【摘要】： 齒輪箱作為一種傳動(dòng)設(shè)備在各種機(jī)械設(shè)備中廣泛應(yīng)用，對其進(jìn)行故障診斷，保證設(shè)備正常運(yùn)行具有重要的實(shí)際意義。振動(dòng)診斷法是故障診斷的主要方法，但由于齒輪箱內(nèi)振動(dòng)傳遞復(fù)雜，難以獲得故障本底振源，造成了齒輪箱故障診斷的困難。本論文結(jié)合自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(編號：50205025)和國家自然科學(xué)基金(編號：50675194)，通過與時(shí)域ICA和頻域ICA方法的比較，研究基于小波包的獨(dú)立分量分析方法獲取齒輪箱故障源的方法，并在LabVIEW環(huán)境下結(jié)合MATLAB開發(fā)了相應(yīng)的信號分析系統(tǒng)，最后設(shè)計(jì)構(gòu)建了多源振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。論文的主要研究內(nèi)容和相關(guān)章節(jié)如下： 第一章論述了齒輪箱故障診斷的重要意義，介紹了齒輪箱故障診斷的方法與技術(shù)。從時(shí)域、頻域、現(xiàn)代信號處理的角度討論了齒輪箱振動(dòng)信號處理方法，并綜述了小波和獨(dú)立分量分析技術(shù)在齒輪箱故障診斷領(lǐng)域中的研究現(xiàn)狀。最后給出了本文主要研究內(nèi)容、技術(shù)路線和總體結(jié)構(gòu)。 第二章分析了齒輪箱振動(dòng)產(chǎn)生和傳播的機(jī)理，給出了齒輪振動(dòng)模型。研究了齒輪箱故障的振動(dòng)模型，分析了齒輪箱故障振動(dòng)信號的調(diào)制、混疊特點(diǎn)，為故障源分離算法的正確選擇提供了依據(jù)，說明了基于小波包的ICA理論應(yīng)用于齒輪箱故障源信號分離的適用性。分析整理了嚙合齒輪的裂紋、點(diǎn)蝕等典型故障的振動(dòng)信號特征，為故障特征提取和故障診斷提供了依據(jù)。 第三章介紹了小波的多分辨率分析和小波包的分解和重構(gòu)理論，探討了小波包分解排序的Gray編碼排序，通過仿真信號驗(yàn)證，給出了本文采用的排序；給出了一種基于小波包分解和重構(gòu)的齒輪箱振動(dòng)信號特征提取方法，并進(jìn)行了仿真研究，探討和分析了小波包分解和重構(gòu)產(chǎn)生的雜頻現(xiàn)象，得出雜頻與小波函數(shù)的選取和采樣頻率的確定相關(guān)的結(jié)論。 第四章介紹了ICA的基本理論和算法；引入了高階ICA(HOS)和二階ICA(SOS)兩類主流算法，仿真研究了不同信號特征下各種算法的優(yōu)缺點(diǎn)。針對齒輪箱振動(dòng)信號的瞬時(shí)混疊和卷積混疊，對瞬時(shí)混疊，提出了用小波包預(yù)處理提取特征頻段再進(jìn)行源分離的方法(小波包時(shí)域ICA)；對卷積混疊，提出了在小波包預(yù)處理后轉(zhuǎn)換到頻域進(jìn)行源分離的方法(小波包頻域ICA)。通過與時(shí)域ICA，頻域ICA相比，表明了基于小波包的ICA算法的可行性和有效性。 第五章構(gòu)建了基于小波包的ICA分析為主多種信號處理方法相結(jié)合的齒輪箱故障源信號分析系統(tǒng)，提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)和總體結(jié)構(gòu)框架；介紹了采用的開發(fā)工具M(jìn)ATLAB，LabVIEW，探討了兩者接口的結(jié)合方法——COM組件技術(shù)；實(shí)現(xiàn)了基于COM組件技術(shù)的ICA算法和基于LabVIEW的小波包分解和重構(gòu)算法。 第六章針對齒輪箱振動(dòng)故障診斷的要求，設(shè)計(jì)構(gòu)建了故障仿真模擬系統(tǒng)，包括了齒輪箱多源模擬振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺、速度控制系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。在實(shí)驗(yàn)臺上對大小電機(jī)、電機(jī)齒輪箱等不同情況進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?zāi)M，用時(shí)域ICA，頻域ICA，小波包時(shí)域ICA，小波包頻域ICA實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，驗(yàn)證了各類ICA算法的有效性，并發(fā)現(xiàn)基于小波包的ICA方法可以突出特征頻段，提高了分析的精度和準(zhǔn)確性，增加源分離的可能性。 第七章總結(jié)與展望。對本文的工作進(jìn)行了回顧與總結(jié)，并對下一步工作提出了一些初步的設(shè)想。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TH132.41
【圖文】：

氣，{武t一n)，n02}構(gòu)成氣空間氣一二an{必(，一n)}，(必(，一j)，必(‘一j’))一“(j一，數(shù)，一個(gè)多分辨率分析對應(yīng)一個(gè)尺度函數(shù)析條件3和5可以得到，尺度函數(shù)成的空間必為代，即代={2一，‘2必(2，‘，‘成代空間的正交基·空間，信號x(t)按正交基{袱t一n)，n02}x(，)一藝co，*必(卜k)，氣，*一(x(;)，必(卜k))的相互關(guān)系如圖3一1所示:/一丁二二二二之

4、L[交基存在性:存在州O。找，籠州卜n)，，。Z}構(gòu)成斌空間的一組正交基，即:城=二an{。(，一n)，，(夢(，一z)，夢(，一了l))=占(，一了’)(3一4)小波空間分解示意圖如圖3一2所示。圖3一2小波空間分解示意圖從圖3一1和圖3一2分析可以得到:小波空間是尺度空間+正交。另外根據(jù)小波空間條件2和4可以得到小波函數(shù)的二進(jìn)伸縮和平移竹，*(t)=2一’‘’州2一，卜k)， k02構(gòu)成的空間必為代即城=廈2一，‘，夢(2一，t一k)，koZ}。同時(shí)，{2一

浙江大學(xué)碩上學(xué)位論義齒輪和軸承仿真信號仿真信號由標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制齒輪信號和軸承信號組成，終‘}’k;=3，k:一2;在頻段中，調(diào)制頻率即軸頻為48.25Hz，軸承頻率為21.69Hz，齒輪頻率為1689HZ，按采樣頻率6000Hz計(jì)算，貝IJ最高頻率為3o00Hz，各頻段范圍為:[0，375]，[375，750]，[750，11251，[1125，!500]，11500，1875]，[1875，2250]，[2250，2625]，[2625，3000]，從頻段上看，所需要的頻率落在第O頻段和第4頻段，根據(jù)3.3.2節(jié)所述，第4頻段應(yīng)為110頻段，所以在查看時(shí)，主要杳看這兩個(gè)頻段的信號。圖3一9(a)，圖3一9(b)給出了在000頻段上的時(shí)域信號和頻譜分析結(jié)果，圖3一10(a)，圖3一10(b)給出了在110頻段上的時(shí)域信號和頻譜分析結(jié)果。

本文編號：2779101