基于虛擬樣機技術和顯式動力的齒輪故障診斷模型.pdf

1、齒輪故障診斷模型的構建已經(jīng)成為各種高端設備需要解決的共性關鍵問題。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，提取齒輪的動載荷曲線，然后基于顯式動力學構建有限元模型。在此模型基礎上輸入動載荷曲線對正常齒輪和故

2、障齒輪進行有限元分析，對比齒輪的速度、角加速度、應力和應變等參數(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，選用虛擬樣機技術和顯式動力學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。借助虛擬樣機技術在SolidWorks中構建機械模型，LabVIEW中構建上位機控制軟件，Ni Softmotion建立電氣控制系統(tǒng)。操作上位機軟件控制齒輪轉速，采集齒輪的動載荷數(shù)據(jù)，

3、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用性?；陲@式動力學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力云圖、應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

4、，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。
　　基于虛擬樣機技術和顯式動力學理論構建的齒輪裂紋故障診斷模型可以推廣應用到齒輪箱、變速箱和減速器等以齒輪傳動為主的關鍵零部件齒輪的在線監(jiān)測。預知齒輪裂紋的發(fā)生，及時更換齒輪，