第4期 李威等：齿轮裂纹对动载荷谱的影响 535· 14.0 12.0 10.0 420 4.0 2.0 wwwlti-.b.tp 86 0.0 0 2 10000 200003000040000 频率/H2 500 图6含裂纹齿轮载荷谱的频域分布 400 300 6008001000 Fig.6 Frequency domain distribution of the load spectrum 100 20400时间/s for a crack fault gear 0 图8完好齿轮载荷谱的时频域分布 180 170 Fig.8 Time-frequency domain distribution of the load spec- 160 150 trum for a good gear 140 130 120 110 100 5.0 理论计算实验测试1实验测试2实验测试3 4.5 图7理论计算与实验测试齿轮第一次出现分频共振的颍率 3.0 Fig.7 Results of simulation analysis and experiment test 2.5 2.0 1.5 when the gear resonance frequency appears in the first time 1.0 0.5 4 齿轮载荷谱的时频分析 500 400 150 200250 伪Margenau-Hill分布是Gabor变换谱图的最 200 100 10 小平均熵组合，它克服了傅里叶变换局部分析能力 0 50 时间/s 不足的缺点.将前面所求得的载荷谱进行时频变 图9含裂纹齿轮载荷谱的时频域分布 换，得到完好齿轮与带裂纹齿轮的两种不同方法时 Fig.9 Time-frequency domain distribution of the load spec 频分布，图8和图9分别为完好齿轮及含裂纹齿轮 trum for a crack fault gear 经伪Margenau-Hill(PMHD)处理后的载荷时频分 布图.从两图对比可以明显地看出带有裂纹故障的 (②)在齿轮载荷谱时域分析方面，探讨了完好 齿轮与正常完好齿轮时频分布存在显著差异，通过 齿轮与带裂纹故障齿轮载荷的时域特性，研究了齿 模式匹配与分析，可以根据传动系统振动信号时频 轮载荷的循环特性与平均载荷，单双齿啮合区也较 处理后的不同，分辨出齿轮传动系统是否出现破坏 为直观地显示在时域载荷谱上.无论是在单齿啮合 通过大量采集不同损伤情况，进行分析建立数据库， 区还是在双齿啮合区，带裂纹故障齿轮所受载荷的 与采集到需要进行故障分析的信号进行对比，可以 波动量远高于完好齿轮.在齿轮载荷谱频域分析方 应用于故障诊断技术中 面，直观地显示出了其振动固有频率和分频共振频 率，也明显地表现出了正常齿轮的振动与出现破坏 5 结论 齿轮的振动显著差异，完好齿轮的频谱较为均匀， (1)建立了齿轮传动系统六个相互耦合的二阶 各频段区分明显：而带裂纹齿轮的频谱较为杂乱， 非线性振动微分方程.为了尽量接近客观实际，在 各频段区分不明显，载荷振幅最大的频率所处频段 动力学分析模型中综合考虑了齿轮加工误差、安装 位置不明显.在齿轮载荷谱时频分析方面，通过对 误差、微量齿面磨损和齿根断裂所带来的影响.该 齿轮传动系统的模式识别与匹配可以识别出齿轮传 模型与现有模型相比能够更真实地发映出齿轮啮合 动系统是否存在故障，通过对更多破坏类型的数据 过程中的实际受载情况. 采集与分析，可以得到不同破坏形式的时频谱图，第 期 李 威等 齿轮裂纹对动载荷谱的影响 · 到暨、工 味 日曰︸ 〔 〔〕 频率 艺 图 含裂纹齿轮载荷谱的频域分布 、 ‚ 一 一“ 冈 芝 ‚〔 斗 〔 军 〔 图 完好齿轮载荷谱的时频域分布 一 到瞥之﹄ 图 理论计算 实验测试 实验测试 实验测试 理论计算与实验测试齿轮第一次出现分频共振的频率 、 齿轮载荷谱的时频分析 伪 ’ 一 分布是 ‚ 变换谱图的最 小平均嫡组合 ‚它克服 了傅里叶变换局部分析能力 不足 的缺 点 将前面所求得 的载荷谱进行时频变 换‚得到完好齿轮与带裂纹齿轮的两种不 同方法时 频分布 图 和 图 分别为完好齿轮及含裂纹齿轮 经伪 入 一 处理后 的载荷 时频分 布 图 从两 图对 比可 以明显地看 出带有裂纹故障 的 齿轮 与正常完好 齿轮 时频分布存在显著差异 通过 模式匹配与分析 ‚可 以根据传动系统振动信号时频 处理后的不同‚分辨出齿轮传动系统是否 出现破坏 通过大量采集不同损伤情况‚进行分析建立数据库 ‚ 与采集到需要进行故障分析 的信号进行对 比‚可 以 应用于故障诊断技术中 图 含裂纹齿轮载荷谱的时频域分布 一 、 结论 建立 了齿轮传动系统六个相互祸合的二阶 非线性振动微分方程 为 了尽量接近客观实际‚在 动力学分析模型中综合考虑 了齿轮加工误差 、安装 误差 、微量齿面磨损和齿根断裂所带来的影响 该 模型与现有模型相 比能够更真实地发映出齿轮啮合 过程 中的实际受载情况 在齿轮载荷谱 时域分析方面 ‚探讨 了完好 齿轮与带裂纹故障齿轮载荷的时域特性 ‚研究 了齿 轮载荷的循环特性与平均载荷 ‚单双齿啮合区也较 为直观地显示在时域载荷谱上 无论是在单齿啮合 区还是在双齿啮合区‚带裂纹故障齿轮所受载荷的 波动量远高于完好齿轮 在齿轮载荷谱频域分析方 面 ‚直观地显示出了其振动固有频率和分频共振频 率 ‚也 明显地表现 出了正常齿轮 的振动与 出现破坏 齿轮 的振动显著差异 完好齿轮 的频谱较 为均匀 ‚ 各频段区分明显 而带裂纹齿轮 的频谱较为杂乱 ‚ 各频段区分不明显 ‚载荷振幅最大的频率所处频段 位置不明显 在齿轮载荷谱 时频分析方面 ‚通过对 齿轮传动系统的模式识别与匹配可 以识别出齿轮传 动系统是否存在故障 ‚通过对更多破坏类型的数据 采集 与分析 ‚可 以得 到不 同破坏 形式 的时频谱 图 ‚