基于传递路径的多级齿轮箱齿轮裂纹故障识别.pdf

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1、第３７卷第５期仪器仪表学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ５２０１６年５月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＭａｙ．２０１６基于传递路径的多级齿轮箱齿轮裂纹故障识别１，２１，２１，２徐玉秀，赵晓菲，熊一奇（１．天津工业大学机械工程学院天津３００３８７；２．现代机电装备技术重点实验室天津３００３８７）摘要：采用集中参数法对多级齿轮传动系统的齿轮振动进行建模仿真，获得难以直接测量的齿轮箱内部振源振动信号。根据系统辨识理论，获得振源信号传递至２个不同测点下传播路径的传递函数。通过比较２测点在同种系统

2、状态下对应的信号传播路径的传递函数特征，选取了更能反映系统振动特征的测点作为最佳测点。通过比较无故障状态与定轴齿轮齿根裂纹状态下最佳测点对应的信号传播路径的传递函数特征，找出系统刚度微小变化时传递函数的变化特征，从而能够以此辅助判断微弱故障类型。关键词：信号传递路径；齿轮裂纹；多级齿轮箱传动系统；系统辨识中图分类号：ＴＨ１７文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．１５２０Ｇｅａｒｃｒａｃｋｆａｕｌｔｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌｔｉｓｔａｇｅｇｅａｒｂｏｘｂａｓｅｄｏｎｓｉｇｎａｌｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ

3、ｐａｔｈ１，２１，２１，２ＸｕＹｕｘｉｕ，ＺｈａｏＸｉａｏｆｅｉ，ＸｉｏｎｇＹｉｑｉ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３８７，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓＥｑｕｉｐｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３８７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇｅａｒｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｕｌｔｉ

4、ｓｔａｇｅｇｅａｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｕｓｉｎｇｌｕｍｐｅｄｐａｒａｍｅｔｅｒｍｅｔｈｏｄ；ｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓｏｆｔｈｅｇｅａｒｂｏｘｉｎｔｅｒｎａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｏｕｒｃｅｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｍｅａｓｕｒｅｄｉｒｅｃｔｌｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅｔｒａｎｓｆｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｐａｔｈｓｆｏｒｖｉｂｒａｔｉｏｎ

5、ｓｏｕｒｃｅｓｉｇｎａｌｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇｔｏｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｏｉｎｔｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｔｒａｎｓｆｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓｉｇｎａｌｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｐａｔｈｓｆｏｒｔｈｅｔｗｏｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｏｉｎｔｓｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｓｙｓｔｅｍｓｔａｔｅ，ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｏｉｎｔｔｈａｔｃａｎｂｅｔｔｅｒｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ

6、ｔｉｃｓｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｏｉｎｔ．Ｔｈｒｏｕｇｈｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｔｒａｎｓｆｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓｉｇｎａｌｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｐａｔｈｆｏｒｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｏｉｎｔｕｎｄｅｒｎｏｆａｕｌｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｆｉｘｅｄａｘｉｓｇｅａｒｔｏｏｔｈｒｏｏｔｃｒａｃｋｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｈａｎｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｆｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎｗｈｅｎｔｈｅｓ

7、ｙｓｔｅｍｓｔｉｆｆｎｅｓｓｈａｓｔｉｎｙｃｈａｎｇｅａｒｅｆｏｕｎｄｏｕｔ，ｗｈｉｃｈｍａｙｈｅｌｐｔｏｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｔｈｅｔｙｐｅｏｆｗｅａｋｆａｕｌｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｉｇｎａｌｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｐａｔｈ；ｇｅａｒｃｒａｃｋ；ｍｕｌｔｉｓｔａｇｅｇｅａｒｂｏｘｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ；ｓｙｓｔｅｍｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ［５］生机理；桂勇等人搭建了含故障的齿轮系统动力学模１引言型，通过包络谱结构分析，总结了不同部件发生裂纹故障［６］时的故障特征频率；罗毅等人提出一种基于小波包与

8、裂纹是轮齿早期故障之一，但对于多级齿轮箱传动倒频谱分析的齿轮裂纹诊断方法，通过故障部位的啮合系统中齿根裂纹故障的识别，仍存在一定的难度：齿根裂频率和转速频率，诊断出故障部位和类型。纹故障本身属于微弱故障，在多级齿轮箱中，多级啮合产以上研究为齿轮裂纹故障诊断工作提供指导，但是实生的振动掩盖或混淆了其故障特征使得故障难以识别。际故障诊