基于复调制细化包络谱和SVM的变速器齿轮故障诊断研究-论文.pdf

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1、汽车工程2014年(第36卷)第5期AutomotiveEngineering2014113基于复调制细化包络谱和SVM的变速器齿轮故障诊断研究术刘建敏，刘远宏，冯辅周，丁闯，闵庆旭(装甲兵工程学院机械工程系，北京100072)[摘要]针对变速器故障齿轮振动信号特征和在现实条件下难以获得大量故障样本的实际情况，提出一种复调制细化包络谱和支持向量机相结合的故障诊断方法。通过变速器齿轮故障模拟试验模拟齿轮磨损故障，采用Hilbert变换对齿轮振动信号进行解调得到振动信号的包络，对包络信号进行复调制细化谱分析，提取齿轮轴转频

2、基波及其谐波幅值。分析发现基波及其谐波幅值随着齿轮磨损程度的增加明显增大，故将其作为支持向量机的输入特征向量，以判断齿轮故障。试验结果表明：该方法在小样本的情况下能有效地诊断齿轮故障。关键词：变速器；齿轮；故障诊断；Hilbert变换；细化谱分析；支持向量机AResearchontheFaultDiagnosisofTransmissionGearsBasedonComplexModulationZoomEnvelopeSpectrumandSVMLiuJianmin，LiuYuanhong，FengFuzhou，Di

3、ngChuang＆MinQingxuDepartmentofMechanicalEngineering，AcademyofArmoredForceEngineering，Beijing100072[Abstract]Accordingtothecharacteristicsofthevibrationsignalsoffaultytransmissiongearsandtheprac—ticaldificultiesinobtaininglargeenoughfaultsamples，afaultdiagnosisme

4、thodoftransmissiongearbasedoncon—plexmodulationzoomingenvelopespectrumandsupportvectormachine(SVM)isproposed．Firstly，thefaultsofworngearsaresimulatedbyasimulationtestontransmissiongearsandthevibrationsignalsofgearsaredemodulatedbyusingHilberttransformtoobtainthe

5、envelopeofvibrationsignals，andtheamplitudesoffundamentalwaveanditsharmonicsofgearshaftareextractedbyZFFTranalysisonenvelopesignals．Itturnsoutthattheamplitudesoffundamentalwaveanditsharmonicsobviouslyrisewiththeincreaseinthedegreeofgearwear．whichisthentakenasthei

6、nputeigenvectorsofSVMtojudgethegearfaults．Theresultsshowthattheproposedmethodcaneffectivelydiagnosethegearfaultswithsmallsamples．Keywords：transmission；gear；faultdiagnosis；Hilberttransform；zoomspectrumanalysis；SVM对故障产生的周期性脉冲振动应用包络分析，日IJ舌寻找故障信号的冲击强度是一种诊断齿轮故障的有效手段，

7、信号包络提取方法主要包括：Hilbert变换解变速器齿轮故障诊断的关键在于故障特征提调法、检波一滤波法和高通绝对值解调法。高通绝对取、模式分类和判别决策。理想的正常齿轮振动信值解调是对信号中线的包络，检波滤波解调是对信号主要由齿轮啮合频率及其谐波分量组成。变速器号正半周中线的包络，两者得到的解调幅值都不是齿轮故障，如断齿、点蚀、磨损等，会产生周期性的脉真实的包络幅值，而Hilbert变换解调出的包络是对冲冲击力，导致其振动信号的调制现象，在频谱上表信号绝对值的包络，其解调幅值代表了真实包络。现为在啮合频率两侧出现的调制

8、边频带J。但Hilbert变换解调为通频带解调分析，对多频率分国家自然科学基金项目(51075396)资助。原稿收到日期为2012年6月14日，修改稿收到日期为2012年8月24日。2014(Vo1．36)No．5刘建敏，等：基于复调制细化包络谱和SVM的变速器齿轮故障诊断研究·609·量的复杂信号，无法提供足够高的频率分辨率。对