齿轮箱早期故障信号增强与智能诊断方法研究

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1、硕士学位论文齿轮箱早期故障信号增强与智能诊断方法研究STUDYOFSIGNALENHANCEMENTANDINTELLIGENTDIAGNOSISMETHODFORGEARBOXEARLYFAULT张拉专哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TP277学校代码：10213国际图书分类号：621.7密级：公开工学硕士学位论文齿轮箱早期故障信号增强与智能诊断方法研究硕士研究生：张拉专导师：于刚副教授申请学位：工学硕士学科：机械电子工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈

2、尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP277U.D.C:621.7DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYOFSIGNALENHANCEMENTANDINTELLIGENTDIAGNOSISMETHODFORGEARBOXEARLYFAULTCandidate：ZhangLazhuanSupervisor：AssociateProf.GangYuAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeinEngin

3、eeringSpeciality：MechatronicsEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要齿轮箱是机械系统中最为常见的零部件，它可以传递动能和调节转速，因其工作环境恶劣，极易受损出现故障。对齿轮箱故障的检测尤其是对早期微弱故障的识别，对避免重大事故、变革维修体制有着重要的现实

4、意义。早期微弱故障的冲击信号往往被环境噪声淹没，识别难度较大，本文即围绕齿轮箱早期微弱单故障的智能诊断问题进行了研究。本文深入研究了齿轮箱振动模型，推导证明了齿轮与轴承振动信号均属于二阶循环平稳信号，结合维纳滤波理论设计了循环自适应滤波器，实现了对齿轮箱早期故障的微弱振动信号增强，并通过对比分析论证了循环平稳理论在处理旋转机械齿轮箱振动信号的优势。针对信号的不同特性，分别从时域、频域、时-频域和非高斯域提取了总三十四个特征值的集合，分析了传统的特征评价指标的缺点，并进一步提出基于粗糙集的有监督的属

5、性约简方法对特征总集进行压缩，得到的特征子集的成分表明了Alpha稳定分布参数相对优于其他特征量用于齿轮箱早期故障的模式识别，并将特征子集作为朴素贝叶斯分类器的输入，从而实现了齿轮箱早期微弱故障的诊断。在齿轮箱故障动态模拟系统设计了九种齿轮箱早期单故障，以安装在轴承支座上的传感器采集的振动信号作为信号源，取得良好的诊断效果，验证了本文智能诊断方法的有效性。关键词：循环平稳自适应滤波；Alpha稳定分布；粗糙集；贝叶斯分类-I-AbstractAbstractGearboxhasaverywider

6、angeofapplicationsinmechanicalsystem,whichcanchangespeedandtranslatepower.Ingeneral,gearboxusuallyworkinginaharshenvironment,soeasilyresultinfailure.Soitisverysignificanttoresearchongearboxconditionmonitoringandfaultdiagnosistechniques,inparticularfor

7、differentiatetheearlyfaultofgearbox.Theimpactsignalcausedbyearlyfaultisoftenweaksothatwouldsubmergedinambientnoise,makingitdifficulttorecognize,andthepaperwasstudiedtheproblemsthathowtodiagnosetheearlysinglefailureofgearbox.Thegearandbearingvibrationm

8、odelsareintroducedrespectively,boththegearvibrationsignalandbearingvibrationsignalarebelongtosecondordercyclostaionarysignals.BasedonWieneradaptivefiltertheory,cyclicadaptivefilterisdesignedtode-noisethegearboxvibrationsignal.Itisprovedthatcyc