本文關鍵詞：基于EEMD的齒輪箱故障特征提取方法研究

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【摘要】：隨著工業(yè)的快速發(fā)展,多功能的機械設備已經(jīng)成為現(xiàn)代制造不可或缺的一部分,與此同時機械設備也趨于結構復雜化。齒輪箱屬于機械設備中的一種非常重要的變速傳動部件,為了實現(xiàn)設備的安全運行、避免造成生產(chǎn)等方面的損失,在工程實際中往往需要對設備實時監(jiān)測或者定期的進行故障診斷。然而,目前由于齒輪箱工作環(huán)境比較復雜,針對其故障檢測及其損傷程度的評價方法極其有限,而且針對不同類型的齒輪箱,所研究的齒輪箱故障特征提取方法是否同樣有效,也往往是研究的重點之一。因此,研究對齒輪箱的特征提取方法具有較好的工程應用前景及重要的學術研究價值。文中首先針對EEMD分解參數(shù)設置對經(jīng)驗依賴性的問題,提出基于信號本身標準差來設定分解參數(shù),如對信號EEMD分解次數(shù)NE和白噪聲幅值系數(shù)k的選擇；其次,通過引入相關系數(shù)、峭度、方差貢獻率作為IMF分量的重構準則,有效對原信號中的脈沖串提取、降噪；接著,根據(jù)各自檢測微弱信號的原理,提出EEMD與FWT結合進行齒輪箱二次降噪及特征提取的方法。對比使用集成方法與單一使用EEMD或FWT方法的差異性進行比較研究,驗證了集成方法的有效性。文中主要思想：通過自適應分解能力較強的EEMD與相對較成熟的小波分析相集成的方法進行研究,最終達到降噪的目的并實現(xiàn)對齒輪箱的故障特征提取。首先,通過齒輪仿真試驗,驗證該方法的有效性；其次,通過在QPZZ-Ⅱ型實驗臺上搭建對直齒圓柱齒輪的試驗平臺,其中人工植入齒根裂紋故障,并利用加速度傳感器故障直齒圓柱齒輪箱的振動數(shù)據(jù)進行采集,以驗證文中方法對圓柱齒輪箱局部故障齒輪信號進行降噪、特征提取的有效性；最后,通過搭建75KW行星齒輪箱的試驗平臺,并人工植入太陽輪齒根裂紋故障,再利用加速度傳感器采集故障行星齒輪箱的振動信號,并對信號數(shù)據(jù)進行文中方法的處理,驗證該方法對行星齒輪箱故障特征提取的有效性。研究分析是以MATLAB軟件為平臺,通過仿真及實測數(shù)據(jù)驗證本文所提方法,分析表明文中提出的方法能夠有效地實現(xiàn)圓柱齒輪箱及行星齒輪箱局部故障的特征提取。
【關鍵詞】：齒輪箱 EEMD 小波分析 特征提取
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.1.1 課題來源11
• 1.1.2 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 國內外研究狀況12-15
• 1.2.1 故障診斷技術國內外的研究概況12-14
• 1.2.2 行星齒輪箱故障診斷技術國內外的研究概況14-15
• 1.3 論文主要內容與結構15-17
• 1.3.1 論文研究的主要內容及思路15-17
• 1.3.2 論文結構安排17
• 1.4 本章小結17-19
• 第二章 齒輪箱故障診斷基礎19-37
• 2.1 常見齒輪故障及振動特征21-29
• 2.1.1 齒輪振動的基本參數(shù)21-24
• 2.1.2 齒輪典型故障及成因24-26
• 2.1.3 齒輪箱振動和噪聲的產(chǎn)生機理26-28
• 2.1.4 齒輪箱齒根裂紋頻譜28-29
• 2.2 行星齒輪箱結構特征及特征頻率計算29-35
• 2.2.1 行星齒輪箱的結構特征29-30
• 2.2.2 行星齒輪箱故障特征頻率的計算30-31
• 2.2.3 太陽輪局部故障的振動信號模型31-33
• 2.2.4 傳遞路徑對太陽輪局部故障振動信號的影響33-35
• 2.3 本章小結35-37
• 第三章 齒輪振動信號的分析與特征提取37-55
• 3.1 齒輪振動信號的時域和頻域分析37-42
• 3.1.1 時域分析37-39
• 3.1.2 頻域分析39-42
• 3.2 齒輪振動信號的常規(guī)分析方法簡介42-48
• 3.2.1 短時傅里葉變換42-43
• 3.2.2 時頻分析43-44
• 3.2.3 小波分析44-46
• 3.2.4 希爾伯特黃變換(HHT)46-47
• 3.2.5 齒輪振動信號包絡解調47-48
• 3.3 集合經(jīng)驗模態(tài)分解(EEMD)方法48-51
• 3.3.1 經(jīng)驗模態(tài)分解(EMD)方法的基本原理及算法48-50
• 3.3.2 EMD方法問題及解決方法50
• 3.3.3 總體經(jīng)驗模態(tài)分解EEMD方法50-51
• 3.4 EEMD重構準則51-54
• 3.4.1 相關系數(shù)準則52
• 3.4.2 峭度準則52-53
• 3.4.3 方差貢獻率準則53-54
• 3.5 本章小結54-55
• 第四章 基于EEMD的特征提取方法研究55-67
• 4.1 引言55
• 4.2 基于EEMD的方法研究55-60
• 4.2.1 EEMD的方法參數(shù)優(yōu)化對比研究55-58
• 4.2.2 EEMD和FWT集成方法與單一方法的對比研究58-60
• 4.3 實驗方案設計60-66
• 4.3.1 加速度傳感器的標定62
• 4.3.2 QPZZ-Ⅱ圓柱齒輪箱振動信號采集62-64
• 4.3.3 NGW11-3.55行星齒輪箱振動信號采集64-66
• 4.4 本章小結66-67
• 第五章 仿真、實驗研究及結果分析67-87
• 5.1 仿真研究67-73
• 5.1.1 建立齒根裂紋故障振動信號模型67-68
• 5.1.2 降噪前后特征提取效果對比68-73
• 5.2 實驗一：在QPZZ-Ⅱ型試驗臺上直齒圓柱齒輪箱實驗分析73-78
• 5.2.1 齒輪箱振動信號實驗數(shù)據(jù)處理73-75
• 5.2.2 時頻分析診斷75-78
• 5.3 實驗二：在75KW行星傳動試驗臺上NGW11-3.55行星齒輪箱實驗分析78-85
• 5.3.1 行星齒輪箱振動信號試驗數(shù)據(jù)處理78-80
• 5.3.2 時頻分析診斷80-85
• 5.4 本章小結85-87
• 第六章 總結與展望87-91
• 6.1 研究結論88
• 6.2 不足與展望88-91
• 6.2.1 研究中存在的主要不足88-89
• 6.2.2 展望89-91
• 致謝91-93
• 參考文獻93-101
• 附錄A1 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文101
• 附錄A2 攻讀碩士學位期間參加的科研項目101
• 附錄A3 攻讀碩士學位期間所獲獎項101

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