基于ADAMS的动车组齿轮箱断齿故障特征研究

以国内某型号动车组齿轮箱为研究对象,主要研究齿轮断齿时箱体的振动信号特征。综合运用SolidWorks、ANSYS和ADAMS等软件建立齿轮箱的刚柔耦合动力学模型,然后建立正常齿轮和断齿齿轮模型,最后导入到齿轮箱模型中进行仿真,得到正常和断齿齿轮的箱体振动信号。与正常齿轮箱体振动信号对比发现,齿轮断齿故障的振动信号幅值会增大,同时伴有冲击和调制现象,冲击信号出现次数与小齿轮转频接近,在小齿轮转频的高倍频率、齿轮的啮合频率及其倍频附近会出现宽且高的调制边频带,细化谱中调制现象更为明显,解调谱中在小齿轮转频及其高倍频率附近会出现峰值。以上研究方法与内容,能够为动车组齿轮箱的状态监测和故障预判提供参考。     

改进奇异值分解技术在齿轮故障信号降噪中的应用

改进了奇异值分解技术,利用仿真信号验证了改进的奇异值分解技术对齿轮故障信号提取的有效性,并从实测齿轮裂纹信号和齿轮断齿信号中提取出了故障特征信号.研究表明该方法能在强噪声背景下提取出齿轮故障信号,但强噪声对提取效果有一定影响.     

双圆弧齿轮的修端工艺方法

在M3150E滚齿机上对双圆弧齿轮进行齿轮轮齿修端试验,以期解决该种类齿轮在生产实践中发生齿端断齿和传动噪声,振动过大等问题.根据圆弧齿轮强度计算,确定JB2940-81型双圆弧齿轮的修端参数;然后在国内常见的M3150E精密滚齿机上设计出齿轮修端的加工工艺方法,并在“封闭功率流”齿轮试验台上进行齿轮轮齿齿根强度试验,结果表明该工艺方法简单有效,对提高双圆弧齿轮的强度,降低齿轮传动噪声有实用价值,并可进一步推广为渐开线齿轮修端,提高其传动强度.     

双圆弧齿轮的修端工艺方法

在M3150E滚齿机上对双圆弧齿轮进行齿轮轮齿修端试验,以期解决该种类齿轮在生产实践中发生齿端断齿和传动噪声,振动过大等问题.根据圆弧齿轮强度计算,确定JB2940-81型双圆弧齿轮的修端参数;然后在国内常见的M3150E精密滚齿机上设计出齿轮修端的加工工艺方法,并在"封闭功率流"齿轮试验台上进行齿轮轮齿齿根强度试验,结果表明该工艺方法简单有效,对提高双圆弧齿轮的强度,降低齿轮传动噪声有实用价值,并可进一步推广为渐开线齿轮修端,提高其传动强度.     

最小均方盲反卷积法在机械设备振动分析中的应用

将多通道盲反卷积应用于机械设备振动信号的分析,分析了机械振动信号的多通道盲反卷积模型,采用最小均方盲反卷积算法从测量信号中分离振源信号,并进行实验论证.实验内容包括:提取滚动轴承故障源信号,斜齿轮故障源信号以及柴油机活塞-缸套撞击信号.     

齿轮微弱故障信息的提取方法

在强噪声背景下诊断齿轮故障一直是一个难题，分析了齿轮振动信号调制的原因，提出利用数字滤技术提取齿轮微弱故障信息的新方法，经实测数据检验证明是一个较为有效的诊断方法。     

R4轧机主传动系统齿轮座及其基础振动的故障诊断

本文针对武钢热轧厂1700热连轧机组R4轧机主传动系统工作中振动强烈、设备事故频繁的实际问题，在轧机实际生产的条件下，对该轧机主传动系统的齿轮座极其基础的振动信号进行了监测，运用振动诊断法进行了故障诊断，预测了该设备存在的故障问题，并分析了故障产生的主要原因。     

车辆传动系统变参小波流形融合故障诊断方法

应用流形学习方法非线性融合信号在不同小波参数下中央尺度对应的小波包络,研究了强背景噪声下车辆传动系统振动信号故障瞬态脉冲包络的有效提取问题,并与传统信号时频分解方法进行了对比研究;采用不同小波参数对振动信号进行连续小波变换,提取了每组参数下中央尺度上的小波包络;采用基尼指数选择若干包含故障瞬态脉冲信息的小波包络,构造了高维小波包络矩阵;采用局部切空间排列算法对高维小波包络进行流形融合,获得了反映故障瞬态脉冲包络本质结构的小波包络流形;为了验证所提方法的有效性和优越性,采用不同方法对轨道车辆轮对轴承和汽车变速齿轮箱的故障振动信号进行了对比分析。研究结果表明:在分析轴承外圈故障信号时,所提方法基尼指数比传统信号时频分解方法提高27.32%以上;在分析齿轮磨损故障信号时,所提方法基尼指数比传统信号时频分解方法提高26.74%以上。可见,所提方法通过综合具有不同形态的变参小波包络,可以在无需优化小波参数情况下,对车辆传动系统中的不同关键部件故障振动信号具有较好的自适应性,提取的故障脉冲包络中的带内噪声少,故障脉冲特性明显,容易识别其频谱中的故障特征频率,是检测车辆传动系统故障的一种有效方法。      

柴油机气门漏气故障时频分析诊断研究

气门是柴油机的关键部件之一,故障率较高,如果出现故障将严重影响柴油机的性能.文中介绍了时频分析理论.利用时频分析方法对柴油机正常和排气门漏气故障状态下的缸盖和机体表面振动响应信号进行了分析,2种状态下结果区别明显,说明时频分析方法能够应用于柴油机的故障诊断和状态监测.     

基于TVAR的非平稳工况转子故障诊断技术研究

分析比较了基于时变参数自回归模型(TVAR)时频分析方法与基于非参数模型的典型传统时频分析方法--STFT、CWD对非平稳信号进行分析时的时频性能和特点,TVAR方法得出的时频图具有分辨率高、无交叉干扰项以及计算速度快等优点.基于TVAR分析了从转子实验台上采集的加速过程无故障及故障状态下的振动信号,分析结果有效地揭示了变速非平稳过程转子振动信号的特性和故障特征.仿真和实验都证明TVAR非常适用于旋转机械非平稳振动信号分析.     

谐波转矩对高速列车齿轮箱体与牵引电机振动特性的影响

为研究机电耦合作用下齿轮箱体和牵引电机的振动幅值、频谱分布及其随高速列车行驶速度的变化趋势, 分析了三相逆变器输出电压谐波频率分布与牵引电机谐波转矩, 建立了传动系统扭振模型; 基于直接转矩控制理论与车辆系统动力学理论, 搭建了牵引电机控制模型和高速列车多体动力学模型; 通过Simulink和SIMPACK联合仿真平台对比了恒力矩输入与含有谐波转矩的力矩输入模型, 分析了不同速度下牵引电机谐波转矩对高速列车齿轮箱体和牵引电机振动特性的影响。分析结果表明: 当高速列车以250 km·h-1的速度匀速运行时, 齿轮箱体大齿轮上方纵向振动、小齿轮上方纵向与垂向振动受牵引电机谐波转矩影响显著, 在700 Hz主频处振动加速度幅值显著增大, 该频率恰为牵引电机输出转矩基波频率的6倍; 在谐波转矩的影响下, 牵引电机在52 Hz主频处横向振动加速度幅值增加52.78%, 在49 Hz主频处垂向振动加速度幅值增加18.95%;随着高速列车速度的增加, 齿轮箱体纵向与牵引电机各向振动加速度逐渐增加, 牵引电机谐波转矩对齿轮箱体纵向振动加速度均方根的影响逐渐减小, 在6倍基波频率处, 齿轮箱体小齿轮上方和牵引电机纵向与垂向振动加速度均先增大后减小, 在速度为250 km·h-1时达到极大值, 且齿轮箱体和牵引电机的垂向振动受6倍基波频率谐波转矩的影响比纵向振动更为明显, 而其横向振动特性几乎不受谐波转矩的影响。      

基于二系垂向作动器与压电作动器的动车组车体振动控制

为了减小高速动车组车体刚性与弹性振动, 提出了一种基于二系垂向作动器与车体压电作动器的高速动车组车体振动主动控制方法; 基于某型高速动车组, 设计了一种在车辆二系安装垂向作动器, 在车体底架布置压电作动器, 运用H_∞鲁棒最优控制器进行车辆协调控制的主动减振方法; 建立了基于车辆动力学参数的刚柔耦合减振力学模型, 采用H₂及H_∞准则优化压电作动器与压电传感器布置位置, 运用鲁棒最优控制方法设计了H_∞反馈控制器; 利用MATLAB仿真了减振装置与主动控制方法对车辆动力学性能的影响, 比较了被动悬挂车辆、仅安装二系垂向作动器车辆与采用主动控制车辆的动力学性能差异。研究结果表明: 压电作动器与压电传感器布置在距车体左端距离为7.15、12.25、17.35m处车体一阶及二阶弹性模态归一化H₂及H_∞范数最大, 可以作为压电作动器与传感器的布置位置; 基于二系垂向作动器与车体压电作动器的鲁棒最优控制方法能够有效地抑制车体的振动, 一阶垂弯振动频率处车体中部和转向架上方的加速度功率谱分别减小为被动悬挂车辆的5%、10%;速度越大, 振动加速度抑制效果越明显, 当车辆的运行速度为200km·h-1时, 车体振动加速度均方根减小10%, 当车辆的运行速度为350km·h-1时, 车体振动加速度均方根减小18%;相对于被动悬挂, 二系垂向作动器输出力功率谱在车体浮沉与点头振动频率处的量级为106 N2·Hz-1, 对车体刚性振动有较大抑制作用, 压电作动器电压功率谱在车体一阶垂弯振动频率处达到峰值4 000V2·Hz-1, 对车体弹性振动有较大抑制作用。      

齿轮系统非线性动力学研究进展及展望

基于非线性系统的分析方法，综述了齿轮系统的非线性动力学研究概况，包括基于解析方法，数值方法，实验方法，以及考虑齿面摩擦和齿面故障的齿轮系统的非线性动力学研究。最后指出了若干可能的研究热点和方向，如带故障的齿轮系统非线性动力学行为研究，齿轮系统的振动控制研究，以及齿轮系统非线性动力学中的反问题研究等。     

空内心电图频谱分析及其在心脏起搏技术中的应用

本文作者分析了通常心脏起搏电极所定位的右心室尖部的腔内心电图以及它的T波和QRS波群的频谱,同时还运用频谱分析的方法对目前国内外常用的心脏起搏器灵敏度测试波和两种起搏电极的带负载能力进行了研究。其分析结果表明,腔内心电图的频谱分布在70Hz以内,其中T波分布在低频部分,QRS波群分布在高频部分。根据这个结论,QRS波群感知电路的感知频带应该设置在8～45Hz。文章最后还讨论了常用的几种心脏起搏器灵敏度测试波的优缺点以及两种起搏电极的带负载能力。     

采煤机传动齿轮接触分析及优化设计

通过有限元方法分析齿轮产生裂纹和断裂及销轨磨损的原因,并分别研究了直弧形和弧形优化后的齿轮齿型面的优化效果.分析了这两种优化方案在高速重载情况下轮齿的接触情况及不同型面的接触区域在轮齿啮合过程中的变化规律.计算结果显示,各位置中轮齿上的最大应力均位于轮齿的边缘处,在较大的接触应力作用下,轮齿边缘会产生裂纹并不断扩大,最终导致轮齿的断裂.对齿轮边缘进行圆弧倒角,可以改变最大应力的位置,并且最大Mises应力可降低20％以上,从而解决齿轮的轮齿断裂问题.     

Rigid-flex coupling modeling and simulation on multistage gear transmission system

As multistage gear transmission systems are complex and precise, the flexibility of shaft can influence the dynamic response of system. In order to study dynamic response of the system, we build the rigid model of gear system and the finite element model of the gear shaft. The rigid-flex coupling model is established with the virtual prototype technology, and a contrast between rigid model and rigid-flex coupling model is constructed.With these methods, the dynamic responses with different rotation speeds and different loading magnitudes are examined. We also analyze the influence of shaft flexibility, rotation speeds and loading magnitudes on the vibration characteristics of gear transmission systems.     

齿轨铁路导入装置动力学特性

利用大型有限元商业软件ABAQUS建立了车辆-齿轨铁路导入装置耦合动力学有限元模型;仿真了齿轨车辆通过齿轨铁路导入装置的过程,分析了车辆与齿轨铁路导入装置的动态相互作用;考虑不同参数的影响,研究了齿轨铁路导入装置振动响应、结构应力、动态接触力等动态特性响应规律.研究结果表明:随着支撑弹簧预紧力的增大,齿轮转速能更快达到...     

基于数据挖掘的齿轮副磨损状态评估方法

为了提高齿轮副磨损状态评估的准确率,基于数据挖掘技术提出了一种新的齿轮副磨损状态评估方法.该方法通过设计直齿圆柱齿轮副磨损实验,提取实验齿轮副全寿命周期内的油液参数和振动参数,对齿轮副磨损状态进行聚类划分,建立了监测参数与齿轮副磨损状态之间的关联规则集及齿轮副磨损状态关联规则匹配算法,用于识别齿轮副的磨损状态.研究结果表明:基于数据挖掘的齿轮副磨损状态评估方法对齿轮副磨损状态的识别率达90%,能有效地评估齿轮副磨损状态.