本文關(guān)鍵詞：基于LabVIEW的齒輪故障診斷系統(tǒng)設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：齒輪作為一種常用的零件,在煤礦機械、工廠機床、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域有相當(dāng)高的使用率,已經(jīng)成為機械器材中不可或缺的連接和傳動部件。由于齒輪箱具有復(fù)雜的組成結(jié)構(gòu),運行強度很高,所以故障頻發(fā)。在各類機械事故中,因齒輪故障導(dǎo)致事故發(fā)生的概率接近六成。因此,對齒輪狀態(tài)的檢測和故障識別意義非凡。本文基于以上問題并結(jié)合北京東方振動和噪聲技術(shù)研究所的工作需要開展了針對齒輪運行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的研究,設(shè)計了一套齒輪振動信號采集、分析和故障識別的系統(tǒng)。通過轉(zhuǎn)子實驗臺進行了齒輪正常、齒頂磨損和斷齒故障的模擬實驗;設(shè)計了故障診斷系統(tǒng)軟件,整個軟件包括數(shù)據(jù)采集和存儲、時域和頻域分析、信號特征提取和故障識別幾部分,其中特征提取和故障識別功能采用LabVIEW與MATLAB共同編程的方法來完成。針對故障信號具有非平穩(wěn)性的特點,將能體現(xiàn)信號復(fù)雜程度的樣本熵引入并結(jié)合小波包算法對故障信號進行特征值提取,使用小波包分解把信號分解到不同的頻段上,再計算各部分的樣本熵并以此作為特征向量,對特征向量使用SVM分類器分類,驗證該方法的診斷效果。使用整個系統(tǒng)對搭建好的故障模擬實驗臺產(chǎn)生的振動信號進行采集、存儲、分析及故障識別,驗證了系統(tǒng)的有效性。本文的研究成果表明利用Lab VIEW開發(fā)的齒輪故障診斷系統(tǒng)使用模塊化設(shè)計,研發(fā)周期短,功能易于功能擴充,人機交互界面簡單明了,結(jié)果一目了然,能夠?qū)崿F(xiàn)齒輪振動信號的分析和故障識別,具有較強的實用價值。
【關(guān)鍵詞】：齒輪 故障診斷 特征提取 小波包 樣本熵
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-17
• 1.1 課題背景和意義10
• 1.2 齒輪故障常用監(jiān)測技術(shù)10-12
• 1.3 齒輪故障診斷技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀12-13
• 1.4 虛擬儀器技術(shù)概述13-16
• 1.4.1 虛擬儀器的發(fā)展13-14
• 1.4.2 虛擬儀器的組成結(jié)構(gòu)和特點14-15
• 1.4.3 LabVIEW開發(fā)環(huán)境15-16
• 1.5 文章的結(jié)構(gòu)與主要內(nèi)容16-17
• 2 齒輪故障診斷方法17-28
• 2.1 齒輪的振動機理17-19
• 2.1.1 齒輪的典型結(jié)構(gòu)及其頻率特性17-18
• 2.1.2 齒輪副的等效質(zhì)量18
• 2.1.3 齒輪的固有振動頻率18-19
• 2.1.4 齒輪振動的數(shù)學(xué)模型19
• 2.2 齒輪故障的主要形式19-20
• 2.3 常用齒輪振動信號分析方法20-27
• 2.3.1 時域分析方法20-22
• 2.3.2 頻域分析方法22-23
• 2.3.3 時頻分析方法23-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 3 故障診斷系統(tǒng)方案設(shè)計28-38
• 3.1 概述28
• 3.2 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計28-29
• 3.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計29-32
• 3.3.1 傳感器的選擇29
• 3.3.2 采集儀的選擇和配置29-30
• 3.3.3 實驗平臺與齒輪故障設(shè)置30-32
• 3.4 系統(tǒng)軟件部分32-37
• 3.4.1 系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺33-34
• 3.4.2 軟件設(shè)計流程34-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 4 基于小波包和樣本熵的齒輪故障特征提取38-50
• 4.1 小波包理論38-40
• 4.2 樣本熵40-43
• 4.2.1 近似熵40-41
• 4.2.2 樣本熵41-43
• 4.3 小波包和樣本熵構(gòu)成齒輪信號特征向量43-44
• 4.4 實驗數(shù)據(jù)分析44-49
• 4.4.1 齒輪信號的小波包分解44-45
• 4.4.2 重構(gòu)信號樣本熵值比較45-47
• 4.4.3 故障識別47-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 5 齒輪故障診斷系統(tǒng)程序設(shè)計實現(xiàn)50-59
• 5.1 各模塊開發(fā)過程50-55
• 5.1.1 主體界面設(shè)計50
• 5.1.2 數(shù)據(jù)采集存儲的模塊50-52
• 5.1.3 時域分析模塊設(shè)計的實現(xiàn)52-53
• 5.1.4 頻域分析模塊設(shè)計的實現(xiàn)53-54
• 5.1.5 故障識別模塊54-55
• 5.2 軟件測試55-58
• 5.2.1 采集數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)存儲55-56
• 5.2.2 齒輪信號時域分析結(jié)果56
• 5.2.3 齒輪信號頻域分析結(jié)果56-57
• 5.2.4 齒輪故障識別57-58
• 5.3 本章小結(jié)58-59
• 6 總結(jié)與展望59-61
• 6.1 全文總結(jié)59
• 6.2 展望59-61
• 參考文獻61-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果65-66
• 致謝66-67

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本文編號：463581