航天灵敏轴承制造缺陷特征提取方法的研究及软件开发

摘要

陀螺仪是航天器制导系统中的关键组成部分，其动量轮轴承和框架轴承是陀螺仪中至关重要的零部件。而此类灵敏轴承摩擦力矩的大小、均匀性和平稳性，对保证整个航天系统的性能及系统的运行精度有很大的影响。然而，在轴承实际生产中，常常会出现游隙超差、沟道形状超差、套圈粗糙度超差等制造缺陷，使得轴承工作中摩擦力矩出现大点或者出现“卡死”现象，无法保证轴承摩擦力矩良好的稳定性。由于轴承动态摩擦力矩能直接而灵敏地反映轴承缺陷的特点，所以通过利用合理的方法分析轴承摩擦力矩信号，提取出反映轴承制造缺陷的信号特征，能够判断轴承制造缺陷的类型，为轴承制造工艺的改进提供依据。从而保障航天器的正常运行并减小不必要的经济损失。
　　本课题采用 LSD-I型低速动态摩擦力矩测试仪，对含有缺陷类型为内圈沟道形状超差、外圈沟道形状超差、内外圈粗糙度超差、内外圈磨削丝流及内外圈圆度超差的陀螺仪框架灵敏轴承进行动态摩擦力矩信号采集。综合应用功率谱、概率密度函数和经验模态分解(EMD)等方法对轴承摩擦力矩信号进行时频域分析，提取出轴承的内外圈制造缺陷特征频率。再结合统计学硬性指标分析方法，具体判断出轴承的制造缺陷类型。最终，依据以上分析方法开发出一套适用于该类轴承制造缺陷诊断的软件，初步形成一套针对精密灵敏轴承制造缺陷的智能化诊断方法。
　　同时，针对轴承制造缺陷对动态摩擦力矩影响的复杂性，本文在前人分析的基础上，从理论上探讨了随机信号特征提取的多种分析方法，进一步细化了轴承缺陷类型的判断方式，为今后开展更深层次的研究工作奠定了基础。

目录

第1章 绪论

1.1引言

1.2国内外发展研究状况

1.3课题的研究对象及分析方法

第2章 滚动轴承摩擦力矩影响因素和轴承的接触频率

2.1滚动轴承采集信号机理及影响摩擦力矩的因素

2.2滚动轴承接触循环次数

2.3滚动轴承的接触频率

2.4本章小结

第3章 滚动轴承的缺陷特征提取方法

3.1传统缺陷诊断方法

3.2小波降噪

3.3经验模态方法(EMD方法)

3.4本章小结

第4章 滚动轴承的缺陷特征提取

4.1滚动轴承缺陷诊断的试验介绍

4.2基于EMD和Hilbert包络谱的滚动轴承缺陷特征分析

4.3本章小结

第5章 滚动轴承故障诊断软件开发

5.1摩擦力矩诊断软件的设计基准

5.2 LabVIEW的编程特点及程序构成

5.3诊断软件各模块

5.4滚动轴承诊断软件界面

5.5本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

附录A 83型另外两种缺陷类型

附录B 95型另外两种缺陷类型

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果