行星齿轮传动的故障动力学研究

摘要

行星齿轮箱通常在恶劣环境下工作，行星齿轮箱中的齿轮失效是导致机械系统故障的主要原因之一。在行星齿轮箱运转过程中使用在线监测和故障诊断技术可以有效的预防重大事故，降低机器的维护成本。研究行星齿轮动力学模型及故障影响特征，具有重要意义。
　　1、行星齿轮动力学分析。使用CATIA软件建立行星齿轮箱三维模型。使用ANSYS软件分析行星齿轮箱振动模态，各阶频率范围内的系统振型。研究不同程度故障对齿轮模态的影响，并对不同程度故障状态下啮合的齿轮做瞬态动力学分析，分析故障齿轮上的应力分布情况，为后期实验人为破坏齿轮故障位置的选择以及故障程度的选择提供了帮助。
　　2、行星齿轮动力学仿真。基于ADAMS软件建立行星齿轮箱动力学模型，对行星轮系做多体动力学仿真，获得行星齿轮箱不同状态时输入轴的扭矩变化频域图。其次，分析频域图得到行星齿轮箱的转频、啮合频率和故障频率，诊断出行星齿轮箱故障及其故障类型。最后，将仿真结果与理论计算结果进行对比分析。
　　3、基于扭振信号的行星齿轮故障诊断。搭建行星齿轮箱故障诊断实验平台，采集行星齿轮箱横向振动信号以及扭转振动信号。通过对行星齿轮箱横向振动信号与扭振信号的频谱对比与分析发现，扭振信号比横向振动信号更适合与行星轮系的故障诊断。针对扭振信号微弱，冲击特性不明显等特性，提出基于最大相关峭度反褶积法处理扭振信号。该方法使行星齿轮箱扭振信号的故障冲击特性得到显著提升，对于扭振信号的降噪与提高周期故障冲击特征有效，适用于行星齿轮箱扭振信号的故障诊断。

目录

第 1章 绪论

1.1 课题来源

1.2研究背景及意义

1.3 行星齿轮箱故障诊断国内外研究现状

1.4 本文的主要研究内容与工作

第2章 行星齿轮啮合振动机理及故障诊断方法

2.1 常见的齿轮传动失效形式

2.2 行星齿轮啮合振动机理

2.3 行星齿轮扭振信号数学模型

2.4 行星轮系传动比计算

2.5 行星轮系啮合频率及轮齿故障频率计算

2.6 行星齿轮箱故障诊断方法

2.7 本章小结

第3章 行星轮系振动模态及啮合动力学分析

3.1 行星齿轮箱的三维建模

3.2 齿轮振动模态分析

3.3齿轮故障的瞬态接触动力学分析

3.4 本章小结

第4章 行星轮系动力学仿真

4.1 ADAMS软件的简单介绍

4.2 ADAMS软件多体系统动力学理论基础

4.3 基于 ADAMS的行星轮系动力学建模与分析

4.4 基于 ADAMS的行星轮系动力学仿真及频谱分析

4.5 本章小结

第5章 基于最大相关峭度反褶积法的行星齿轮故障诊断

5.1 行星齿轮箱故障诊断实验平台

5.2最大相关峭度反褶积理论

5.3行星齿轮故障信号分析

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢

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