[發明專利]齒輪傳動系統主動齒輪質心加速度信號帶寬預測方法

有效

• 申請號: 201310288960.8
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103366061A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 蔡力鋼;張飛斌;王鋒;劉傲;高立新;徐海;趙鑫;雷濤濤
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術領域

本發明屬于齒輪傳動系統振動分析領域，具體涉及一種齒輪傳動系統主動齒輪質心振動加速度信號帶寬預測方法。

背景技術

對于齒輪傳動系統故障診斷問題，最根本的是故障機理分析。所謂故障機理，就是通過理論或大量的試驗分析得到反映設備故障狀態信號與設備系統參數之間聯系的表達式，依之改變系統的參數可改變設備的狀態信號。振動信號分析是齒輪傳動系統故障診斷的重要手段之一，而信號的帶寬是信號分析處理時的一項重要基礎數據。對于給定的齒輪傳動系統，解決如何快速、準確地預測其在不同運行狀況時的振動加速度信號帶寬的問題具有重要的理論分析和實際應用價值。

發明內容

為了快速、準確地預測齒輪傳動系統主動齒輪質心振動加速度信號帶寬，本發明基于仿真計算結果統計，通過數據擬合原理提出了一種振動加速度信號帶寬預測方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

齒輪傳動系統主動齒輪質心加速度信號帶寬預測方法，包括以下具體步驟：

步驟1建立齒輪傳動系統非線性動力學模型，

將齒輪傳動系統中的電機表示為一個集中質量的剛體，在其上施加繞軸的逆時針方向扭矩M_m；輸入軸表示為一個單自由度扭轉彈簧阻尼器，扭轉剛度和扭轉阻尼系數分別為k_p和c_p；輸入端軸承表示為一對互相垂直的彈簧阻尼器，水平方向的剛度和阻尼系數分別為k_x1和c_x1，豎直方向的剛度和阻尼系數分別為k_y1和c_y1；主動齒輪表示為一個集中質量的剛體m₁，被動齒輪表示為一個集中質量的剛體m₂，輸出軸表示為一個單自由度扭轉彈簧阻尼器，扭轉剛度和扭轉阻尼系數分別為k_g和c_g；輸出端軸承表示為一對互相垂直的彈簧阻尼器，水平方向的剛度和阻尼系數分別為k_x2和c_x2，豎直方向的剛度和阻尼系數分別為k_y2和c_y2；負載表示為一個集中質量的剛體，在其上施加繞軸的逆時針方向扭矩M_b；齒輪副之間的嚙合關系表示為一個時變的彈簧阻尼器，剛度和阻尼系數分別為k_t和c_t。

步驟2求解模型并計算帶寬離散值，

根據步驟1建立的齒輪傳動系統非線性動力學模型，推導出系統的動力學微分方程組；選定主動齒輪旋轉頻率區間[f₁,f₁₀]，將該區間進行10等分，則得到10個主動齒輪旋轉頻率值f₁,f₂,f₃,…,f₁₀；將這10個頻率值依次代入到系統動力學方程中，進行動態求解，得到與各頻率值相對應的主動齒輪質心振動加速度仿真信號；分別對信號進行時域分析，量取信號脈沖的10%-90%上升時間T_r，則信號帶寬f_3dB，i與T_r由如下關系式求解：

f3dB,i=0.35Tr---(1)]]>

上式中，i=1,2,…10表示對應第i個頻率值f_i。

步驟3求解主動齒輪的旋轉頻率與振動加速度信號帶寬的函數關系式，

將步驟2中得到的f_i與f_3dB,i一一對應，由最小二乘法擬合原理，得到主動齒輪的旋轉頻率f與振動加速度信號帶寬f_3dB之間的函數關系式：

f_3db=Af²+Bf²+C???????????????????(2)