行星齿轮断齿故障动力学仿真与故障提取

行星齿轮在运动中部件会弹性变形,为此,在刚体动力学模型中引入柔性体的方法,基于ADAMS多体动力学仿真软件,对某船用行星齿轮进行刚柔耦合仿真。在太阳轮出现断齿时将太阳轮和行星架设置为柔性体,重点考虑运动仿真中这两个部件的变形。将发生故障后的动力学响应与正常状态进行对比,比较故障后柔性部件和刚性部件加速度频谱信号的異同,分析断齿故障特征和对应的故障频率。     

多轴系耦合作用下齿轮系统转子裂纹故障的振动特性研究

为了探究多轴系耦合齿轮系统中的转子裂纹故障与单轴系转子裂纹故障振动响应特性的异同点,基于Jones轴承建模理论,建立滚动轴承的拟静力学模型;利用Timoshenko梁单元建立传动轴的有限元模型;考虑时变啮合刚度、齿轮传递误差、陀螺效应等因素,利用集中参数法建立齿轮副的动力学模型。将轴承、传动轴与齿轮副模型进行集成,建立齿轮系统非线性动力学模型;利用能量释放率理论与应力强度因子为零法分析裂纹转子单元的呼吸效应,利用Newmark-?数值积分法对转子裂纹故障进行动力学仿真,研究转子裂纹故障的振动响应特征。结果表明：与单轴系转子裂纹故障不同,当齿轮系统发生转子裂纹故障时,由于齿轮啮合的引起的耦合效应及转子裂纹引起的呼吸效应,时域响应表现出明显的幅值调制现象,频域中转频及其2倍频幅值增加明显,在啮合频率处伴有明显的边频带。研究结果为齿轮系统转子裂纹故障的监测与诊断提供了理论基础。     

行星齿轮减速器故障动力学模拟和特征提取

行星齿轮减速器虽广泛应用,但其故障率较高,对此建立一诊断机制成为难点。构建船用行星齿轮减速器刚柔耦合动力学模型,并设置常见故障进行仿真。故障特征信号对比分析表明,故障使得系统能量集中于信号主峰边频,并使边频发生偏移,不同故障机制调制效果不同。这对行星齿轮减速器良好运行起到很好的指导作用。     

汽轮机-行星齿轮减速器耦合动力学特性分析

大功率齿轮箱是船舶轮机系统的重要设备之一,汽轮机通过齿轮箱将动力输出,齿轮系统与转子系统耦合在一起。为研究齿轮的啮合与振动对转子系统动力学特性的影响,针对某船舶动力系统,利用有限元法分别建立转子系统与转子-齿轮耦合系统的动力学方程,考虑齿轮系统的时变啮合刚度,求解并对比两种模型的振动特性。计算结果表明,齿轮的振动会降低转子系统的支撑刚度,使转子系统的临界转速降低,并增大振动响应幅值。另外,齿轮啮合刚度的时变性引起的振动属于参激振动,这种高频激励会传递到转子上。为了更精确计算整个轮机转子轴系动力学特性,需要考虑与转子相耦合的齿轮系统的振动。     

SG与RV减速器综合性能对比分析

RV减速器是工业机器人的核心零部件,国产减速器在总体性能上有待提高。对一种新型可替代RV减速器的SG减速器开展测试与分析研究,利用机器人减速器综合测试系统,测试对比SG减速器与RV减速器在空载升速过程中振动、温度、噪声及传动效率等参数的差异,分析SG型减速器的优点与不足,并提出改进方案。研究发现SG减速器在温度、噪声及负载方面更有优势,但在振动及传动效率方面尚待改进。研究结果可为国内新型SG减速器的设计与优化提供参考。     

空气弹簧系统动态性能研究

结合线性加速度法和欧拉法,将空气弹簧的刚度表示为时间变量的函数,并利用得到的刚度表达式对空气弹簧系统进行仿真.根据仿真结果,对影响空气弹簧动态性能的因素进行分析,分析表明仿真结果是合理的,可以利用仿真方法辅助设计空气弹簧.     

活齿端面谐波齿轮减速器虚拟样机的运动仿真

活齿端面谐波齿轮传动是综合传统的谐波齿轮传动和活齿传动的优点而发明的一种新型传动装置.在进行活齿端面谐波齿轮减速器虚拟样机三维建模及装配的基础上,基于Pro/ENGINEER软件机构仿真功能,实现了该减速器虚拟样机的活齿与端面谐波齿轮及端面齿轮的空间啮合运动仿真及动态分析.     

多级行星轮系减速器的降噪研究

以传统的边频信号识别技术为手段,对某型号的三级行星齿轮减速器故障进行测试与分析,分析表明,该型减速器的第一级太阳轮的转动轴线偏离理论轴线,从而使得行星架和行星轮的转动轴线也偏离理论轴线,导致Ⅰ级的行星轮和Ⅰ级的太阳轮转动都出现了偏心,引起较大的振动与噪声。另外,对减速器进行的模态分析还表明,行星齿轮在较大的啮合冲击激励下发生了共振,加大了减速器的噪声。经对其结构进行改进,使其噪声下降了2.5 dB(A)。     

含复杂断齿故障的行星齿轮动力学研究

针对行星齿轮在恒速、恒负载条件下局部断齿故障难以分析的问题,以行星齿轮传动系统为研究对象,利用能量法建立正常及具有局部断齿故障的齿轮刚度激励模型,通过改变齿轮断齿的长度求得在该条件下的刚度激励并进行对比分析,从而明确故障发生的机理;考虑行星齿轮刚度激励及啮合相位的影响,利用集中参数理论（Lumped Parameter Theory,LPT）建立相应的动力学模型;将求得的刚度激励代入建立的行星齿轮动力学模型,同时在MATLAB中利用自带的ode15s求解器进行求解。最后针对太阳轮y向振动的时域图像及其Fourier变换的频域图像进行分析,得出系统在出现不同程度的故障时的状态变化。该方法可较为准确地判断系统是否存在断齿故障以及断齿故障的严重程度。     

煤矿减速器产生故障的原因及对策研究

速器是综采工作面设备的重要部件之一，其性能的好坏及故障率的高低与矿井的经济效益及社会效益有着密切的关系。本文首先分析了煤矿减速器产生故障的原因，并对产生的原因给出了相应的对策研究，     

齿面弧形裂纹分析

通过化学成分分析、硬度试验、宏观和微观检验等方法,对减速机齿轮齿面弧形裂纹的产生原因进行了分析。结果表明：该裂纹属于磨削裂纹,磨削工艺不当是裂纹产生的直接原因。热处理工艺不当也增加了齿轮磨裂的可能性。因此,在磨削工艺及热处理工艺方面提出了改进措施。     

Detection and Diagnosis of Gear Fault By the Single Gear Tooth Analysis Technique

This paper, presents a procedure of single gear tooth analysis for early detection and diagnosis of gear faults. The objective of this procedure is to develop a method for more sensitive detection of the incipient faults and locating the faults in the gear. The main idea of the single gear tooth analysis is that the vibration signals collected with a high sampling rate are divided into a number of segments with the same time interval. The number of signal segments is equal to that of the gear teeth. The analysis of individual segments reveals more sensitively the changes of the vibration signals in both time and frequency domain caused by gear faults. In addition, the location of a failed tooth can be indicated in terms of the position of the segment that deviates from the normal segments. An experimental investigation verified the advantages of the single gear tooth analysis.     

基于非线性判别分析的齿轮故障分类方法研究

针对复杂机械故障的模式分类问题,提出一种基于非线性判别的多故障分类方法.与线性判别分析相比,基于核的判别分析更适于处理线性不可分的分类问题.将此方法用于齿轮齿面点蚀、剥落以及磨损等故障的分类识别,取得了很好的分类效果.研究表明,基于核的判别分析适于在积累历史故障征兆基础上对多种机械故障进行分类识别.     

飞机发动机燃料计量系统故障分析的一种方法

随着产品成本和复杂性的提高，故障模式影响分析已成为复杂系统设计过程中不可或缺的部分。但其有效性多年来一直存在争议，其主要原因在于采用以经验为主的定性推理法，分析繁琐，工作量大，导致很难确定每种故障模式的故障影响。本文从BIT设计的角度，以功能角色模型理论为基础，导出在反馈系统中的推理规则和故障模式影响分析方法。最后以喷气式发动机燃料计量系统为例，阐述对该系统进行故障分析的一般步骤。研究表明，本文提出的功能角色模型理论可有效提高故障模式影响分析效率。     

某带凸肩发动机风扇叶片非线性响应及断裂故障分析

本文针对某带凸肩发动机风扇叶片，以求解非线性摩擦力的时域跟踪法及求解叶片非线性响应的时域转换方法为基本算法，在考虑凸肩接触面三维运动的情况下，对叶片的非线性响应进行了计算。在分析叶片一阶弯曲振动的基础上对接触面刚度进行了估计，并进一步对该叶片高阶故障振型的振动特点进行了分析，讨论了其故障原因并初步提出排除故障的几种思路。     

基于倒阶次谱分析的齿轮故障诊断研究

针对齿轮箱升速过程中振动信号非平稳的特点，将常规的倒谱分析技术与阶次谱结合，提出了倒阶次谱的齿轮箱故障诊断方法。首先对齿轮箱升降速瞬态信号进行时域同步采样，再对时域信号实行等角度重采样，转化为角域平稳信号，最后对角域重采样信号进行倒谱分析，就可提取齿轮的故障特征。通过对齿轮齿根裂纹和齿面磨损故障实验信号的分析，表明该方法能有效地诊断齿轮的故障。     

某汽车轮毂轴断裂原因分析

某汽车在行驶过程中,其后轮毂轴在安装轴承附近发生断裂,该车累计行驶里程为17km,轮毂轴材料为65Mn弹簧钢。通过外观检查、断口宏微观观察、能谱分析、化学成分分析、硬度检测和金相检验等实验,确定了轮毂轴的失效性质及失效原因。结果表明:轮毂轴失效性质为疲劳断裂;轮毂轴内部存在锻造裂纹是轮毂轴发生疲劳断裂失效的主要原因;锻造裂纹的产生可能为切削量不足导致轮毂轴原材料料头端部存在块状缺陷。     

基于扭振分析方法的齿轮传动系统故障辨识

通过分析齿轮啮合过程的数学模型及典型故障,论证了扭振分析方法在齿轮系统故障诊断上的优越性,并提出一种测量齿轮轴上扭振信息的新方法。在此基础上搭建了齿轮传动系统,通过采用永磁旋转(角)加速度传感器检测齿轮系统各个运行状态下不同轴上的扭振信号;然后,分别对齿轮传动系统轴上的扭振信号和平台的振动信号采用小波包分解,提取各个节点的能量作为特征向量;最后,结合以径向基函数(RBF)为核函数的支持向量机(SVM)分别进行故障的辨识。实验结果表明:轴上的扭振信号在齿轮系统故障诊断上的效果要优于平台振动信号的诊断效果。     

柴油机振动分析及故障诊断

在分析柴油机主要故障类型的基础上提出从气缸盖和气缸体振动提取振动、频率特征信号，用微机系统进行频谱分析，用诊断系统对柴油机故障进行诊断。实践证明，系统是可行的，在柴油机故障诊断中，将得到广泛应用。     

基于时频分析的裂纹转子碰摩故障特征研究

为研究转子系统耦合故障特性,采用有限元方法建立了含有横向裂纹、转静碰摩的非线性转子动力学模型。首先研究了不同转速下裂纹、碰摩单一故障下转子系统的振动响应,其次研究了两种故障耦合情况下系统的振动响应特征。采用波形图、FFT谱图、瞬时频率和Hilbert-Huang时频谱(HHS)相结合的方法对故障转子振动信号进行了分析。分析结果表明:运用多种时频分析相结合的方法可以较为全面地了解转子的故障特征,裂纹转子在1/5、1/3临界转速时会发生较为明显的5X、3X谐波,且裂纹的产生会导致响应幅值增大,从而引起更为严重的碰摩。 