侯文鵬開題報(bào)告

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1、石河子大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告課題名稱：基于DASP系統(tǒng)齒輪箱振動(dòng)信號(hào)的MATLAB軟件輔助分析學(xué)生姓名：侯文鵬學(xué)號(hào)：2011509241學(xué)院：機(jī)電學(xué)院專業(yè)年級(jí)：2011級(jí)工業(yè)工程指導(dǎo)教師：梅衛(wèi)江職稱：副教授畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）起止時(shí)間：2015年3月——2015年6月一、論文研究的意義現(xiàn)代化機(jī)械不斷向復(fù)雜化和自動(dòng)化方向發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的故障診斷技術(shù)也越來越受到重視［1］。如果某一零部件或設(shè)備發(fā)生故障但沒能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，結(jié)果不僅會(huì)導(dǎo)致零部件、設(shè)備自身的損壞，產(chǎn)品質(zhì)量的下降或所在生產(chǎn)線的停止運(yùn)行，帶來巨額的經(jīng)濟(jì)損失，其至造成人員傷亡的嚴(yán)重后果［2,3］。其

2、中齒輪箱是機(jī)械系統(tǒng)的重要部件，故障發(fā)生率較高，研究表明，齒輪箱60%的故障由齒輪引發(fā)的;而90%的齒輪故障都是局部故障，例如裂紋、崩齒等［4『因而對(duì)其進(jìn)行故障診斷和監(jiān)測(cè)十分重要。采用有效的技術(shù)手段和完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)齒輪箱的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)診斷，可以有效避免故障停機(jī)和定期維修造成的不必要損失，無論從安全層面還是經(jīng)濟(jì)層面，都有著很大的研究價(jià)值和意義。二、論文研究的目的本項(xiàng)冃利用機(jī)電學(xué)院機(jī)械測(cè)功實(shí)驗(yàn)臺(tái)架，通過對(duì)齒輪箱臺(tái)架實(shí)驗(yàn)，在齒輪箱中齒輪的幾種故障狀態(tài)下，基于DASP虛擬測(cè)試系統(tǒng)對(duì)齒輪箱表面振動(dòng)信號(hào)測(cè)試，在MATLAB軟件輔助下做基本的分析，研究其機(jī)理及相關(guān)

3、零部件的狀態(tài)，探尋利用齒輪箱表面振動(dòng)信號(hào)來識(shí)別齒輪箱故障狀態(tài)的可能性。三、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀總的來說，狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)自身的發(fā)展過程,大致可歸納為以下三個(gè)階段：①離線的FFT分析儀階段上世紀(jì)八十年代初、中期，通過磁帶記錄儀到現(xiàn)場(chǎng)記錄振動(dòng)信號(hào)，然后回實(shí)驗(yàn)室輸入FFT（快速傅里葉變換）分析儀冋放,進(jìn)行頻譜分析，只有功率譜（幅值譜）及波形，少數(shù)配置雙通道吋才能看到軸心軌跡，分析方法單一,基本上只能查幅值、頻率。②離線或在線的計(jì)算機(jī)輔助監(jiān)測(cè)、診斷階段'上世紀(jì)八十年代末期至九十年代中期,通過計(jì)算機(jī)完成信息采集、信號(hào)分析、數(shù)據(jù)庫管理、甚至給出診斷結(jié)論，有各種圖譜，

4、分析方法多樣，更加注重幅值、頻率、相位信息的全面、綜合利用,還涌現(xiàn)出專家輔助診斷系統(tǒng)。③網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)、診斷階段上世紀(jì)九十年代末以來，充分利用企業(yè)內(nèi)部局威網(wǎng)和Internet網(wǎng)絡(luò)，做到資源共享、節(jié)省投資、遠(yuǎn)程診斷，所監(jiān)測(cè)的參數(shù)不再局限于振動(dòng)、軸位移、轉(zhuǎn)速,進(jìn)一步擴(kuò)展到流量、壓力、溫度等工藝過程量,對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的把握更加全面、準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的專家遠(yuǎn)程診斷。正常齒輪在平穩(wěn)運(yùn)行的吋候，測(cè)取的信號(hào)是平穩(wěn)信號(hào)，在早期故障診斷的吋候，通常將信號(hào)假設(shè)為平穩(wěn)、線性、高斯性，再對(duì)其進(jìn)行處理，初步判斷故障，比如時(shí)域處理的時(shí)域統(tǒng)計(jì)指標(biāo),頻域處理中的傅立葉分析方法等。但實(shí)

5、際齒輪一旦發(fā)生故障，曲于故障原因的不同，信號(hào)也將出現(xiàn)不同的特征:對(duì)于均勻磨損類分布式故障，信號(hào)為平穩(wěn)信號(hào)，此時(shí)可以采用上述方法進(jìn)行故障診斷；當(dāng)齒輪或滾動(dòng)軸承發(fā)生輕度或較嚴(yán)重的故障時(shí),如齒輪點(diǎn)蝕、疲勞剝落等故障，信號(hào)為周期平穩(wěn)信號(hào)，出現(xiàn)冇規(guī)律的沖擊和調(diào)制現(xiàn)象；當(dāng)故障更加嚴(yán)重的吋候,如滾動(dòng)軸承人面積的連續(xù)疲勞剝落，信號(hào)中將會(huì)出現(xiàn)無規(guī)律的沖擊和調(diào)制現(xiàn)象。此時(shí)的信號(hào)不再是平穩(wěn)信號(hào),而是非平穩(wěn)、瞬時(shí)，時(shí)間局域化（time一localized）信號(hào),傳統(tǒng)信號(hào)處理方法不再適用，新的信號(hào)處理方法應(yīng)運(yùn)而生,如小波分析、循環(huán)平穩(wěn)分析、獨(dú)立分量分析（一）時(shí)域信號(hào)處理方法1傳統(tǒng)

6、時(shí)域信號(hào)處理方法傳統(tǒng)時(shí)域信號(hào)處理方法采用統(tǒng)計(jì)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的診斷，它的主要思想如圖1一1所示圖1-1統(tǒng)計(jì)指標(biāo)法處理過程流程圖2時(shí)域同步平均法TSA確切的說不能用于故障診斷，其主要口的是進(jìn)行信號(hào)的預(yù)處理，提高信噪比，提取周期分量，進(jìn)而方便后續(xù)環(huán)節(jié)的處理。從TSA的名稱屮可以確定該方法的處理過程包括了同步采樣和平均兩個(gè)部分，所謂同步采樣即對(duì)同一齒輪的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采樣時(shí)保證毎次采樣的起點(diǎn)都為同一個(gè)，采樣多個(gè)周期。平均便是對(duì)采集到的多個(gè)周期的信號(hào)按周期進(jìn)行疊加平均。經(jīng)過平均，隨機(jī)信號(hào)、非周期信號(hào)以及與感興趣的周期不一致的其它周期成分便被弱化,這樣信噪比得以提高［

7、5］。3其他吋域法在時(shí)域信號(hào)處理屮，還有很多其他的方法用于故障診斷，比如殘差法、參數(shù)估計(jì)法等。（二）頻域處理方法頻域信號(hào)處理方法主要有以傅立葉變換為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)頻域信號(hào)處理方法和針對(duì)非線性的高階信號(hào)處理方法。在本小節(jié)中介紹傳統(tǒng)頻域信號(hào)處理方法，包插了功率譜分析、倒譜分析、細(xì)化譜分析,最后簡(jiǎn)略介紹一下頻域的其他的信號(hào)處理方法。1功率譜分析功率譜分析方法是頻譜分析屮最常用的信號(hào)處理方法。在齒輪箱故障診斷屮，用純粹的頻譜分析方法（如功率譜）時(shí)要求信號(hào)為準(zhǔn)周期采樣，否則傅立葉變換后將發(fā)生頻譜偏移。2倒譜分析齒輪箱中存在著豐富的邊頻帶，但由于故障的產(chǎn)生，調(diào)幅調(diào)頻現(xiàn)象

8、同時(shí)存在,邊頻帶呈現(xiàn)復(fù)雜的不規(guī)則特征，因此僅從頻譜上分析并不能判斷邊頻帶的周期性