本文關鍵詞：變速箱齒輪齒廓修形及其噪音振動特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：變速箱是車輛動力系統(tǒng)的重要組成部件之一。作為傳遞動力的中間環(huán)節(jié)，，對車輛速度的調(diào)整、扭矩的調(diào)整起到關鍵性作用。其工作狀態(tài)的穩(wěn)定、高效、靜音顯得尤為重要。在日新月異的今天，人們對乘用車的要求越來越高，一個快捷、舒適、安靜的駕乘感受也備受關注。而齒輪作為變速箱的核心零件，它的運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性決定著變速箱的質(zhì)量和功能。本文從漸開線直齒輪齒廓修形入手，探討對齒輪齒廓如何進行修形可以達到減振降噪的目的；利用時頻分析方法驗證修形后的齒輪在實際嚙合傳動過程中嚙合噪音減小并通過頻譜圖分析在轉(zhuǎn)速升高后齒輪傳動機構(gòu)的聲音特征；最后將時間序列方法運用到齒輪的全壽命周期監(jiān)測中，以達到在齒輪運行過程中將潛在的故障隱患消滅于萌芽之中。 齒輪傳動嚙合過程中的噪音是由于振動引起的。建立齒輪與齒輪嚙合的系統(tǒng)振動模型，將振動因素考慮到漸開線齒輪齒廓曲線中，耦合建立出齒輪齒廓在齒頂部分和齒根部分的修形曲線。從而減小齒輪嚙入和嚙出沖擊，達到齒輪機構(gòu)運轉(zhuǎn)過程的減振降噪的功效。 闡述現(xiàn)代特征信號的檢測、采集的設備和方法，并以修形前后的齒輪作為研究對象，分別采集兩種嚙合過程中產(chǎn)生的聲音信號。利用MATLAB軟件對聲音文件進行處理，利用Butterworth數(shù)字濾波器對齒輪機構(gòu)中對齒輪嚙合、軸承運行和電機運行過程中出現(xiàn)的三種噪音進行分離。分析齒輪齒廓修形前后齒輪嚙合噪音波形的差別，驗證齒輪齒廓修形的效果。然后分析軸承和電機的噪音波形并分析減小噪音的方法。利用傅里葉變換思想對聲音文件進行快速傅里葉變換（FFT）將時域圖轉(zhuǎn)換為頻譜圖，分析頻譜圖并討論齒輪在傳動過程中隨著轉(zhuǎn)速的提升整個機構(gòu)發(fā)出的噪音的頻率變化，并分析其中的原因。 介紹時間序列的分析思想，并引出非線性時間序列模型較常規(guī)的時間序列方法的優(yōu)越性和普適性。將時間序列方法應用到齒輪傳動機構(gòu)的全壽命管理、監(jiān)測中。本文對輪傳動過程中微小位移這個振動量進行時間序列模型的建立：分別對修形前后的兩對齒輪振動位移進行建模。然后通過MATLAB繪制相應的時域圖和時間序列模型預測曲線圖。驗證非線性時間序列在預測齒輪傳動不穩(wěn)定和故障上的可行性。并比較這兩對齒輪嚙合過程中微小位移并且分析原因。并在同樣條件下做出一對斜齒輪的時域圖和預測曲線圖，對比直齒輪和斜齒輪在運行穩(wěn)定性上的差別并闡述原因。
【關鍵詞】：特征信號采集 齒輪齒廓修形 Butterworth數(shù)字濾波器 快速傅里葉變換 GNAR 時間序列
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1. 緒論11-20
• 1.1 課題研究的背景及意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢13-17
• 1.2.1 齒輪變速箱振動噪聲研究的進展13-14
• 1.2.2 齒輪修形方法研究的進展14-16
• 1.2.3 振動和噪聲提取方法研究的進展16-17
• 1.3 變速箱噪聲產(chǎn)生原因分析17-18
• 1.4 本文研究主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排18-20
• 2. 變速箱齒輪修形對變速箱噪聲振動影響研究20-36
• 2.1 引言20
• 2.2 齒輪關鍵參數(shù)介紹20-22
• 2.2.1 齒輪各部分名稱及符號20-21
• 2.2.2 漸開線齒輪的基本參數(shù)21-22
• 2.3 漸開線齒輪齒廓曲線形成過程及漸開線齒輪嚙合規(guī)律22-26
• 2.3.1 漸開線的形成22-23
• 2.3.2 漸開線的兩種表達方式23-25
• 2.3.3 漸開線直齒齒輪嚙合傳動條件25-26
• 2.4 影響漸開線齒輪嚙合噪聲和振動的因素26-30
• 2.4.1 齒廓齒形對齒輪嚙合噪聲的影響26-28
• 2.4.2 齒輪類型對噪聲的影響28
• 2.4.3 重合度對齒輪噪聲的影響28-29
• 2.4.4 壓力角對齒輪噪聲的影響29-30
• 2.5 齒輪齒廓修形研究30-34
• 2.5.1 建立齒輪嚙合振動系統(tǒng)動態(tài)模型30-31
• 2.5.2 修形量與修形曲線在模型中的選擇和確定31-34
• 2.6 齒輪修形加工方法34-35
• 2.7 本章總結(jié)35-36
• 3. 特征信號采集和處理36-45
• 3.1 引言36
• 3.2 特征信號的選擇36-38
• 3.2.1 信號的敏感性36-37
• 3.2.2 特征信號的在線實時性37-38
• 3.3 特征信號的檢測38-42
• 3.3.1 聲音信號的檢測38-39
• 3.3.2 振動信號的檢測39-42
• 3.4 信號的采集處理42-44
• 3.4.1 信號的調(diào)理42-43
• 3.4.2 A/D 轉(zhuǎn)換及采樣控制43-44
• 3.5 本章總結(jié)44-45
• 4. 變速箱齒輪嚙合噪聲提取分析45-61
• 4.1 引言45
• 4.2 時頻分析方法研究進展45-46
• 4.3 傅里葉級數(shù)和傅里葉變換在頻譜分析中的應用46-48
• 4.3.1 三角函數(shù)形式的傅里葉函數(shù)46-47
• 4.3.2 信號采集的傅里葉變換47-48
• 4.4 提取齒輪傳動機構(gòu)的噪聲信號實驗48-51
• 4.4.1 實驗目的48
• 4.4.2 實驗臺介紹48-50
• 4.4.3 實驗方法50-51
• 4.5 對比修形前后齒輪嚙合聲音時域圖像51-56
• 4.5.1 MATLAB 聲音信號濾波程序編寫51-53
• 4.5.2 對比修形前后齒輪嚙合聲音時域圖像53-56
• 4.6 對比同一齒輪不同轉(zhuǎn)速下的頻譜圖56-59
• 4.7 本章總結(jié)59-61
• 5. 基于時間序列模型的變速箱齒輪振動研究61-85
• 5.1 引言61
• 5.2 時間序列的統(tǒng)計分析61-64
• 5.2.1 偏度系數(shù)和峭度系數(shù)61-63
• 5.2.2 選擇統(tǒng)計特征量63-64
• 5.3 時間序列模型分析及其應用64-70
• 5.3.1 時間序列模型的一般概念64
• 5.3.2 時間序列模型的結(jié)構(gòu)特征64-69
• 5.3.3 齒輪傳動過程中狀態(tài)模型分析69-70
• 5.4 采集齒輪傳動機構(gòu)的位移信號實驗70-75
• 5.4.1 實驗目的70
• 5.4.2 實驗臺介紹70-73
• 5.4.3 實驗方法73-75
• 5.5 齒輪嚙合時間序列模型分析75-83
• 5.5.1 數(shù)據(jù)采集建模過程75-76
• 5.5.2 時間序列模型趨勢圖分析76-81
• 5.5.3 GNAR 時序模型統(tǒng)計分析和結(jié)論分析81-83
• 5.6 本章總結(jié)83-85
• 6 總結(jié)與展望85-87
• 參考文獻87-92
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果92-93
• 致謝93-94

【參考文獻】

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本文編號：326031