基于现代信号处理方法的齿轮系状态监测软件研究与开发

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文基于现代信号处理方法的齿轮系状态监测软件研究与开发专业：机械设计及理论硕士生：刘洋指导教师：史丽晨教授摘要研究并运用齿轮系典型现代信号处理方法，以面向对象的程序设计语言和关系型数据库为工具，针对行星轮系故障类型的典型性和多样性，建立具有时变啮合刚度的行星齿轮系统故障动力学模型，对行星齿轮系统故障动力学模型进行求解和仿真，以断裂故障为分析重点得到了行星轮断齿时系统的频谱响应特性，并以参数的变化表示故障的程度，建立行星轮系故障特征库及信号处理方法数据库，研究开发了一套行星轮系健康状态监测及故障诊断的软件。运用行星齿轮箱故

2、障诊断实验台对所设计软件进行试验测试，通过仿真分析和试验信号的对比，说明了所建模型相对准确以及软件可用且准确。本课题所做的工作主要包括以下几个方面：（1）论述了旋转机械中齿轮系故障信号监测中存在的问题，并引出了研究和开发齿轮系故障信号监测软件的重要意义。（2）研究了齿轮系信号处理时所用到的信号处理方法，对本论文所涉及到的六种信号处理方法的原理、实现流程图进行了详细的研究分析和说明。（3）建立了行星轮系动力学模型，动力学模型考虑因素相对全面，考虑了齿侧间隙、齿轮副啮合综合误差等因素，在考虑全面因素基础上建立了基于振动理论的行星齿轮系统动力学模型。

3、（4）推导了行星轮断齿故障下齿轮副的时变啮合刚度表达式，并对所建模型仿真分析，得到了行星轮断齿时系统的频谱响应特性。（5）开发了齿轮系状态监测与故障诊断软件，实现了数据的动态采集和动态处理，针对处理结果进行动态故障诊断，并给出故障的解决方案。（6）用行星齿轮箱故障诊断试验台实验设备进行实验，将模型仿真分析结果与软件试验结果进行对比，验证了所建立故障动力学模型的准确性，为齿轮系健基金项目:国家自然科学基金青年基金（编号：51375361）西安建筑科技大学硕士学位论文康状态监测与故障诊断提供了强有力的理论支撑。关键词：行星轮系；动力学模型；故障特性

4、；故障诊断论文类型：应用研究基金项目:国家自然科学基金青年基金（编号：51375361）西安建筑科技大学硕士学位论文ResearchandDevelopmentofGearSystemConditionMonitoringSoftwareBasedonModernSignalProcessingMethodsMajor:MechanicalDesignandTheoryPostgraduate:LiuYangInstructor:Prof.ShiLichenAbstractResearchandusethetypicalmodernsignal

5、processingmethodofgeartrains,object-orientedprogramminglanguagesandrelationaldatabasesastools,aplanetarygearsystemdynamicmodelwithtime-varyingmeshingstiffnessisestablishedforthetypicalityanddiversityofplanetarygeartrainfaulttypes.Bysolvingandsimulatingthefaultdynamicmodeloft

6、heplanetarygearsystem,thespectralresponsecharacteristicsofthesystemwhentheplanetarygearisbrokenareobtainedbythefaultfaultanalysis,Andthedegreeoffailureisrepresentedbythechangeofparameters.adatabaseoffaultfeaturelibraryandsignalprocessingmethodofplanetarygeartrainissetup,Anda

7、setofsoftwareofthehealthmonitoringandfaultdiagnosisonplanetarygeartrainsisdeveloped.Thetestsoftwareofthedesignedsoftwarewastestedusingtheplanetarygearboxfaultdiagnosistestbench.Thecomparisonbetweensimulationanalysisandtestsignalsshowedthatthemodelwasrelativelyaccurateandthes

8、oftwarewasavailableandaccurate.Theworkofthistopicmainlyincludesthefollowing