本文關(guān)鍵詞：基于多重分形與灰色模型的漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪接觸壽命預(yù)測(cè)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：齒輪是廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)零件,其運(yùn)行狀態(tài)決定著機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性。為保障機(jī)械設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行,確定維修時(shí)間,齒輪壽命預(yù)測(cè)一直是工程師及學(xué)者們的一個(gè)研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的齒輪壽命預(yù)測(cè)方法多以疲勞累積損傷理論為基礎(chǔ),且需要精確的載荷譜及齒輪材料的S-N曲線(xiàn)。由于齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,所受載荷是變化的,不易獲得精確的載荷譜,此外,并非所有齒輪材料的S-N曲線(xiàn)均是已知的,通常選用與之相近的已知材料的S-N曲線(xiàn)作為參考,這兩方面的原因?qū)е聜鹘y(tǒng)方法在齒輪在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用受到一定限制。由于齒輪發(fā)生故障之初至最后失效均在齒輪振動(dòng)信號(hào)中有所體現(xiàn),因此,本文以試驗(yàn)臺(tái)架上所采集的漸開(kāi)線(xiàn)圓柱直齒輪的振動(dòng)信號(hào)為基礎(chǔ),提出一種新的齒輪壽命預(yù)測(cè)方法。應(yīng)用EEMD和多重分形去趨勢(shì)波動(dòng)分析(MF-DFA)方法,提取表征齒輪健康狀態(tài)的多重分形譜寬度,組成相應(yīng)序列,用來(lái)訓(xùn)練灰色GM(1,1)預(yù)測(cè)模型,完成了齒輪接觸疲勞剩余壽命預(yù)測(cè)。該方法既不需要精確的載荷譜又不需要材料的S-N曲線(xiàn),對(duì)在線(xiàn)齒輪的剩余壽命預(yù)測(cè)具有一定的實(shí)用價(jià)值。論文首先建立了單對(duì)齒輪嚙合振動(dòng)模型,通過(guò)對(duì)模型分析,研究了齒輪振動(dòng)機(jī)理。依據(jù)齒輪振動(dòng)機(jī)理,分析了齒輪故障對(duì)振動(dòng)信號(hào)的影響。針對(duì)齒輪振動(dòng)信號(hào)的非線(xiàn)性和非平穩(wěn)性,為削弱背景噪聲干擾,在提取特征統(tǒng)計(jì)指標(biāo)之前,選用EEMD對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。對(duì)預(yù)處理完之后的齒輪振動(dòng)信號(hào),進(jìn)行多重分形去趨勢(shì)波動(dòng)分析,提取對(duì)應(yīng)的特征統(tǒng)計(jì)指標(biāo)——多重分形譜寬度,以該指標(biāo)作為表征齒輪健康狀態(tài)變化的性能退化指標(biāo)。最后,在機(jī)械式功率流封閉式結(jié)構(gòu)的齒輪試驗(yàn)臺(tái)架上進(jìn)行漸開(kāi)線(xiàn)圓柱直齒輪的接觸疲勞壽命試驗(yàn),等時(shí)間間隔采集齒輪箱的振動(dòng)信號(hào),基于EEMD和多重分形去趨勢(shì)波動(dòng)分析提取齒輪的特征統(tǒng)計(jì)指標(biāo),形成相應(yīng)的特征統(tǒng)計(jì)指標(biāo)序列,基于動(dòng)態(tài)灰色GM(1,1)預(yù)測(cè)模型實(shí)現(xiàn)了齒輪接觸疲勞剩余壽命預(yù)測(cè),試驗(yàn)結(jié)果證明,本文所提出的基于振動(dòng)信號(hào)的漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪壽命預(yù)測(cè)方法具有可行性,為實(shí)現(xiàn)齒輪在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)壽命預(yù)測(cè)提供一種新方法。
【關(guān)鍵詞】：漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪 壽命預(yù)測(cè) 多重分形 灰色模型
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 課題研究的目的及意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 齒輪壽命預(yù)測(cè)10-11
• 1.2.2 齒輪故障特征提取11-16
• 1.2.3 壽命預(yù)測(cè)模型16-17
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容17-19
• 第二章 齒輪故障特征指標(biāo)研究19-33
• 2.1 齒輪振動(dòng)模型與機(jī)理分析19-24
• 2.2 振動(dòng)信號(hào)分析方法24-29
• 2.3 振動(dòng)信號(hào)常用的時(shí)域指標(biāo)29-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 分形理論與多重分形33-45
• 3.1 分形理論概述33-34
• 3.2 多重分形34-38
• 3.2.1 多重分形的定義34-36
• 3.2.2 多重分形譜的計(jì)算36-38
• 3.3 實(shí)例分析38-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 灰色預(yù)測(cè)模型的研究45-57
• 4.1 灰色理論概述45
• 4.2 灰色GM（1，1）模型的建模思想45-47
• 4.3 灰色GM（1，1）模型的建模步驟47-48
• 4.4 灰色GM（1，1）模型精度檢驗(yàn)48-51
• 4.5 實(shí)例分析51-55
• 4.6 本章小結(jié)55-57
• 第五章 齒輪疲勞壽命試驗(yàn)57-79
• 5.1 齒輪試驗(yàn)臺(tái)架與試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)57-62
• 5.1.1 齒輪試驗(yàn)臺(tái)架原理57-59
• 5.1.2 試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)59-60
• 5.1.3 試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置60-62
• 5.2 齒輪疲勞壽命試驗(yàn)62-66
• 5.2.1 試驗(yàn)齒輪62-63
• 5.2.2 試驗(yàn)齒輪的安裝方式及失效判定準(zhǔn)則63-64
• 5.2.3 試驗(yàn)過(guò)程64-66
• 5.3 齒輪振動(dòng)信號(hào)特征指標(biāo)提取66-75
• 5.3.1 振動(dòng)信號(hào)時(shí)域分析66-71
• 5.3.2 基于EEMD的振動(dòng)信號(hào)前處理71-73
• 5.3.3 多重分形參數(shù)提取73-75
• 5.4 齒輪疲勞壽命預(yù)測(cè)75-77
• 5.5 本章小結(jié)77-79
• 第六章 總結(jié)與展望79-81
• 6.1 總結(jié)79-80
• 6.2 展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-87
• 致謝87-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與的項(xiàng)目89

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