本文關(guān)鍵詞：基于EEMD的齒輪箱故障特征提取方法研究

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【摘要】：隨著工業(yè)的快速發(fā)展,多功能的機(jī)械設(shè)備已經(jīng)成為現(xiàn)代制造不可或缺的一部分,與此同時(shí)機(jī)械設(shè)備也趨于結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。齒輪箱屬于機(jī)械設(shè)備中的一種非常重要的變速傳動(dòng)部件,為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備的安全運(yùn)行、避免造成生產(chǎn)等方面的損失,在工程實(shí)際中往往需要對設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測或者定期的進(jìn)行故障診斷。然而,目前由于齒輪箱工作環(huán)境比較復(fù)雜,針對其故障檢測及其損傷程度的評價(jià)方法極其有限,而且針對不同類型的齒輪箱,所研究的齒輪箱故障特征提取方法是否同樣有效,也往往是研究的重點(diǎn)之一。因此,研究對齒輪箱的特征提取方法具有較好的工程應(yīng)用前景及重要的學(xué)術(shù)研究價(jià)值。文中首先針對EEMD分解參數(shù)設(shè)置對經(jīng)驗(yàn)依賴性的問題,提出基于信號(hào)本身標(biāo)準(zhǔn)差來設(shè)定分解參數(shù),如對信號(hào)EEMD分解次數(shù)NE和白噪聲幅值系數(shù)k的選擇；其次,通過引入相關(guān)系數(shù)、峭度、方差貢獻(xiàn)率作為IMF分量的重構(gòu)準(zhǔn)則,有效對原信號(hào)中的脈沖串提取、降噪；接著,根據(jù)各自檢測微弱信號(hào)的原理,提出EEMD與FWT結(jié)合進(jìn)行齒輪箱二次降噪及特征提取的方法。對比使用集成方法與單一使用EEMD或FWT方法的差異性進(jìn)行比較研究,驗(yàn)證了集成方法的有效性。文中主要思想：通過自適應(yīng)分解能力較強(qiáng)的EEMD與相對較成熟的小波分析相集成的方法進(jìn)行研究,最終達(dá)到降噪的目的并實(shí)現(xiàn)對齒輪箱的故障特征提取。首先,通過齒輪仿真試驗(yàn),驗(yàn)證該方法的有效性；其次,通過在QPZZ-Ⅱ型實(shí)驗(yàn)臺(tái)上搭建對直齒圓柱齒輪的試驗(yàn)平臺(tái),其中人工植入齒根裂紋故障,并利用加速度傳感器故障直齒圓柱齒輪箱的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,以驗(yàn)證文中方法對圓柱齒輪箱局部故障齒輪信號(hào)進(jìn)行降噪、特征提取的有效性；最后,通過搭建75KW行星齒輪箱的試驗(yàn)平臺(tái),并人工植入太陽輪齒根裂紋故障,再利用加速度傳感器采集故障行星齒輪箱的振動(dòng)信號(hào),并對信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行文中方法的處理,驗(yàn)證該方法對行星齒輪箱故障特征提取的有效性。研究分析是以MATLAB軟件為平臺(tái),通過仿真及實(shí)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證本文所提方法,分析表明文中提出的方法能夠有效地實(shí)現(xiàn)圓柱齒輪箱及行星齒輪箱局部故障的特征提取。
【關(guān)鍵詞】：齒輪箱 EEMD 小波分析 特征提取
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.1.1 課題來源11
• 1.1.2 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究狀況12-15
• 1.2.1 故障診斷技術(shù)國內(nèi)外的研究概況12-14
• 1.2.2 行星齒輪箱故障診斷技術(shù)國內(nèi)外的研究概況14-15
• 1.3 論文主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)15-17
• 1.3.1 論文研究的主要內(nèi)容及思路15-17
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)安排17
• 1.4 本章小結(jié)17-19
• 第二章 齒輪箱故障診斷基礎(chǔ)19-37
• 2.1 常見齒輪故障及振動(dòng)特征21-29
• 2.1.1 齒輪振動(dòng)的基本參數(shù)21-24
• 2.1.2 齒輪典型故障及成因24-26
• 2.1.3 齒輪箱振動(dòng)和噪聲的產(chǎn)生機(jī)理26-28
• 2.1.4 齒輪箱齒根裂紋頻譜28-29
• 2.2 行星齒輪箱結(jié)構(gòu)特征及特征頻率計(jì)算29-35
• 2.2.1 行星齒輪箱的結(jié)構(gòu)特征29-30
• 2.2.2 行星齒輪箱故障特征頻率的計(jì)算30-31
• 2.2.3 太陽輪局部故障的振動(dòng)信號(hào)模型31-33
• 2.2.4 傳遞路徑對太陽輪局部故障振動(dòng)信號(hào)的影響33-35
• 2.3 本章小結(jié)35-37
• 第三章 齒輪振動(dòng)信號(hào)的分析與特征提取37-55
• 3.1 齒輪振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域和頻域分析37-42
• 3.1.1 時(shí)域分析37-39
• 3.1.2 頻域分析39-42
• 3.2 齒輪振動(dòng)信號(hào)的常規(guī)分析方法簡介42-48
• 3.2.1 短時(shí)傅里葉變換42-43
• 3.2.2 時(shí)頻分析43-44
• 3.2.3 小波分析44-46
• 3.2.4 希爾伯特黃變換(HHT)46-47
• 3.2.5 齒輪振動(dòng)信號(hào)包絡(luò)解調(diào)47-48
• 3.3 集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EEMD)方法48-51
• 3.3.1 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)方法的基本原理及算法48-50
• 3.3.2 EMD方法問題及解決方法50
• 3.3.3 總體經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解EEMD方法50-51
• 3.4 EEMD重構(gòu)準(zhǔn)則51-54
• 3.4.1 相關(guān)系數(shù)準(zhǔn)則52
• 3.4.2 峭度準(zhǔn)則52-53
• 3.4.3 方差貢獻(xiàn)率準(zhǔn)則53-54
• 3.5 本章小結(jié)54-55
• 第四章 基于EEMD的特征提取方法研究55-67
• 4.1 引言55
• 4.2 基于EEMD的方法研究55-60
• 4.2.1 EEMD的方法參數(shù)優(yōu)化對比研究55-58
• 4.2.2 EEMD和FWT集成方法與單一方法的對比研究58-60
• 4.3 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)60-66
• 4.3.1 加速度傳感器的標(biāo)定62
• 4.3.2 QPZZ-Ⅱ圓柱齒輪箱振動(dòng)信號(hào)采集62-64
• 4.3.3 NGW11-3.55行星齒輪箱振動(dòng)信號(hào)采集64-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 第五章 仿真、實(shí)驗(yàn)研究及結(jié)果分析67-87
• 5.1 仿真研究67-73
• 5.1.1 建立齒根裂紋故障振動(dòng)信號(hào)模型67-68
• 5.1.2 降噪前后特征提取效果對比68-73
• 5.2 實(shí)驗(yàn)一：在QPZZ-Ⅱ型試驗(yàn)臺(tái)上直齒圓柱齒輪箱實(shí)驗(yàn)分析73-78
• 5.2.1 齒輪箱振動(dòng)信號(hào)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理73-75
• 5.2.2 時(shí)頻分析診斷75-78
• 5.3 實(shí)驗(yàn)二：在75KW行星傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上NGW11-3.55行星齒輪箱實(shí)驗(yàn)分析78-85
• 5.3.1 行星齒輪箱振動(dòng)信號(hào)試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理78-80
• 5.3.2 時(shí)頻分析診斷80-85
• 5.4 本章小結(jié)85-87
• 第六章 總結(jié)與展望87-91
• 6.1 研究結(jié)論88
• 6.2 不足與展望88-91
• 6.2.1 研究中存在的主要不足88-89
• 6.2.2 展望89-91
• 致謝91-93
• 參考文獻(xiàn)93-101
• 附錄A1 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文101
• 附錄A2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目101
• 附錄A3 攻讀碩士學(xué)位期間所獲獎(jiǎng)項(xiàng)101

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本文編號(hào)：822915