检索结果-内蒙古大学图书馆

振动与冲击 2013年第16期32卷 37-43,69页

作者：王晓笋巫世晶周旭辉胡基才武汉大学动力与机械学院武汉430072 武汉第二船舶研究所武汉430064

为揭示磨损故障对于齿轮传动系统非线性动态特性的影响,利用Archard和Weber-Banaschek公式分别计算了齿面动态累积磨损量和磨损齿轮对的时变啮合刚度。建立含有非线性齿侧间隙、内部误差激励和含磨损故障的时变啮合刚度的三自由度齿轮... 详细信息

为揭示磨损故障对于齿轮传动系统非线性动态特性的影响,利用Archard和Weber-Banaschek公式分别计算了齿面动态累积磨损量和磨损齿轮对的时变啮合刚度。建立含有非线性齿侧间隙、内部误差激励和含磨损故障的时变啮合刚度的三自由度齿轮传动系统平移-扭转耦合动力学方程。采用变步长Gill积分方法对动力学模型进行了数值仿真分析,以系统的激励频率为分岔参数,计算系统的对应的分岔图;引入GRAM-SCHMIDT方法对系统的Jacobi矩阵进行正交化处理,计算系统的李雅普诺夫指数谱,同时结合Poincaré映射图和功率谱验证了李雅普诺夫指数谱和分岔图计算结果的正确性。通过研究发现了系统内部存在的丰富非线性现象,包括倍周期分岔途径、阵发性途径和多种拟周期通过锁相进入混沌的现象;在系统经由拟周期进入混沌的过程中发现了交替出现的拟周期与锁相现象以及拟周期运动时功率谱分量存在的Farey序列现象。研究结果表明含有磨损故障的齿轮传动系统具有非常复杂的动力学特性,而系统由周期运动进入混沌运动的途径也是丰富多样的。

关键词：分岔混沌磨损故障啮合刚度齿轮传动系统

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齿轮传动系统复合故障诊断技术研究

齿轮传动系统复合故障诊断技术研究

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作者：吕轩燕山大学

学位级别：博士

齿轮传动系统是现代机械中主要的动力传递系统,经常工作在恶劣的内、外环境中。齿轮和轴承作为齿轮传动系统的核心零件容易发生故障,若故障未能被及时发现,往往引发其他齿轮或轴承的故障而发展成为复合故障,复合故障难以完全识别。对齿... 详细信息

齿轮传动系统是现代机械中主要的动力传递系统,经常工作在恶劣的内、外环境中。齿轮和轴承作为齿轮传动系统的核心零件容易发生故障,若故障未能被及时发现,往往引发其他齿轮或轴承的故障而发展成为复合故障,复合故障难以完全识别。对齿轮和轴承复合故障诊断方法开展研究,对全面、准确诊断复合故障,保障设备平稳运行,减少损失具有重要的理论价值和应用价值。本文以齿轮传动系统复合故障诊断为研究对象,研究适用于齿轮和轴承复合故障的诊断方法。主要研究工作如下:采用集中质量法建立两级平行轮系和一级行星轮系组成的多级齿轮传动系统的正常状态和复合故障动力学模型,用时变啮合刚度对正常状态、齿根裂纹和单齿断齿故障进行描述。通过对动力学微分方程求解得到正常状态和复合故障状态的仿真振动信号。通过将正常状态仿真信号与实测信号对比分析,验证了动力学模型的合理性;通过将故障信号与正常状态信号进行对比分析,得到了齿根裂纹-单齿断齿复合故障状态的故障特征。提出了经验小波变换和最大相关峭度反褶积相结合的方法(EWT-MCKD)用于滚动轴承复合故障诊断。发挥经验小波变换和最大相关峭度反褶积各自优势,分别将其作为故障信号的前处理和后处理方法,对轴承复合故障仿真信号,行星轮轴承外圈故障-行星轮轴承滚动体故障实测信号进行分析,实现对仿真信号中两种不同频率的故障的提取和实测信号中两种不同轴承故障的识别。提出了基于量子遗传算法自适应选择最大相关峭度反褶积参数的方法(QGAMCKD)用于改善最大相关峭度反褶积的性能,并应用于齿轮-轴承复合故障诊断。利用量子遗传算法在参数自适应选择上的优势,在考虑滤波器长度和反褶积周期交互作用的前提下使用量子遗传算法自适应对两个参数进行选择。对仿真信号和实测信号的分析表明,通过量子遗传算法对参数进行自适应选择能够得到最优的参数组合,改善最大相关峭度反褶积的性能,实现复合故障的准确判别。尝试将Wilcoxon秩和检验引入故障诊断领域,并对方法在故障诊断中的应用做了初步探索。提出了一种基于Wilcoxon秩和检验的模式识别方法用于齿轮传动系统故障诊断。使用本文提出的特征提取方法:Wilcoxon秩和检验-最大幅值选择法对训练样本和测试样本进行特征提取;使用K近邻方法做为分类器,对测试样本进行故障类型分类和识别。将该方法用于实测信号的分析,实现了对5种不同类型的齿轮-轴承故障的诊断。

关键词：齿轮传动系统复合故障经验小波变换量子遗传算法最大相关峭度反褶积模式识别 Wilcoxon秩和检验

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多源时变激励下两级直齿轮传动系统有限元建模方法研究

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振动与冲击 2019年第15期38卷 182-189页

作者：乔自珍周建星章翔峰新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830047 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

以两级齿轮传动系统为研究对象,考虑齿轮、轴承时变刚度以及传动轴的柔性,同时引入二级齿轮相位关系,采用有限元法将连续系统离散为轴-轴、轴-齿轮、轴-轴承、齿轮-齿轮等基础单元,建立两级齿轮传动系统模型;利用Newmark积分方法求解多... 详细信息

以两级齿轮传动系统为研究对象,考虑齿轮、轴承时变刚度以及传动轴的柔性,同时引入二级齿轮相位关系,采用有限元法将连续系统离散为轴-轴、轴-齿轮、轴-轴承、齿轮-齿轮等基础单元,建立两级齿轮传动系统模型;利用Newmark积分方法求解多源时变激励下两级齿轮传动系统的动力学特性。研究表明,当考虑传动轴的柔性时,动载荷幅值有所减小,振动响应频率成分也随之减少;对比实验发现,有效计入传动轴的柔性,以及轴承刚度与齿轮啮合刚度的时变性,仿真与实验测试频率成分分布基本一致。通过连续增速条件下,仿真与实验对比验证了该计算方法的有效性。

关键词：齿轮传动系统时变啮合刚度传动轴柔性动态特性

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高速机车牵引齿轮传动系统动态特性及非线性因素影响研究

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振动与冲击 2012年第17期31卷 38-43,50页

作者：魏静孙清朝孙伟秦大同朱才朝朱万刚郭爱贵大连理工大学机械工程学院大连116024 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 太原重工股份有限公司太原030024

综合考虑齿轮时变啮合刚度、齿面间隙、轴承游隙等多种非线性因素影响,并考虑高速机车齿轮传动系统三维空间五个方向的振动响应,建立高速机车齿轮传动系统弯-扭-轴-摆耦合多自由度动力学分析模型。对动力学方程进行无量纲化后,采用4阶... 详细信息

综合考虑齿轮时变啮合刚度、齿面间隙、轴承游隙等多种非线性因素影响,并考虑高速机车齿轮传动系统三维空间五个方向的振动响应,建立高速机车齿轮传动系统弯-扭-轴-摆耦合多自由度动力学分析模型。对动力学方程进行无量纲化后,采用4阶变步长Runge-Kutta法对高速机车齿轮传动系统动力学模型进行求解得到高速机车齿轮传动系统时间历程曲线和幅频响应曲线。定量给出齿轮内部激励、齿面间隙、轴承游隙等参数等对高速机车齿轮传动系统的影响,为齿轮的动态优化设计和齿面侧隙、轴承游隙等参数的合理选择提供理论基础。

关键词：高速机车齿轮传动系统动态特性时变啮合刚度轴承游隙

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考虑失效相关性的风力发电机齿轮传动系统动态可靠性分析

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太阳能学报 2013年第7期34卷 1212-1219页

作者：周志刚秦大同杨军陈会涛重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 河南科技大学车辆与动力工程学院洛阳471003 西南科技大学制造科学与工程学院绵阳621010

在模拟实际风速变化的基础上,得到随机风引起的风力发电机传动系统外部载荷激励,应用集中质量方法建立风力发电机传动系统齿轮-轴承耦合的动力学模型,并对动力学模型进行仿真计算,得到各齿轮副的动态啮合力和滚动轴承动态接触力。在此... 详细信息

在模拟实际风速变化的基础上,得到随机风引起的风力发电机传动系统外部载荷激励,应用集中质量方法建立风力发电机传动系统齿轮-轴承耦合的动力学模型,并对动力学模型进行仿真计算,得到各齿轮副的动态啮合力和滚动轴承动态接触力。在此基础上,将载荷作用过程描述为随机过程,求得载荷作用效应等效载荷的累积分布函数和概率密度函数,将强度描述为随机变量,应用应力-强度干涉模型,建立考虑失效相关性的风力发电机齿轮传动系统动态可靠性模型,计算系统的动态可靠度和失效率,研究风力发电机齿轮传动系统可靠度和失效率随时间变化规律,为风力发电机齿轮传动系统动态可靠性优化设计和稳健性设计奠定基础。

关键词：风力发电机齿轮传动系统失效相关动态可靠性

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基于自适应滤波算法的齿轮传动系统振动主动控制

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机械工程学报 2013年第15期49卷 74-81页

作者：丁庆中李以农张锋王雷重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

针对齿轮传动系统中由于内部激励产生的振动,以基频为衰减目标,提出并构建在齿轮轴上附加压电作动器的齿轮传动系统振动主动控制结构。由于次级通道的时变性,离线辨识难以跟踪次级通道的变化,提出一种次级通道在线辨识的自适应滤波算法... 详细信息

针对齿轮传动系统中由于内部激励产生的振动,以基频为衰减目标,提出并构建在齿轮轴上附加压电作动器的齿轮传动系统振动主动控制结构。由于次级通道的时变性,离线辨识难以跟踪次级通道的变化,提出一种次级通道在线辨识的自适应滤波算法进行齿轮传动系统振动的主动控制。在Simulink中搭建控制系统模型,并将控制算法代码下载到dSPACE中作为控制器,与齿轮传动系统振动主动控制结构组成硬件在环系统进行试验验证。先通过离线辨识确定次级通道模型阶数,然后在线辨识进行主动控制。试验结果表明,在不同的齿轮啮合频率下,齿轮箱体上的振动经过主动控制后有显著的减弱,在基频处最大有21 dB的衰减,控制效果十分明显;在齿频400 Hz频率时,由于带外超调现象,振动信号300～350 Hz的边频带有一定增加。

关键词：振动主动控制次级通道在线辨识自适应滤波齿轮传动系统

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齿轮传动系统共存吸引子的稳定性与分岔

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噪声与振动控制 2024年第4期44卷 50-55,124页

作者：金花王才林吕小红兰州交通大学机电工程学院兰州730070

以3自由度齿轮传动系统为研究对象,应用数值仿真方法得到系统的多初值分岔图,结合最大Lyapunov指数(Top Lyapunov Exponent,TLE)分析阻尼系数对系统动力学特性的影响。将数值仿真、延拓打靶法和Floquet特征乘子相结合,延拓追踪共存吸引... 详细信息

以3自由度齿轮传动系统为研究对象,应用数值仿真方法得到系统的多初值分岔图,结合最大Lyapunov指数(Top Lyapunov Exponent,TLE)分析阻尼系数对系统动力学特性的影响。将数值仿真、延拓打靶法和Floquet特征乘子相结合,延拓追踪共存吸引子的稳定性与分岔。应用胞映射法计算共存吸引子的吸引域,结合分岔图、相图和Poincaré映射图揭示共存吸引子的吸引域随系统参数变化的侵蚀演变过程。结果表明:系统存在周期倍化分岔点和鞍结分岔点之间的距离非常近的现象,鞍结分岔使系统终态在两个不同的周期运动之间跳跃,使周期倍化分岔表现出亚临界特性;共存的周期吸引子主要由鞍结分岔引起;若鞍结分岔发生在概周期运动区间,则会出现周期吸引子与概周期吸引子共存。

关键词：振动与波齿轮传动系统 Floquet乘子共存吸引子稳定性

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随机风载作用下风力发电机齿轮传动系统疲劳寿命预测

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太阳能学报 2014年第7期35卷 1183-1190页

针对风电齿轮传动系统在复杂随机风载下运行的特点,运用加权最小二乘支持向量机(Weight Sparse Least Squares Support Vector Machines,SLS-SVM)方法建立风场随机风速模型,进而得到随机风引起的系统外部载荷激励。建立考虑齿轮时变啮... 详细信息

针对风电齿轮传动系统在复杂随机风载下运行的特点,运用加权最小二乘支持向量机(Weight Sparse Least Squares Support Vector Machines,SLS-SVM)方法建立风场随机风速模型,进而得到随机风引起的系统外部载荷激励。建立考虑齿轮时变啮合刚度、综合啮合误差、滚动轴承变刚度的风电齿轮传动系统的平移-扭转动力学模型,求得传动系统各齿轮副的动态啮合力和各支承轴承的动态接触力及相应的应力时间历程。应用雨流计数法统计循环参量,结合Goodman公式将工作循环应力水平按等寿命原则转换为对称循环下的疲劳应力谱。基于Palmgren-Miner线性累积损伤法则和材料P-S-N(失效概率-应力-循环次数)曲线,预测风电齿轮传动系统各齿轮和轴承的疲劳寿命。为风力发电机齿轮传动系统动态疲劳寿命预测提供了理论方法。

关键词：风力发电机齿轮传动系统随机载荷动力学模型疲劳寿命预测

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齿轮传动系统磨粒演变规律试验研究

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现代制造工程 2016年第10期 135-142页

作者：何照荣孙志伟宣征南段志宏广东石油化工学院机电工程学院茂名525000 广东省石化装备故障诊断重点实验室茂名525000

齿轮摩擦副产生的磨粒携带多种磨损机理产生的特征,这些特征随磨损过程不断变化,最终表现为磨粒演变行为,反映齿轮磨损的所有信息。研究磨粒在磨损过程中的演变规律有助于揭示磨损机理的交互作用,对提高齿轮磨损状态诊断结果准确性具有... 详细信息

齿轮摩擦副产生的磨粒携带多种磨损机理产生的特征,这些特征随磨损过程不断变化,最终表现为磨粒演变行为,反映齿轮磨损的所有信息。研究磨粒在磨损过程中的演变规律有助于揭示磨损机理的交互作用,对提高齿轮磨损状态诊断结果准确性具有重要作用。通过小型齿轮传动系统实验平台,模拟工业机组运行工况,在齿轮系统全寿命周期内利用油液分析技术获取润滑油中磨粒和理化数据,对获取的磨粒进行分类并统计各类型磨粒在各监测阶段中所占的数量百分比,分析各类型磨粒的变化趋势。结果表明:疲劳磨损机理是齿轮传动系统的主要磨损机理,产生的疲劳磨粒和疲劳剥块占较大比例;疲劳磨损具有促进磨料磨损和腐蚀磨损的作用;滑动磨损磨粒的产生表明齿面磨损已趋严重;氧化物磨粒主要来源于其他磨损机理产生的磨粒,油中水分的增加是促使其他类型磨粒转变为氧化物磨粒的主因;黑色氧化物来源于润滑不良条件下齿面疲劳区域脱落材料,可认为是疲劳磨粒转变而成,反映了齿轮传动系统磨损严重。

关键词：齿轮传动系统磨粒演变铁谱工业机组

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机车齿轮传动系统多元信号时变盲分离研究

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机械工程学报 2016年第20期52卷 8-15页

作者：任彬杨绍普郝如江石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043

齿轮传动系统是保障机车安全稳定运行的最重要的关键装备之一,其运行状态具有时变性、不可预知性和动态联动性等特点,采用传统故障诊断方法进行故障特征获取仍然存在误诊、漏诊等现象。稀疏盲分离是一种能够在信号传输通道有限的情况下... 详细信息

齿轮传动系统是保障机车安全稳定运行的最重要的关键装备之一,其运行状态具有时变性、不可预知性和动态联动性等特点,采用传统故障诊断方法进行故障特征获取仍然存在误诊、漏诊等现象。稀疏盲分离是一种能够在信号传输通道有限的情况下,依据正交基映射将多元非线性信号有效分离的软计算方法。但是在实际工况中,机车齿轮故障数据往往是微弱性和不确定性的,从而导致稀疏分离后的源信号特征无法准确诊断故障。因此,提出一种基于变尺度经验模态分解的自适应时变盲分离方法,利用稀疏化处理和迭代筛选进行分离获取故障源,通过调整时间跨度获取最优本征模态函数,删除冗余因素,有效提高故障特征识别准确率。通过仿真试验数据验证,进一步表明了该方法在低信噪比状态下快速准确获取故障特征的有效性,能够为铁路运输的状态检测和故障诊断提供关键技术。

关键词：齿轮传动系统时变盲分离故障诊断

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