本文關鍵詞：基于多重分形與灰色模型的漸開線圓柱齒輪接觸壽命預測，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：齒輪是廣泛應用于機械設備的傳動零件,其運行狀態(tài)決定著機械設備的穩(wěn)定性。為保障機械設備穩(wěn)定運行,確定維修時間,齒輪壽命預測一直是工程師及學者們的一個研究熱點。傳統(tǒng)的齒輪壽命預測方法多以疲勞累積損傷理論為基礎,且需要精確的載荷譜及齒輪材料的S-N曲線。由于齒輪運轉過程中,所受載荷是變化的,不易獲得精確的載荷譜,此外,并非所有齒輪材料的S-N曲線均是已知的,通常選用與之相近的已知材料的S-N曲線作為參考,這兩方面的原因導致傳統(tǒng)方法在齒輪在線監(jiān)測方面的應用受到一定限制。由于齒輪發(fā)生故障之初至最后失效均在齒輪振動信號中有所體現(xiàn),因此,本文以試驗臺架上所采集的漸開線圓柱直齒輪的振動信號為基礎,提出一種新的齒輪壽命預測方法。應用EEMD和多重分形去趨勢波動分析(MF-DFA)方法,提取表征齒輪健康狀態(tài)的多重分形譜寬度,組成相應序列,用來訓練灰色GM(1,1)預測模型,完成了齒輪接觸疲勞剩余壽命預測。該方法既不需要精確的載荷譜又不需要材料的S-N曲線,對在線齒輪的剩余壽命預測具有一定的實用價值。論文首先建立了單對齒輪嚙合振動模型,通過對模型分析,研究了齒輪振動機理。依據(jù)齒輪振動機理,分析了齒輪故障對振動信號的影響。針對齒輪振動信號的非線性和非平穩(wěn)性,為削弱背景噪聲干擾,在提取特征統(tǒng)計指標之前,選用EEMD對其進行預處理。對預處理完之后的齒輪振動信號,進行多重分形去趨勢波動分析,提取對應的特征統(tǒng)計指標——多重分形譜寬度,以該指標作為表征齒輪健康狀態(tài)變化的性能退化指標。最后,在機械式功率流封閉式結構的齒輪試驗臺架上進行漸開線圓柱直齒輪的接觸疲勞壽命試驗,等時間間隔采集齒輪箱的振動信號,基于EEMD和多重分形去趨勢波動分析提取齒輪的特征統(tǒng)計指標,形成相應的特征統(tǒng)計指標序列,基于動態(tài)灰色GM(1,1)預測模型實現(xiàn)了齒輪接觸疲勞剩余壽命預測,試驗結果證明,本文所提出的基于振動信號的漸開線圓柱齒輪壽命預測方法具有可行性,為實現(xiàn)齒輪在線監(jiān)測和齒輪傳動系統(tǒng)壽命預測提供一種新方法。
【關鍵詞】：漸開線圓柱齒輪 壽命預測 多重分形 灰色模型
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 課題研究的目的及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 齒輪壽命預測10-11
• 1.2.2 齒輪故障特征提取11-16
• 1.2.3 壽命預測模型16-17
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容17-19
• 第二章 齒輪故障特征指標研究19-33
• 2.1 齒輪振動模型與機理分析19-24
• 2.2 振動信號分析方法24-29
• 2.3 振動信號常用的時域指標29-32
• 2.4 本章小結32-33
• 第三章 分形理論與多重分形33-45
• 3.1 分形理論概述33-34
• 3.2 多重分形34-38
• 3.2.1 多重分形的定義34-36
• 3.2.2 多重分形譜的計算36-38
• 3.3 實例分析38-44
• 3.4 本章小結44-45
• 第四章 灰色預測模型的研究45-57
• 4.1 灰色理論概述45
• 4.2 灰色GM（1，1）模型的建模思想45-47
• 4.3 灰色GM（1，1）模型的建模步驟47-48
• 4.4 灰色GM（1，1）模型精度檢驗48-51
• 4.5 實例分析51-55
• 4.6 本章小結55-57
• 第五章 齒輪疲勞壽命試驗57-79
• 5.1 齒輪試驗臺架與試驗測試系統(tǒng)57-62
• 5.1.1 齒輪試驗臺架原理57-59
• 5.1.2 試驗測試系統(tǒng)59-60
• 5.1.3 試驗測點布置60-62
• 5.2 齒輪疲勞壽命試驗62-66
• 5.2.1 試驗齒輪62-63
• 5.2.2 試驗齒輪的安裝方式及失效判定準則63-64
• 5.2.3 試驗過程64-66
• 5.3 齒輪振動信號特征指標提取66-75
• 5.3.1 振動信號時域分析66-71
• 5.3.2 基于EEMD的振動信號前處理71-73
• 5.3.3 多重分形參數(shù)提取73-75
• 5.4 齒輪疲勞壽命預測75-77
• 5.5 本章小結77-79
• 第六章 總結與展望79-81
• 6.1 總結79-80
• 6.2 展望80-81
• 參考文獻81-87
• 致謝87-89
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及參與的項目89

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