟实验台上采集了故障下的振动信...     

相对关联距离熵在转子系统故障诊断中的应用

将相对关联距离熵应用于航空发动机转子-机匣系统状态识别和故障诊断。在相空间重构的基础上，基于实测的航空发动机机匣振动时间序列求解了转子-机匣系统不同工作状态和故障状态的相对关联距离熵，并基于相对关联距离熵，对航空发动机转子-机匣系统进行了状态识别和故障诊断。     

基于奇异谱的降噪方法及其在故障诊断技术中的应用

提出一种将振动信号在相空间进行重构,并利用重构吸引子轨道矩阵的奇异谱的特性来提高信噪比的方法。该方法已应用于滚动轴承和齿轮箱的故障诊断中,试验表明该方法能够有效地降低噪声,提高信噪比,突出振动信号的故障特征,从而提高设备故障诊断的准确率。     

基于Morlet小波的时频图在齿轮断齿故障诊断中的应用

齿轮传动系统振动信号带有明显的非平稳性,齿轮断齿故障使非平稳特征更加明显,并伴有明显的脉冲冲击特性。利用小波分析处理非平稳的优势,结合齿轮传动系统的振动特性和Morlet小波能够处理脉冲信号的特点,建立了基于Morlet小波的时频分析方法,通过对某齿轮增速箱齿轮断齿故障的诊断,证明本方法不但能够准确诊断出断齿故障,而且能够评估断齿数量,较好地弥补了传统频谱分析的不足。研究结果对于齿轮断齿等具有脉冲信号特征的故障诊断具有一定的指导意义。