【正文】 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)I基于振動(dòng)信號(hào)的齒輪故障診斷方法研究畢業(yè)論文目 錄前 言 ................................................................................................................1第 1 章 緒論 ....................................................................................................2第 節(jié) 齒輪故障診斷的簡介及意義 .......................................................2 齒輪故障診斷一般步驟 .....................................................................2 齒輪故障診斷的方法 .........................................................................2 齒輪故障診斷的意義 .........................................................................3第 節(jié) 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢 ...............................................................4第 節(jié) 本文研究的主要內(nèi)容 ...................................................................6第 節(jié) 本章小結(jié) .......................................................................................6第 2 章 齒輪故障診斷基礎(chǔ) ............................................................................7第 節(jié) 齒輪故障常見形式 .......................................................................7 齒面磨損 .............................................................................................7 齒面膠合和擦傷 .................................................................................7 齒面接觸疲勞（點(diǎn)蝕、削落） .........................................................8 彎曲疲勞和斷齒 .................................................................................8第 節(jié) 齒輪常見故障征兆 .......................................................................8北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)II 設(shè)備在外觀方面的故障征兆 .............................................................8 齒輪在性能方面的故障征兆 .............................................................9第 節(jié) 齒輪振動(dòng)信號(hào)的特征分析 ...........................................................9 齒輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率及其 各次諧波 .....................................................9 齒輪的嚙合頻率 ...............................................................................10 由調(diào)制效應(yīng)而產(chǎn)生的邊頻帶 ...........................................................11 齒輪振動(dòng)的特征頻率 .......................................................................12 幾種特殊狀態(tài)齒輪的頻域特征 .......................................................13第 節(jié) 齒輪故障診斷試驗(yàn)臺(tái)及齒輪振動(dòng)信號(hào)簡介 .............................14第 節(jié) MATLAB 簡介及在故障診斷中的應(yīng)用 ...................................15第 節(jié) 本章小結(jié) .....................................................................................17第 3 章 齒輪故障診斷時(shí)域方法分析 ..........................................................18第 節(jié) 時(shí)域分析的基本理論 .................................................................18 時(shí)頻域分析 .......................................................................................18第 節(jié) 小波變換 .....................................................................................19 連續(xù)小波變換 ...................................................................................20 離散小波變換 ...................................................................................21第 節(jié) 一維離散小波 MATLAB 中實(shí)現(xiàn)方法 ......................................23第 節(jié) 基于一維離散小波對齒輪故障診斷的研究 .............................23第 節(jié) 頻域分析在齒輪故障診斷中的應(yīng)用 .........................................26 MATLAB 中 的 FFT 變換 ................................................................27北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)III 頻譜分析 ...........................................................................................27第 節(jié) 本章結(jié)論 .....................................................................................30第 4 章 基于 EMD 的齒輪故障診斷 ..........................................................31第 節(jié) 基于 EMD（經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸猓┑恼駝?dòng)信號(hào)特征提取 ...............31 EMD 的研究背景 .............................................................................31 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸?EMD)方法原理 .......................................................31 基于 EMD 的振動(dòng)信號(hào)特征提取分析 ............................................33第 節(jié) 基于 EMD 對齒輪故障診斷的 研究 ..........................................37第 節(jié) 針對仿真出來的波形進(jìn)行分析 .................................................43第 節(jié) 本章小結(jié) .....................................................................................43第 5 章 結(jié)論 ..................................................................................................44第 節(jié) 本文結(jié)論 ......................................................................................44參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………….45致 謝 ............................................................................................................47北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)1前 言機(jī)械設(shè)備中大部分是旋轉(zhuǎn)機(jī)械，覆蓋著動(dòng)力、電動(dòng)、化工、冶金、機(jī)械制造等重要工程領(lǐng)域，是工廠的關(guān)鍵設(shè)備，起工況狀態(tài)不僅影響機(jī)器設(shè)備本身的運(yùn)行，而且還會(huì)對后續(xù)生產(chǎn)造成損失，嚴(yán)重會(huì)對國民經(jīng)濟(jì)造成巨大損失或機(jī)毀人亡的后果。而齒輪傳動(dòng)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中應(yīng)用最為普遍的機(jī)械結(jié)構(gòu)。齒輪傳動(dòng)多以齒輪箱的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，它是目前廣泛采用的主要傳動(dòng)形式之一。雖然齒輪從設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、材料到制造等方面已相當(dāng)成熟和規(guī)范。但仍然難以避免諸如磨損、剝落、點(diǎn)蝕、裂紋等常發(fā)生的故障。研究表明，齒輪箱80％的故障由齒輪引發(fā)的；而90％的齒輪故障都是局部故障，例如裂紋、崩齒等。特別對于大型機(jī)械設(shè)備對齒輪故障進(jìn)行檢測和診斷更是重要，因此研究齒輪故障診斷意義重大。齒輪裝置在運(yùn)行中與其運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)的征兆由溫度、噪聲、振動(dòng)、潤滑油中磨損物的含量及形態(tài)、齒輪傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和扭矩、齒輪齒根應(yīng)力分布等構(gòu)成?；谶@些因素產(chǎn)生了多種故障診斷技術(shù)，如(1)振動(dòng)信號(hào)檢測與診斷方法。目前大多數(shù)的齒輪故障診斷技術(shù)均以振動(dòng)信號(hào)為研究對象，從時(shí)域、頻域、時(shí)頻聯(lián)合域不同的角度對其分析和解釋。(2) 模態(tài)分析與參數(shù)識(shí)別法。(3)磨屑?xì)堄辔餃y定法。其主要包括鐵譜法、磁塞法、光譜法等。(4)聲學(xué)法。此方法易受背景噪聲的影響，使得分析結(jié)果與實(shí)際情況出入較大。(5)溫度監(jiān)測法。對壓痕、裂紋等典型故障無檢測能力。而目前效果最好并最廣泛應(yīng)用的是通過振動(dòng)信號(hào)的檢測和診斷在時(shí)頻域進(jìn)行分析的方法。北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)2第 1 章 緒論第 節(jié) 齒輪故障診斷的簡介及意義 齒輪故障診斷一般步驟齒輪工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)是反應(yīng)齒輪傳動(dòng)質(zhì)量的重要指標(biāo)，齒輪系統(tǒng)的振動(dòng)不但會(huì)產(chǎn)生噪聲和導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)的不穩(wěn)定，而且會(huì)使傳動(dòng)系統(tǒng)失效而產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。實(shí)踐證明采用振動(dòng)監(jiān)測對齒輪進(jìn)行在線故障診斷是一種行之有效的方法 [1]。齒輪故障診斷過程一般分為三個(gè)步驟：一是診斷信息的提取，二是故障特征提取，三是狀態(tài)識(shí)別和故障診斷。其中故障特征的提取是診斷過程中的關(guān)鍵 [2]。 齒輪故障診斷的方法對于確保運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器安全工作有效地方法是工況監(jiān)視和故障診斷，但是二者是不等同概念，卻又統(tǒng)一于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中。工況監(jiān)視的任務(wù)是判斷動(dòng)態(tài)系統(tǒng)是否偏離正常功能和監(jiān)視器發(fā)展趨勢，預(yù)防突發(fā)性故障產(chǎn)生。一旦偏離正常功能，應(yīng)迅速做出調(diào)整，使工況恢復(fù)正常。如果系統(tǒng)某個(gè)環(huán)節(jié)存在故障，就要進(jìn)一步查明故障原因及位置，這就是診斷。因此，工況監(jiān)視是故障診斷的基礎(chǔ) [3]。而信號(hào)分析是工況監(jiān)視和故障診斷中最重要的方法。它的目的是找出原始信號(hào)簡單而有效的轉(zhuǎn)變，這樣在信號(hào)中包含的一些重要信息就可以被發(fā)現(xiàn)。然后，那些信號(hào)中的突顯的特征可以被提取出來，應(yīng)該用于故障診斷中 [4]。齒輪診斷方法中，振動(dòng)信號(hào)的分析方法應(yīng)用最廣泛，技術(shù)也較成熟，成為齒輪故障診斷的主要技術(shù)。振動(dòng)信號(hào)的分析方法中時(shí)域分析、頻域分析、包絡(luò)分析、頻率波動(dòng)分析、共振解調(diào)分析等均有較好的效果 [5]。根據(jù)振動(dòng)和噪聲為信息載體，齒輪的精密診斷可進(jìn)行如下分類見圖11，在這些診斷方法中，目前應(yīng)用較多仍是時(shí)域分析、頻域分析、倒頻域分析等 [6]。北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)3圖11齒輪精密診斷分類 [6] 齒輪故障診斷的意義齒輪作為機(jī)械設(shè)備中一種必不可少的連接和傳遞動(dòng)力的通用零部件，在金屬切削機(jī)床、航空、電力系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械、冶金機(jī)械等現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。在今天科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，機(jī)械裝備向著大型化、高效率、自動(dòng)化和高性能的方向發(fā)展。齒輪箱由于具有傳動(dòng)比固定、傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，