齿轮传动装置轮齿疲劳裂纹的故障诊断

一对齿轮在运转过程中产生振动,即使在载荷完全不变的条件下也产生振动.本文以一个带有原动机、工作机的齿轮传动系统为对象,建立了一个八质量系统的动力学模型.对齿轮在疲劳裂纹状态下的振动加速度曲线所反映的特征进行了分析,其结论对轮齿疲劳裂纹的故障诊断具有一定意义.     

齿轮结构振动固有特性研究

建立了齿轮的弹力体力学模型,按照厚壁板理论建立了弹性体振动微分方程,分析了齿轱本体弹性的振动固有特性,并与实验结果进行了对比分析。给齿轮本体的结构振动分析提供了一种研究方法,为齿轮噪声辐射特性的研究奠定了基础。     

裂纹齿轮动力特性分析与模拟

建立了齿轮的动力学模型 ,分析了齿轮轮齿发生裂纹后的动力特性 (固有频率、振型等 ) ,并对裂纹出现位置和裂纹尺寸等对齿轮动力特性的影响进行了深入探讨和计算机模拟 ,指出裂纹发生位置对齿轮轮齿振型影响较大 ,在裂纹发生处振型发生突变 ;而裂纹尺寸对其振型和固有频率影响都较大 ,当出现裂纹后固有频率发生下降 ,振型也发生变化 ,随着裂纹尺寸增加 ,固有频率下降更加显著 ,各阶幅值下降大小不一 ,振型也与无裂纹的情况完全不同。这对齿轮的损伤监测和诊断具有重要价值     

用振动相位信息提取齿轮疲劳裂纹特征

本文根据齿轮局部啮合刚度变化引起振动信号时间的延迟,指出振动信号的时域相位跳变信息反映齿轮疲劳裂纹特征,并且利用希尔伯特变换原理由解析信号提取相位,通过对齿轮疲劳裂纹实测,这个特征在诊断齿轮故障中得到证实。     

用齿轮噪声特性诊断轮齿裂纹

齿轮在连续传动过程中,其轮齿裂纹表现为周期性冲击激励会对原啮合特性产生多频率的复合调制现象,本文根据齿轮啮合噪声特性的这种变化特征,分析了诊断轮齿裂纹的可能性。     

用振动和噪声信号诊断齿轮齿根裂纹

本文以齿轮传动振动机理为基础,分析了齿根裂纹形成和扩展对振动的影响。提出了采用倒频谱的方法、通过对齿轮回转振动和噪声进行监测,来诊断齿根裂纹的存在。作者进行了多次试验,取得了满意的结果,并得出指导性独结论。     

裂纹故障对齿轮传动系统动力特性的影响

建立了正常与故障齿轮传动系统的动力学模型,并对其进行了动力学分析,研究了齿轮出现裂纹故障后齿轮啮合刚度的变化以及对整个齿轮传动系统动力特性的影响,通过对正常系统和故障系统动力特性的对比分析以及对正常和故障齿轮系统进行试验,表明理论分析的准确性和可靠性,这对齿轮机械系统的设计和对故障齿轮系统进行诊断有重要的价值,并对齿轮系统进行实时监测有着重要意义。     

含双裂纹齿轮副轮齿裂纹扩展寿命分析

裂纹扩展是齿轮传动的主要故障,而且裂纹所处位置对裂纹扩展行为作用明显。为探讨齿轮副轮齿裂纹位置与裂纹扩展寿命的关系,提出几种相邻轮齿含分度圆裂纹和齿根裂纹的双裂纹齿轮副模型,基于ABAQUS建立齿轮副的三齿啮合有限元分析模型,分析不同载荷作用下分度圆裂纹和齿根裂纹尖端的主应力值和应力强度因子值;结合Pairs方程探讨分度圆裂纹扩展和齿根裂纹扩展寿命之间的关系。结果表明:齿轮副单齿啮合时的裂纹尖端应力比齿轮副双齿啮合时的裂纹尖端应力大,而且裂纹尖端的弯曲应力明显大于剪切应力;同一载荷同一裂纹深度时,齿根裂纹尖端的应力强度因子值大于分度圆裂纹尖端的应力强度因子值;相同加载时,含齿根裂纹齿轮的裂纹扩展寿命小于含分度圆裂纹齿轮的裂纹扩展寿命;裂纹扩展过程中,齿根裂纹深度和分度圆裂纹深度之比非定值,而且深度之比与载荷无关。     

振动光饰对齿轮振动特性的影响

采用振动光饰工艺进行了齿轮表面光整加工,降低了齿面粗糙度;通过封闭功率流试验台架上振动光饰处理和未处理的两种齿轮的振动性能对比试验,表明在3种不同载荷下振动噪声均降低,说明振动光饰表面处理对于齿轮减振明显的作用,具有一定的参考和应用价值。     

齿轮轴系的振动对轮齿啮合性能影响的研究

通过建立齿轮系统的动力学模型,推导出齿轮运动速度的表达式,论证了不计系统振动和考虑系统振动时轮齿啮合点处相对滑动速度的区别;揭示了齿轮系统的振动对轮齿啮合性能的影响,并结合工程实际提出了改善轮齿啮合性能的几种措施。     

卫星随机试验的振动响应分析

介绍基础激励下结构随机振动响应的分析方法,并对某配重卫星轴向和横向的窄带随机激励进行有限元计算。通过对此卫星结构加速度响应的均方根值、累积均方值和功率谱密度等统计量的分析,研究随机振动试验中卫星结构的随机响应,以此考察卫星承受此种动力学环境的能力,为卫星上仪器设备的减振方案设计和提高卫星发射的可靠性提供参考。     

基于有限元法的电动振动台试验仿真研究

对电动振动台试验仿真技术进行探讨,包括电动振动台有限元模型的建立、边界条件的模拟、驱动力的模拟与施加、试验条件的仿真等.然后以某电动振动台为例,建立并修正能反映其本身动态特性的有限元模型,在此基础上采用有限元法对某试件的振动台试验进行仿真计算,并与试件真实振动台试验进行对比研究.结果表明,仿真计算结果对试件在共振峰频段的动态响应提供较好的预测,在高频非共振峰频段,仿真结果与试验结果有所差异,分析差异产生的可能原因.     

齿轮传动三维间隙非线性冲击—动力接触特性数值仿真

给出了三维冲击—动力接触问题有限元混合公式;研制了三维冲击—动力接触有限元分析程序。对齿轮传动的突加载荷冲击以及啮入冲击进行了冲击特性数值仿真,分析了齿侧间隙对轮齿冲击特性的影响,为多流齿轮传动系统间隙非线性动态分析提供有力工具。     

大型减速器齿轮传动系统的振动分析

建立了中心对称式减速器齿轮传动系统横-扭耦合振动模型,利用傅氏级数形式表达式系统周期性的激振力,求解了系统的动态响应,分析了系统固有频率对减速器输出端支承刚度的灵敏度特性,并实例计算分析了输出端支承刚度对齿轮动载荷系数的影响。     

齿式联轴节不对中转子的动力学响应分析

齿式联轴节不对中是极为常见的现场故障,危害极大。为了有效地认识其故障物理机理和动力学特性,建立一种针对齿式联轴节不对中故障的转子—轴承系统的有限元分析模型,考虑在两种状态(平行不对中和角度不对中)下联轴器所受的力和力矩,并建立其动力学方程,通过双跨转子不对中的动力学分析和仿真研究,得出不对中量和稳态响应特性之间的量化关系。同时对2倍频相位的分析表明:在平行不对中状态下,联轴器两端相位相同,而角度不对中状态下两端相位差约为180°。该特征可作为不对中故障识别的重要参考。     

齿轮传动三维间隙非线性冲击─动力接触特性数值仿真

给出了三维冲击─动力接触问题有限元混合公式;研制了三维冲击─动力接触有限元分析程序。对齿轮传动的突加载荷冲击以及啮入冲击进行了冲击特性数值仿真,分析了齿侧间隙对轮齿冲击特性的影响,为多流齿轮传动系统间隙非线性动态分析提供有力工具。     

基于有限元模型单一开裂纹转子的振动分析与无损估计

基于局部柔度理论和传递矩阵分析,给出一种简化的裂纹转子有限元模型。数值仿真研究了转子的长径比、裂纹位置以及裂纹深度对停机状态单一开裂纹转子的特征频率和振型的影响。提出一种借助裂纹转子前两阶特征频率和一阶振型对转子进行无损估计的新方法,仿真算例验证了该方法的有效性和可行性。     

齿轮系统耦合振动的理论分析与试验研究

利用机械振动理论、动力分析有限元法,结合齿轮啮合理论,配合有关试验手段,研究斜齿轮系统耦合振动的动力学建模问题,同时进行结合部参数识别。对齿轮—传动轴—箱体系统在耦合振动条件下的动力学特性进行全面分析,为齿轮的动态特性优化提供理论基础。     

基于EMD解调的齿轮裂纹早期故障诊断研究

齿轮轮齿发生早期裂纹时,裂纹故障信号十分微弱。为了有效提取早期裂纹故障特征,文中提出基于经验模式分解(empirical mode decomposition,EMD)的早期故障诊断方法。该方法首先去除振动信号中的啮合基频及其谐波成分,得到残余信号,然后针对残余信号进行基于EMD解调分析和处理。仿真及工程实例分析结果表明,所提方法能成功地将齿轮早期裂纹故障信息从复杂的振动中提取出来,更有利于及早发现故障,并判断故障的严重程度。     

基于子结构技术的复杂齿轮系统有限元三维接触分析

基于子结构分析技术,建立了复杂齿轮系统的三维整体有摩擦弹性接触计算模型,用有限元参数二次规划法求解非线性部分,对其进行了比较全面、精细的有限元分析。以韶山7电力机车牵引齿轮系统为例,分析了齿轮啮合处接触状态（齿面相对滑动状态、齿面接触应力、齿面接触区域、齿向载荷分布）的变化规律。分析结果表明,齿轮系统的支承方式对齿轮齿面接触状态有较大影响。同时也说明,对于齿轮系统这种重复结构多的工程结构,子结构分析技术在解题规模和计算效率上都有优越性。