[发明专利]齿轮传动系统主动齿轮质心加速度信号带宽预测方法有效
申请号: | 201310288960.8 | 申请日: | 2013-07-10 |
公开(公告)号: | CN103366061A | 公开(公告)日: | 2013-10-23 |
发明(设计)人: | 蔡力钢;张飞斌;王锋;刘傲;高立新;徐海;赵鑫;雷涛涛 | 申请(专利权)人: | 北京工业大学 |
主分类号: | G06F17/50 | 分类号: | G06F17/50 |
代理公司: | 北京思海天达知识产权代理有限公司 11203 | 代理人: | 魏聿珠 |
地址: | 100124 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 齿轮 传动系统 主动 质心 加速度 信号 带宽 预测 方法 | ||
技术领域
本发明属于齿轮传动系统振动分析领域,具体涉及一种齿轮传动系统主动齿轮质心振动加速度信号带宽预测方法。
背景技术
对于齿轮传动系统故障诊断问题,最根本的是故障机理分析。所谓故障机理,就是通过理论或大量的试验分析得到反映设备故障状态信号与设备系统参数之间联系的表达式,依之改变系统的参数可改变设备的状态信号。振动信号分析是齿轮传动系统故障诊断的重要手段之一,而信号的带宽是信号分析处理时的一项重要基础数据。对于给定的齿轮传动系统,解决如何快速、准确地预测其在不同运行状况时的振动加速度信号带宽的问题具有重要的理论分析和实际应用价值。
发明内容
为了快速、准确地预测齿轮传动系统主动齿轮质心振动加速度信号带宽,本发明基于仿真计算结果统计,通过数据拟合原理提出了一种振动加速度信号带宽预测方法。
为实现上述目的,本发明的技术方案如下:
齿轮传动系统主动齿轮质心加速度信号带宽预测方法,包括以下具体步骤:
步骤1建立齿轮传动系统非线性动力学模型,
将齿轮传动系统中的电机表示为一个集中质量的刚体,在其上施加绕轴的逆时针方向扭矩Mm;输入轴表示为一个单自由度扭转弹簧阻尼器,扭转刚度和扭转阻尼系数分别为kp和cp;输入端轴承表示为一对互相垂直的弹簧阻尼器,水平方向的刚度和阻尼系数分别为kx1和cx1,竖直方向的刚度和阻尼系数分别为ky1和cy1;主动齿轮表示为一个集中质量的刚体m1,被动齿轮表示为一个集中质量的刚体m2,输出轴表示为一个单自由度扭转弹簧阻尼器,扭转刚度和扭转阻尼系数分别为kg和cg;输出端轴承表示为一对互相垂直的弹簧阻尼器,水平方向的刚度和阻尼系数分别为kx2和cx2,竖直方向的刚度和阻尼系数分别为ky2和cy2;负载表示为一个集中质量的刚体,在其上施加绕轴的逆时针方向扭矩Mb;齿轮副之间的啮合关系表示为一个时变的弹簧阻尼器,刚度和阻尼系数分别为kt和ct。
步骤2求解模型并计算带宽离散值,
根据步骤1建立的齿轮传动系统非线性动力学模型,推导出系统的动力学微分方程组;选定主动齿轮旋转频率区间[f1,f10],将该区间进行10等分,则得到10个主动齿轮旋转频率值f1,f2,f3,…,f10;将这10个频率值依次代入到系统动力学方程中,进行动态求解,得到与各频率值相对应的主动齿轮质心振动加速度仿真信号;分别对信号进行时域分析,量取信号脉冲的10%-90%上升时间Tr,则信号带宽f3dB,i与Tr由如下关系式求解:
上式中,i=1,2,…10表示对应第i个频率值fi。
步骤3求解主动齿轮的旋转频率与振动加速度信号带宽的函数关系式,
将步骤2中得到的fi与f3dB,i一一对应,由最小二乘法拟合原理,得到主动齿轮的旋转频率f与振动加速度信号带宽f3dB之间的函数关系式:
f3db=Af2+Bf2+C (2)
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