發(fā)布時(shí)間：2017-05-15 08:04

  本文關(guān)鍵詞：基于虛擬樣機(jī)技術(shù)和顯式動(dòng)力的齒輪故障診斷模型，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：齒輪故障診斷模型的構(gòu)建已經(jīng)成為各種高端設(shè)備需要解決的共性關(guān)鍵問(wèn)題。診斷齒輪裂紋故障，必須能夠準(zhǔn)確測(cè)定齒輪的動(dòng)載荷曲線，并能綜合利用這些動(dòng)載荷曲線，對(duì)齒輪進(jìn)行顯式動(dòng)力學(xué)分析。明確齒輪裂紋對(duì)齒輪運(yùn)動(dòng)參數(shù)中哪一項(xiàng)影響比較明顯，并以此參數(shù)為監(jiān)測(cè)對(duì)象在齒輪試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證此齒輪裂紋故障診斷模型的可行性。本文以齒輪副為研究對(duì)象，利用虛擬樣機(jī)技術(shù)，提取齒輪的動(dòng)載荷曲線，，然后基于顯式動(dòng)力學(xué)構(gòu)建有限元模型。在此模型基礎(chǔ)上輸入動(dòng)載荷曲線對(duì)正常齒輪和故障齒輪進(jìn)行有限元分析，對(duì)比齒輪的速度、角加速度、應(yīng)力和應(yīng)變等參數(shù)的曲線特征，選擇有明顯區(qū)別的特征參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)齒輪在線監(jiān)測(cè)。 本論文首先簡(jiǎn)要闡述齒輪故障診斷的發(fā)展現(xiàn)狀，選用虛擬樣機(jī)技術(shù)和顯式動(dòng)力學(xué)理論研究齒輪故障的必要性以及齒輪裂紋故障檢測(cè)的重要性。借助虛擬樣機(jī)技術(shù)在SolidWorks中構(gòu)建機(jī)械模型，LabVIEW中構(gòu)建上位機(jī)控制軟件，Ni Softmotion建立電氣控制系統(tǒng)。操作上位機(jī)軟件控制齒輪轉(zhuǎn)速，采集齒輪的動(dòng)載荷數(shù)據(jù)，生成動(dòng)載曲線。與試驗(yàn)機(jī)上的傳感器采集真實(shí)物理環(huán)境的動(dòng)載荷曲線對(duì)比，證明使用虛擬樣機(jī)采集的動(dòng)載荷曲線具有可參考性和應(yīng)用性�；陲@式動(dòng)力學(xué)理論建立齒輪的有限元模型，輸入虛擬樣機(jī)采集到的動(dòng)載荷曲線，進(jìn)行有限元分析得到應(yīng)力云圖、應(yīng)變?cè)茍D和角加速度曲線等。綜合分析虛擬樣機(jī)、有限元分析模型和試驗(yàn)機(jī)采集的數(shù)據(jù)，確定以角加速度為特征參數(shù)，對(duì)齒輪進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。當(dāng)齒輪的角加速度出現(xiàn)異常時(shí)可以認(rèn)為齒輪很有可能已經(jīng)產(chǎn)生了裂紋。 最后通過(guò)使用現(xiàn)有試驗(yàn)機(jī)，采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后和模擬出的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證有限元分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，證明本課題采用的齒輪故障診斷模型的可行性以及齒輪故障檢測(cè)方法的實(shí)用性。虛擬樣機(jī)的數(shù)據(jù)采集與分析，可以保證試驗(yàn)條件的統(tǒng)一性，降低了構(gòu)建物理樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)成本，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的觀察更為直觀和形象。 基于虛擬樣機(jī)技術(shù)和顯式動(dòng)力學(xué)理論構(gòu)建的齒輪裂紋故障診斷模型可以推廣應(yīng)用到齒輪箱、變速箱和減速器等以齒輪傳動(dòng)為主的關(guān)鍵零部件齒輪的在線監(jiān)測(cè)。預(yù)知齒輪裂紋的發(fā)生，及時(shí)更換齒輪，避免齒輪斷裂突發(fā)故障，降低生產(chǎn)事故的發(fā)生。
【關(guān)鍵詞】：顯式動(dòng)力學(xué) 齒輪裂紋 虛擬樣機(jī) 動(dòng)載荷 角加速度曲線
【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】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題來(lái)源和研究背景10-11
• 1.1.1 課題來(lái)源10
• 1.1.2 齒輪故障的研究意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀11-13
• 1.3 裂紋故障的齒輪動(dòng)力學(xué)研究概況13
• 1.4 研究方法和研究目的13-16
• 1.4.1 課題需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題13-14
• 1.4.2 課題的研究方法14-16
• 1.4.3 課題研究目的16
• 1.5 課題的研究?jī)?nèi)容16-18
• 第二章 齒輪的失效分析18-26
• 2.1 齒輪的主要失效形式18-24
• 2.1.1 齒面損耗18-20
• 2.1.2 膠合20-21
• 2.1.3 永久變形21-22
• 2.1.4 裂紋22
• 2.1.5 疲勞失效22-23
• 2.1.6 輪齒折斷23-24
• 2.2 齒輪產(chǎn)生故障的主要原因及研究裂紋故障的重要性24-25
• 2.2.1 齒輪失效的原因24
• 2.2.2 研究對(duì)象齒根裂紋的選擇24-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第三章 基于虛擬樣機(jī)技術(shù)提取齒輪動(dòng)載荷26-42
• 3.1 動(dòng)載荷一般計(jì)算方法簡(jiǎn)介26-29
• 3.2 虛擬樣機(jī)系統(tǒng)模型的構(gòu)建29-35
• 3.2.1 建立虛擬樣機(jī)機(jī)械系統(tǒng)30-33
• 3.2.2 基于 LabVIEW 建立虛擬樣機(jī)控制系統(tǒng)33-34
• 3.2.3 在 LabVIEW 中編制控制軟件34-35
• 3.3 利用虛擬樣機(jī)模型采集動(dòng)載荷曲線35-38
• 3.4 小齒輪驅(qū)動(dòng)力矩實(shí)驗(yàn)38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 第四章 基于顯式動(dòng)力學(xué)的齒輪故障分析42-56
• 4.1 顯式動(dòng)力學(xué)分析原理42-45
• 4.1.1 顯式動(dòng)力學(xué)分析基礎(chǔ)42-43
• 4.1.2 齒輪加速度原理43-45
• 4.2 LS-DYNA分析的一般流程45-46
• 4.3 齒輪模型的構(gòu)建46-47
• 4.3.1 齒輪的基本參數(shù)46
• 4.3.2 ANSYS LS-DYNA中建立兩組齒輪模型46-47
• 4.4 齒輪有限元模型的構(gòu)建47-51
• 4.4.1 設(shè)置單元屬性47
• 4.4.2 劃分模型網(wǎng)格47-48
• 4.4.3 LS-PrePost 定義運(yùn)動(dòng)參數(shù)48-51
• 4.5 結(jié)果文件分析51-54
• 4.6 本章小結(jié)54-56
• 第五章 模擬結(jié)果的試驗(yàn)驗(yàn)證56-64
• 5.1 試驗(yàn)機(jī)原理簡(jiǎn)介56
• 5.1.1 試驗(yàn)機(jī)原理簡(jiǎn)圖56
• 5.2 試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介56-60
• 5.2.1 試驗(yàn)機(jī)主要零部件選擇56-59
• 5.2.2 試驗(yàn)機(jī)功能參數(shù)59
• 5.2.3 試驗(yàn)機(jī)控制軟件簡(jiǎn)介59-60
• 5.3 試驗(yàn)故障齒輪裂紋模擬60
• 5.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與對(duì)比60-61
• 5.5 本章小結(jié)61-64
• 第六章 結(jié)論與展望64-66
• 6.1 結(jié)論64
• 6.2 展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 致謝70-72
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72

【參考文獻(xiàn)】

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6 羅邦R

本文編號(hào)：367204