齿轮箱系统虚拟样机技术刚柔耦合参数化建模振动特征分析论文

1、刚柔耦合齿轮箱系统的故障特征分析与研究【摘要】 齿轮箱系统作为现代机械设备中一种常用的和必不可少的零部件,由于其本身结构复杂,工作强度很大,工作环境恶劣等原因,很容易受到损害和出现故障,而其一旦出现故障,造成的安全问题和经济利益问题常常都是巨大的。因此,无论是从安全角度还是经济利益角度出发,对齿轮箱系统进行状态监测和故障诊断,防止故障的发生,都有着重要的价值和意义。利用虚拟样机技术对齿轮箱系统的故障进行仿真研究,并对其振动信号进行分析,是最近几年来随着计算机技术的发展和完善而新兴的一个前沿的课题。在齿轮箱系统的箱体上采集到的振动信号里包含着丰富的能反映其运行状态的信息,所以本文建立了齿轮箱系统

2、的刚柔耦合虚拟样机模型,对其进行仿真并且对箱体上的振动信号进行了分析研究,其结果与理论计算值和实验数据基本一致,验证了本虚拟样机模型的准确性与可信性,为借助虚拟样机技术进行齿轮箱系统的故障诊断和特征分析提供了种新的思路。本论文进行的主要工作如下：(1)利用三维实体造型软件PROE,创建了齿轮箱系统的三维实体零件图及装配体模型,并且详细介绍了运用PROE进行直齿圆柱齿轮参数化建模的方法。(2)借助PROE与ADAMS的专用数据转换接口软件Mech. 更多还原【Abstract】 In modern machinery and equipment, gearbox system as a

3、 common and essential component, because of its complex structure, working in great strength, poor working conditions and other reasons, it is susceptible to damage and failure. While the event of failure occur,it often result in enormous security issues and economic interests. Therefore, whether fr

4、om the perspective of security or economic benefits point, condition monitoring and fault diagnosis to gearbox system, to prevent failures from oc. 更多还原 【关键词】 齿轮箱系统； 虚拟样机技术； 刚柔耦合； 参数化建模； 振动特征分析； 【Key words】 gearbox system； the virtual prototyping technology； rigid-flexible coupling； parametric

5、modeling； vibration feature analysis； 摘要 3-5 ABSTRACT 5-7 目录 8-11 第一章 绪论 11-17 1.1 选题的目的和意义 11-12 1.2 本课题的国内外研究现状 12-14 虚拟样机技术在齿轮箱故障诊断方面的国内外研究现状 12-13 刚柔耦合特性在齿轮箱故障诊断方面的国内外研究现状 13-14 1.3 本论文的主要研究内容 14-15 1.4 本章小结 15-17 第二章 齿轮箱的振动机理及刚柔耦合理论基础 17-25 2.1 齿轮箱系统的常见故障类型 17-18 2.2 齿轮箱系统的振动机理分析 18-20 齿轮系统振动噪声

6、的产生 18 齿轮箱系统振动的传递 18 啮合齿轮对的振动模型 18-20 2.3 刚柔耦合技术的理论基础 20-23 多体系统动力学理论概述 20 多刚体系统动力学理论 20-21 多柔体系统动力学理论 21-22 刚柔耦合多体动力学理论 22-23 2.4 本章小结 23-25 第三章 齿轮箱系统刚柔耦合虚拟样机模型的建立 25-43 3.1 齿轮箱系统三维模型的建立 25-31 三维建模软件PROE简介 25-26 齿轮的参数化建模 26-30 齿轮箱系统其他零部件实体模型的创建及装配 30-31 3.2 齿轮箱系统多刚体模型的建立 31-33 DAMS软件介绍 31 DAMS和PROE

7、之间的数据交换 31-32 齿轮箱系统多刚体模型的建立 32-33 3.3 齿轮箱系统刚柔耦合虚拟样机模型的建立 33-41 创建柔性体的基本理论 33-34 齿轮箱系统刚柔耦合模型的生成 34-36 齿轮箱系统刚柔耦合虚拟样机模型的建立 36-41 3.4 本章小结 41-43 第四章 刚柔耦合齿轮箱的故障仿真与分析 43-65 4.1 借助刚柔耦合虚拟样机模型进行仿真计算的流程介绍 43-44 4.2 齿轮箱系统的动力学仿真分析与理论验证 44-50 齿轮箱系统模型仿真初始条件设置 44-46 各齿轮转速仿真分析与理论验证 46-47 齿轮对的啮合力仿真分析与理论验证 47-50 4.3

8、齿轮箱系统故障模拟实验简介 50-57 齿轮箱系统实验台的搭建 51 实验装置主要设备及仪器 51-53 实验中主要故障的模拟 53-54 实验中测点的布置 54-55 实验数据预处理 55-57 齿轮箱系统振动信号的提取与分析方法 57 4.4 齿轮箱系统的动力学仿真分析与实验验证 57-63 正常运转时的仿真结果与实验数据曲线的对比分析 58-59 齿轮磨损故障时的仿真结果与实验数据曲线的对比分析 59-61 断齿故障时的仿真结果与实验数据曲线的对比分析 61-63 仿真结果与实验数据对比后的结论 63 4.5 本章小结 63-65 第五章 齿轮箱系统振动信号的特点及其处理方法 65-77 5.1 齿轮箱系统产生故障时的调制现象 65-67 5.2 齿轮箱系统振动信号处理