直升机主减速器的动力学分析与故障诊断分析

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1、国防科学技术大学研究生院硕士学位论文摘要故障诊断方法密切联系于将要应用的工程背景。对于机械装备的故障诊断而言，诸多研究人员都立足于不同的学科领域提出了不同的诊断方法。事实上，机械装备的故障诊断涉及机械原理、材料工程、力学与动力学、振动工程、测试理论与信号处理等多方面的知识。所以，诊断机械装备的故障需要综合运用多个学科的知识，否则仅从一个视角入手，往往难以获得较好的结果。本文基于上述思想，以直升机的主减速器为研究对象，从行星齿轮系统的故障机理出发，综合地研究了行星齿轮系统的建模方法、动力学模型、动态响应、力学仿真以及振动信号的处理方法等，寻找有益于通过信号处理方法

2、进行故障诊断的信息。具体的研究内容如下：(1)分析直升机主减速器的传动原理并研究行星齿轮系统的建模方法。以SpectraQuest公司的直升机故障仿真实验台为参照，研究行星齿轮系统的建模理论与装配方法。(2)分析行星齿轮的动力学模型及动态响应。通过动力学模型的方法研究行星齿轮系统的固有特性，并研究行星齿轮系统各零件在纯扭转振动动力学模型下的动态响应。(3)分析齿轮典型故障的现象与机理，然后对齿轮的断齿故障与裂纹故障进行力学仿真。通过ANSYS对不同程度断齿和裂纹故障的齿轮进行模态分析，研究故障对齿轮固有频率的影响。对不同程度裂纹故障的齿轮进行有限元接触分析，研究

3、齿轮裂纹逐步扩展时的应力分布规律。(4)研究基于小波与HHT(Hilbert．HuangTransform)的行星齿轮系统故障诊断方法。用dblO(Daubechies)小波分解行星齿轮系统的振动信号，采用频段分析技术进行研究。用HHT(Hilbert．HuangTransform)方法对振动数据进行处理，提出了用于检测行星齿轮系统故障的状态指标——SHA(SumofHilbertSpectrumAmplitude)，并通过实验数据进行了验证。本文致力于探究动力学理论在行星齿轮系统故障诊断中的指导意义，针对于此开展了大量的研究工作，为行星齿轮系统故障诊断提供了新

4、思路，研究结论对进一步研究基于物理模型的行星齿轮系统故障诊断具有一定的借鉴意义。关键词：直升机主减速器故障诊断动力学模型实体建模有限元仿真小波分析HHT．第i页国防科学技术大学研究生院硕士学位论文ABSTRACTDiagnosismethodsdependontheappliedobjects．Fordiagnosingthemechanicalequipmentfaults，manyresearchershaveproposeddifferentmethods，whicharebasedonthesubjecttheyresearch．Infact，mecha

5、nicalequipmentfaultdiagnosisreferstomachinesandmechanismstheory，materialengineering，mechanicsanddynamics，vibrationengineering，testtheoryandsignalprocessing，andSOon．Inaword，diagnosingmechanicalequipmentshouldneedmulti·filedknowledge．Ifallattentionispaidtooneaspect，seekingabetterresult

6、isalwaysdifficult．Thispaperjustdemonstratesthethoughtabove．Takingthehelicoptermainreducerasresearchobject，faultmechanismandfaultdiagnosismethodofplanetarygeararestudied．Andtheworkrangesfrommodelingmethod，dynamicsmodel，dynamicresponse，mechanicssimulationofplanetarytothemethodofvibrati

7、onsignalprocess．Alleffortsaremadetofindusefulmessagetodiagnoseplanetarygearfaultbyprocessingvibrationdata．Thedetailresearchworksareasfollows：1Transmissionprincipleofhelicoptermainreducerandmodelingmethodforplanetarygearareanalyzed．Onekilldoffaultsimulationplatformisintroduced，madebyt

8、heSpectraQue