本文關(guān)鍵詞：基于虛擬樣機技術(shù)和顯式動力的齒輪故障診斷模型，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：齒輪故障診斷模型的構(gòu)建已經(jīng)成為各種高端設(shè)備需要解決的共性關(guān)鍵問題。診斷齒輪裂紋故障，必須能夠準確測定齒輪的動載荷曲線，并能綜合利用這些動載荷曲線，對齒輪進行顯式動力學(xué)分析。明確齒輪裂紋對齒輪運動參數(shù)中哪一項影響比較明顯，并以此參數(shù)為監(jiān)測對象在齒輪試驗機上進行試驗，驗證此齒輪裂紋故障診斷模型的可行性。本文以齒輪副為研究對象，利用虛擬樣機技術(shù)，提取齒輪的動載荷曲線，，然后基于顯式動力學(xué)構(gòu)建有限元模型。在此模型基礎(chǔ)上輸入動載荷曲線對正常齒輪和故障齒輪進行有限元分析，對比齒輪的速度、角加速度、應(yīng)力和應(yīng)變等參數(shù)的曲線特征，選擇有明顯區(qū)別的特征參數(shù)來實現(xiàn)齒輪在線監(jiān)測。 本論文首先簡要闡述齒輪故障診斷的發(fā)展現(xiàn)狀，選用虛擬樣機技術(shù)和顯式動力學(xué)理論研究齒輪故障的必要性以及齒輪裂紋故障檢測的重要性。借助虛擬樣機技術(shù)在SolidWorks中構(gòu)建機械模型，LabVIEW中構(gòu)建上位機控制軟件，Ni Softmotion建立電氣控制系統(tǒng)。操作上位機軟件控制齒輪轉(zhuǎn)速，采集齒輪的動載荷數(shù)據(jù)，生成動載曲線。與試驗機上的傳感器采集真實物理環(huán)境的動載荷曲線對比，證明使用虛擬樣機采集的動載荷曲線具有可參考性和應(yīng)用性�；陲@式動力學(xué)理論建立齒輪的有限元模型，輸入虛擬樣機采集到的動載荷曲線，進行有限元分析得到應(yīng)力云圖、應(yīng)變云圖和角加速度曲線等。綜合分析虛擬樣機、有限元分析模型和試驗機采集的數(shù)據(jù)，確定以角加速度為特征參數(shù)，對齒輪進行在線監(jiān)測。當(dāng)齒輪的角加速度出現(xiàn)異常時可以認為齒輪很有可能已經(jīng)產(chǎn)生了裂紋。 最后通過使用現(xiàn)有試驗機，采集實驗數(shù)據(jù)，然后和模擬出的數(shù)據(jù)進行對比，驗證有限元分析數(shù)據(jù)的準確性，證明本課題采用的齒輪故障診斷模型的可行性以及齒輪故障檢測方法的實用性。虛擬樣機的數(shù)據(jù)采集與分析，可以保證試驗條件的統(tǒng)一性，降低了構(gòu)建物理樣機的實驗成本，對試驗數(shù)據(jù)的觀察更為直觀和形象。 基于虛擬樣機技術(shù)和顯式動力學(xué)理論構(gòu)建的齒輪裂紋故障診斷模型可以推廣應(yīng)用到齒輪箱、變速箱和減速器等以齒輪傳動為主的關(guān)鍵零部件齒輪的在線監(jiān)測。預(yù)知齒輪裂紋的發(fā)生，及時更換齒輪，避免齒輪斷裂突發(fā)故障，降低生產(chǎn)事故的發(fā)生。
【關(guān)鍵詞】：顯式動力學(xué) 齒輪裂紋 虛擬樣機 動載荷 角加速度曲線
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題來源和研究背景10-11
• 1.1.1 課題來源10
• 1.1.2 齒輪故障的研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀11-13
• 1.3 裂紋故障的齒輪動力學(xué)研究概況13
• 1.4 研究方法和研究目的13-16
• 1.4.1 課題需要解決的關(guān)鍵問題13-14
• 1.4.2 課題的研究方法14-16
• 1.4.3 課題研究目的16
• 1.5 課題的研究內(nèi)容16-18
• 第二章 齒輪的失效分析18-26
• 2.1 齒輪的主要失效形式18-24
• 2.1.1 齒面損耗18-20
• 2.1.2 膠合20-21
• 2.1.3 永久變形21-22
• 2.1.4 裂紋22
• 2.1.5 疲勞失效22-23
• 2.1.6 輪齒折斷23-24
• 2.2 齒輪產(chǎn)生故障的主要原因及研究裂紋故障的重要性24-25
• 2.2.1 齒輪失效的原因24
• 2.2.2 研究對象齒根裂紋的選擇24-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第三章 基于虛擬樣機技術(shù)提取齒輪動載荷26-42
• 3.1 動載荷一般計算方法簡介26-29
• 3.2 虛擬樣機系統(tǒng)模型的構(gòu)建29-35
• 3.2.1 建立虛擬樣機機械系統(tǒng)30-33
• 3.2.2 基于 LabVIEW 建立虛擬樣機控制系統(tǒng)33-34
• 3.2.3 在 LabVIEW 中編制控制軟件34-35
• 3.3 利用虛擬樣機模型采集動載荷曲線35-38
• 3.4 小齒輪驅(qū)動力矩實驗38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 第四章 基于顯式動力學(xué)的齒輪故障分析42-56
• 4.1 顯式動力學(xué)分析原理42-45
• 4.1.1 顯式動力學(xué)分析基礎(chǔ)42-43
• 4.1.2 齒輪加速度原理43-45
• 4.2 LS-DYNA分析的一般流程45-46
• 4.3 齒輪模型的構(gòu)建46-47
• 4.3.1 齒輪的基本參數(shù)46
• 4.3.2 ANSYS LS-DYNA中建立兩組齒輪模型46-47
• 4.4 齒輪有限元模型的構(gòu)建47-51
• 4.4.1 設(shè)置單元屬性47
• 4.4.2 劃分模型網(wǎng)格47-48
• 4.4.3 LS-PrePost 定義運動參數(shù)48-51
• 4.5 結(jié)果文件分析51-54
• 4.6 本章小結(jié)54-56
• 第五章 模擬結(jié)果的試驗驗證56-64
• 5.1 試驗機原理簡介56
• 5.1.1 試驗機原理簡圖56
• 5.2 試驗裝置簡介56-60
• 5.2.1 試驗機主要零部件選擇56-59
• 5.2.2 試驗機功能參數(shù)59
• 5.2.3 試驗機控制軟件簡介59-60
• 5.3 試驗故障齒輪裂紋模擬60
• 5.4 實驗數(shù)據(jù)采集與對比60-61
• 5.5 本章小結(jié)61-64
• 第六章 結(jié)論與展望64-66
• 6.1 結(jié)論64
• 6.2 展望64-66
• 參考文獻66-70
• 致謝70-72
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72

【參考文獻】

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本文編號：367204