基于摩擦力矩的航天轴承制造缺陷诊断与软件开发

论文摘要

陀螺仪框架灵敏轴承属于航天设备轴承中摩擦力矩性能要求最高的一类轴承,其摩擦力矩的大小和稳定性往往影响着陀螺仪表的指示精度和指示稳定性,因此它在使用的过程中不允许出现摩擦力矩的大点和阻塞现象以及过大的波动。对于航天轴承来说,套圈圆度、粗糙度等加工质量以及表面划伤是造成摩擦力矩的大点和波动性的重要因素,因此有必要对这些因素造成的轴承缺陷进行监测诊断,以保证轴承的质量,减少关键应用中的经济损失,并为改进灵敏轴承提供理论依据。本文以陀螺仪框架灵敏轴承为研究对象,就制造加工质量(如套圈沟道圆度,粗糙度)对于陀螺仪框架灵敏轴承动态摩擦力矩的影响进行了研究。通过低速动态摩擦力矩测试仪采集了试验数据,从振动信号的诊断特征上得到启发,运用统计学、频域分析以及小波变换等手段对轴承的摩擦力矩信号进行了分析与讨论,得出了若干有效的时域特征参数和频域特征参数,为这两类质量缺陷的灵敏轴承的诊断提供了特征依据,同时推导了圆度和表面划伤缺陷的特征频率。根据得出的研究结果初步开发出了灵敏轴承低速动态摩擦力矩分析软件,并进行了试验验证。由于影响轴承摩擦力矩的因素很多,灵敏轴承摩擦力矩变化的随机性很强,对其进行研究是一项复杂而艰巨的工作。本文为航天轴承的摩擦力矩的诊断研究做了一个前期的探索,为以后深入的研究工作打下了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 影响轴承摩擦力矩的因素
• 1.3 国内外发展状况
• 1.3.1 国外发展状况
• 1.3.2 国内发展状况
• 1.4 论文主要研究内容与研究方法
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究方法
• 第2章 滚动轴承运动学分析
• 2.1 简化计算的假设
• 2.2 运动分析
• 2.3 滚动体的公转和自转角速度
• 2.3.1 滚动体的公转速度
• 2.3.2 滚动体的自转速度
• 2.4 接触循环次数
• 2.5 特征频率的计算
• 2.6 本章小结
• 第3章 滚动轴承特征提取方法
• 3.1 时域和频域参数指标
• 3.2 傅里叶变换
• 3.3 功率谱估计
• 3.4 小波变换
• 3.5 多分辨率分解与Mallat 算法
• 3.6 本章小结
• 第4章 轴承摩擦力矩特征试验分析
• 4.1 试验测试设备与原理
• 4.2 轴承参数与测试条件
• 4.2.1 轴承参数
• 4.2.2 测试条件
• 4.3 圆度和粗糙度对轴承摩擦力矩的影响及特征频率的计算
• 4.3.1 圆度的影响
• 4.3.2 粗糙度的影响
• 4.3.3 特征频率的计算
• 4.4 试验结果与分析
• 4.4.1 试验结果
• 4.4.2 试验分析与讨论
• 4.4.3 小波分析与结果
• 4.5 本章小结
• 第5章 轴承摩擦力矩诊断软件的开发与研究
• 5.1 分析软件设计原则
• 5.2 软件系统组成
• 5.3 LabVIEW 软件的介绍
• 5.4 软件运行界面
• 5.5 诊断实例
• 5.6 本章小结
• 第6章 结论
• 6.1 研究结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果