齿轮传动系统断齿故障的机理研究

研究了含断齿故障的4自由度齿轮系统的动力学机理。考虑了断齿故障会引起齿轮系统微小的不平衡,及断齿故障对系统啮合刚度的影响,综合建立了齿轮—转子—轴承模型。数值仿真了故障信号,并通过时域图、相轨迹、Poincaré截面图及频谱分析研究了断齿故障引起的响应,及断齿故障的演化对系统动力响应的影响。最后实验模拟了齿轮断齿故障,通过实测振动信号的振动特征能够验证理论分析的结果,从而说明断齿故障理论模型的合理性,能为齿轮系统断齿故障的诊断提供理论依据。     

裂纹故障对行星齿轮传动系统动力学特性的影响

针对行星传动装置动态特性复杂、故障率高的问题,拟从动力学角度探索行星传动系统的故障机理。采用改进能量法,仿真分析正常与含裂纹齿轮时变啮合刚度,考虑时变啮合参数影响,运用集中参数法建立了行星齿轮传动系统动力学模型;求解得到了正常与含故障齿轮传动系统动态响应,并对比分析了裂纹故障对动力学特性的影响;通过台架实验,分析了裂纹故障对齿轮动态响应的影响,结合小波分析与EEMD方法对齿轮振动信号进行频谱分析,并对比分析了正常与故障齿轮的频域特性差异,揭示了行星齿轮传动系统的故障机理。研究表明:所建立的动力学模型精度较高,能够很好地描述含故障齿轮传动系统的动力学特性;由于裂纹故障引起传动系统振动的调制效应,导致在齿轮啮合频率附近出现明显边频带,故障齿轮箱的振动能量主要集中在高频段。     

相关熵和双谱分析齿轮故障诊断研究

相关熵为高斯、非高斯噪声处理的一种有效方法,针对强高斯噪声和非高斯噪声干扰下齿轮故障诊断问题,提出了一种基于相关熵和双谱的齿轮故障诊断方法。该方法综合利用高斯核函数和不完全 Cholesky 分解算法计算信号的相关熵,然后再计算相关熵的双谱,根据相关熵的双谱特征识别齿轮故障。通过不完全 Cholesky 分解算法计算信号的相关熵,不仅大大压缩了数据量,突出了齿轮故障特征,而且提高了计算效率。通过仿真和齿轮磨损故障振动信号分析结果表明：强背景噪声会造成传统双谱故障诊断方法失效,而基于相关熵和双谱分析的齿轮故障诊断方法,能在强噪声干扰背景中提取齿轮的故障特征准确识别齿轮故障,其性能优于传统双谱和小波变换域双谱,为一种有效的齿轮故障诊断方法。     

嵌入式传感器的齿轮裂纹故障诊断

针对传统的齿轮箱体振动信号的故障诊断,提出了一种新的测试方法,即把传感器直接安装在齿轮箱体内的齿轮体上,缩短了振动信号的传递路径,有效降低了振动信号在传递过程中幅值衰减,能诊断出齿轮传动系统的早期故障。为验证该方法的有效性,对齿根2 mm裂纹的故障齿轮传动系统进行了动力学仿真和实验验证,结果发现从齿轮体上的振动信号中能成功诊断出齿轮裂纹的早期故障,而箱体上的振动信号则不能体现故障特征。这充分说明了振动信号在经过复杂的传递路径后导致幅值衰减和频率成分丢失,微弱的故障信息被削弱。这为齿轮箱的早期微弱故障的诊断提供了一种有效的方法。     

基于包络同步平均的齿轮故障诊断

齿轮振动信号由于存在非平稳、调制、传递路径复杂等特点,其分析相对较为困难,传统的共振解调法还存在共振带参数无法准确确定的不足。为解决上述问题,本文提出了一种基于包络信号角域同步平均的齿轮故障诊断方法。该方法首先利用谱峭度提取出齿轮振动信号的复包络信号,再分别选取齿轮箱中不同转轴作为参考轴对复包络信号进行等角度采样,在角域进行同步平均并用阶比跟踪提取齿轮故障信息。该方法可有效消除源包络信号中的宽带噪声干扰,分离出与故障齿轮所在轴有关的阶比分量,同时可克服转速波动对信号分析产生的频率模糊现象。利用该方法分别对齿轮故障仿真信号和齿轮故障振动信号进行了分析,结果表明,所提出的包络角域同步平均方法能够有效地提取出齿轮故障的特征信息。     

齿轮传动系统中行星轮断齿故障特征分析

为识别齿轮传动系统中行星轮断齿故障特征及其连带的故障本质特征,建立了2级定轴齿轮+1级行星轮的风电齿轮传动系统量纲-动力学方程。对比研究正常与行星轮断齿故障状态下系统随激励频率变化的故障特性。通过研究发现了行星轮断齿故障引发的脱齿-碰撞现象,断齿故障特征及连带故障特征。依据仿真结果识别出实验信号中无法确定的由行星轮断齿故障引起的连带故障信号,诊断出故障特征表现微弱的行星轮断齿故障。     

基于传动误差检测法的早期齿轮磨损故障诊断

摘 要：针对齿轮系统在复杂结构复杂工况下早期故障难诊断的问题,借鉴精密机械中检测齿轮安装误差和加工误差的传动误差检测法,建立含故障的二级齿轮系统传动误差信号模型,分析中间轴齿轮早期单齿齿面磨损对齿轮系统传动误差的影响及特征规律。经齿轮传动系统实验台实测信号研究结果证明：传动误差信号信噪比高,能够有效识别复杂齿轮系统中齿轮早期磨损故障。     

基于EMD和功率谱的齿轮故障诊断研究

提出了一种基于经验模态分解EMD（Empirical Mode Decomposition）的齿轮裂纹故障诊断的新方法。EMD方法具有自适应的信号分解和降噪能力，EMD是先把时间序列信号，分解成不同特征时间尺度的固有模态函数（Intrinsic Mode Function，简称IMF），然后通过选取表征齿轮裂纹故障的IMF分量进行功率谱分析，就可提取齿轮故障振动信号的特征。齿轮故障实验信号的研究结果表明：该方法能有效地识别齿轮的齿根裂纹故障。     

考虑轴承故障高速列车齿轮传动系统振动响应分析

齿轮传动系统在高速列车运行过程中起着连接和动力传递的关键作用,齿轮传动系统中的滚动轴承长期处于高速运行状况,易于出现故障。为研究轴承出现故障后高速列车齿轮传动系统的振动响应,基于Hertz接触理论,考虑齿轮传动系统输入轴上圆柱滚子轴承内圈滚道上的剥离故障,利用三维建模软件SolidWorks和动力学软件RecurDyn分别建立正常工况和故障工况下的齿轮传动系统动力学模型。通过仿真分析可以发现：故障工况下,输入轴上轴承滚子的角速度会出现周期性突变,输出轴上从动齿轮的角速度变化剧烈,而轴承滚子的角速度几乎不变;输入轴上包括主动齿轮在内的所有零件振动加速度明显增大,并且输出轴上零件的振动加速度也有所增大;主动齿轮和从动齿轮齿面接触力增大;输入轴上轴承滚子与内圈会瞬时脱离,影响轴承的稳定运行。研究结果可为高速列车齿轮传动系统中轴承故障的诊断、预防提供参考数据。     

齿轮减速机故障问题浅析

本文就齿轮减速机常见故障问题展开探讨，研究了导致故障的成因以及具体状况，并制定了科学有效的应对策略。对延长齿轮减速机应用服务寿命，降低故障发生机率，令其保持持续、良好、健康与稳定的运行，有积极有效的促进作用。     

Analysis of a crack at a weak interface

The problem of two elastic half-planes joined along the common part of their boundary by a cracked weak interface is considered. The central part of the joint is detached, while in the remaining part there is a continuous distribution of springs which assures continuity of stress which is proportional to the displacement gap. The adherents are homogeneous and isotropic, while the interface is allowed to be orthotropic with principal directions normal and tangential to the interface, respectively. The body is subjected to constant normal and tangential loads applied at infinity and at the crack faces. Using classical solutions for elastic half-planes as Green functions, the integral equation governing the problem is obtained and solved numerically. Attention is paid to the analysis of the solution around the crack tip, and an asymptotic estimate showing that the derivative of the solution is logarithmically unbounded is obtained analytically. Accordingly, it is shown that there may exist, at most, logarithmic stress singularities. It is further shown how, contrary to the case of perfect bonding, stress singularities are not related to the normal propagation of the crack, but possibly to the crack deviation. The crack propagation is analyzed by the energy Griffith criterion, and it is shown that some drawbacks of linear elastic fracture mechanics disappear in the case of weak interface.     

PCA与SVD信号处理效果相似性与机理分析

将主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)用于信号处理,并与奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)方法比较。分析总结PCA及SVD信号处理原理,提出基于PCA的特征值差分谱理论用于信号消噪。结果表明,PCA与SVD的处理效果较相似,相似性原因为原始矩阵右奇异向量即为协方差矩阵特征向量。SVD较PCA的重构误差小,因SVD无需计算协方差矩阵,可避免舍入误差产生。     

水平子午环微光探测系统

来自遥远天体的信号相当微弱,往往被夜天光所淹没,无法提取有用的信号,因此天文微光探测力求尽可能减少夜天光的影响,获得尽可能高的信噪比,活动光栅是减少夜天光影响的最佳方案,光子计数的应用可直接获得星光信号的数字量,为噪声的研究提供了可能,本文介绍的微光探测系统就是基于上述原则设计的,已成功地用于中国与丹麦合作研制的全自动水平子午环上,其系统精度为0.03角秒,另一方面应选取合适的数学模型,以期结果更接近于无偏估计,作者提出了一种相关处理方法,其特点是无需任何假定,因此这种归算更接近于无偏估计,特别适用于暗星观测的归算。     

Estimation of Complicated Profiles in Phase I,Clustering and S‐estimation Approaches

Some quality characteristics are well defined when expressed as a function of an independent variable. This function is usually called a profile. If the functional form of the profile is known, parametric methods could be used to monitor the profile representing a process. However, some processes are complicated, and it is not suitable to use parametric models. In these cases, nonparametric methods may be used to monitor the profiles. One of the powerful nonparametric profile monitoring methods is to use wavelets. In this paper, the issue of estimating the complicated profiles in phase I is studied. In order to monitor the process using wavelets, it is required to estimate the vector of wavelet coefficients. Classical estimators are usually used to estimate the coefficients vector. These estimators should be used when the data do not contain outliers. However, it is possible that the data set is contaminated and includes some outliers. Thus, it is better to use robust estimators that are insensitive to the presence of outliers. In this paper, two robust estimators for estimating the complicated profiles using wavelets are proposed. In the first approach, the dimension of the coefficients vector is reduced by means of PCA incorporated into clustering. The second approach is based on the S‐estimation method. An extensive simulation study is performed using matlab ® software to evaluate the proposed methods and to compare the results with an existing classical method. The results show the well performance of the suggested methods in estimating the model parameters when the data set is not contaminated and in the presence of outliers. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

滤波求和恒定束宽波束形成器设计

文章在深入分析连续阵的恒定束宽波束形成理论基础上，将阵元权系数等效为两级滤波器，第一级只该与基阵的孔径分布有关，第二级只与基阵的维数有关，给出了滤波器的设计方法。通过时域的滤波求和实现恒定束宽波束形成，避免了频域分解，降低了运算量。该方法可用于一维、二维和三维情况，并且适用于任意带宽。基于非均匀线阵的计算机仿真表明该方法的恒定束宽效果是令人满意的。     

Discrete element modelling of cyclic loading of crushable aggreates

This paper examines the discrete element modelling of cyclic loading of an aggregate of crushable sand grains. Each grain of sand is modelled as an agglomerate of balls bonded together. The aggregate is subjected to compaction followed by isotropic normal (plastic) compression, and then unloaded to half the maximum applied stress. The aggregate is then subjected to cyclic loading to a maximum stress ratio of 0.8. The aim of the paper is to examine the reduction of the rate of axial strain with number of cycles, and to determine the relative influences of volumetric strain and shear strain rates on the axial strain rate. In particular, the paper aims to show whether particle breakage is mainly related to the accumulation of volumetric strain. This is found to be the case, which is consistent with proposals by other authors that plastic hardening under monotonic loading is due to particle fracture.     

基于极坐标和傅里叶算子的产品形态描述方法

随着经济的发展,产品极大丰富,但同时导致了产品之间的同质性.产品形态创新设计可有效提升产品的品质,因此急需发展产品图像检索和产品形态设计自动推理技术,而其中形态描述是研究的关键之一.应用极坐标和傅里叶变换,提出产品形态描述的一种新方法,主要包括以下4个步骤：预处理,从产品图像中获取形态的轮廓信息;形态信号提取,用一个函数代表产品形态轮廓信息;信号标准化,将不同的形态进行采样点数量和大小的标准化处理;傅里叶转换,将形态信号转换到频域,即用谐波信号描述产品形态.经实例研究表明,一定数量的谐波信号就可满足产品形态的描述,该方法鲁棒性高、结构紧凑、操作简单.     

层状场地脉动卓越频率对应的理论计算深度研究*

地脉动观测是一种简便有效的场地土层动力特性测试方法。本文依据场地脉动能量中瑞利波为主的特性,基于层状场地瑞利波弥散特征曲线,研究了不同场地条件下脉动卓越频率对应的瑞利波波长与场地自振频率理论计算深度之间的关系。计算结果表明：场地一定深度范围内土层剪切波速差异特性是其主要影响因素。如果土层波速差别较小或者某一波速占主导地位,则理论计算深度与瑞利波波长比值约为1/4a(a为瑞利波波速与剪切波速之比),与均匀场地结果接近;反之,土层波速差异越大,两者比值与1/4a偏离越远,且1/4a为比值上限。     

心冲击引起的肢体支反力波动的振动模型

利用肢体支反力波动（VRFB）的信息监测生理状态具有独特的优势。建立心冲击所致的VRFB两自由度振动模型，导出了心冲击与VRFB之间的传递关系。根据文献提供数据对VRFB的量级进行了估计，并与初步实验结果进行了比较。研究表明：VRFB幅度的理论估计与实测相吻合，约为牛顿量级，实测的VRFB曲线上心动周期明显。     

实验室间比对结果分析统计方法的探讨

对实验室间比对结果分析的统计方法进行了探讨。比较了常用的统计方法——稳健统计法和经典统计法的计算过程，对几次实验室间的比对结果分别用这两种统计方法进行了分析，同时结合格拉布斯检验法对离群值进行判断，从而探讨了两种统计方法的适用范围。认为当比对数据较多时，可采用稳健统计法给出严格的评价结论；当比对数据较少时，应先利用格拉布斯检验法对离群值进行剔除，同时要考虑方法标准或产品标准规定的允许误差，然后对余下的数据用经典统计法进行分析和评价。