螺旋锥齿轮啮合振动检测系统的设计及研究

论文摘要

齿轮传动的平稳性是齿轮产生噪声的一个关键因素,减少齿轮噪声的有效措施即为提高齿轮运转的平稳性。在传统的检测方法中,一般采用目测接触区和测量运转噪声来检测齿轮传动的平稳性,这种检测方法不仅准确度低,而且没有办法找出产生噪声的根本原因。因此,建立锥齿轮啮合振动检测系统在学术上有很大的价值,研究和开发一套锥齿轮啮合振动检测系统在实际中具有重要的应用价值。本文研究的锥齿轮啮合振动检测系统是螺旋锥齿轮检验机的一部分,首先选择用希尔伯特黄（HHT）变换对啮合振动信号进行分析处理,使得分析结果更精准,能更好的反映锥齿轮副的运转平稳性。其次确定以虚拟仪器的方式构建系统,使得系统具有较强的通用性及可扩展性,降低了维护费用。结合虚拟仪器技术和Hilbert-Huang理论,研究开发了螺旋锥齿轮的啮合振动检测系统。该系统基于Labview构建了螺旋锥齿轮传动系统的振动信号采集平台,可以实现锥齿轮副两个传动轴上X、Y、Z三向振动信号的采集。利用Hilbert-Huang变化对采集得到的齿轮啮合振动信号进行去噪分析。研究结果表明：啮合振动信号的边际谱能很好的判断齿轮副的传动平稳性,信号时频分布、瞬时频率分布、瞬时相位分布等可为设计人员的后续分析提供丰富的信息。本文提出的锥齿轮啮合振动检测系统可在锥齿轮制造过程中作为最终的质量检测及质量控制工具,还可在诊断产品质量缺陷的产生根源中提供有力的分析帮助。该系统能为提高国产锥齿轮的品质作出相应的贡献。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 锥齿轮啮合振动检测系统研究的意义
• 1.2 锥齿轮啮合振动检测技术的发展现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 锥齿轮啮合振动检测系统的理论研究
• 2.1 锥齿轮啮合振动研究
• 2.2 锥齿轮振动的力学模型
• 2.3 啮合振动检测系统的信号处理
• 2.3.1 锥齿轮啮合振动信号的特点
• 2.3.2 信号处理方法的确定
• 2.3.3 EMD分解时边缘效应的抑制
• 2.3.4 hilbert-huang变换对仿真信号和实际信号的应用效果分析
• 2.4 锥齿轮质量评价方法及后续分析的研究
• 2.5 小结
• 第三章 锥齿轮啮合振动检测系统研究
• 3.1 检测系统硬件设计
• 3.1.1 啮合振动测试原理
• 3.1.2 硬件总体结构设计
• 3.1.3 加速度传感器的选型
• 3.1.4 信号调理设备及采集卡的选型
• 3.1.5 检测系统硬件集成
• 3.2 检测系统软件设计
• 3.2.1 基于虚拟仪器的检测系统简介
• 3.2.2 软件的结构设计
• 3.2.3 仪器和接口设备的配置
• 3.2.4 检测系统中登录VI的设计
• 3.2.5 检测系统中数据采集模块的设计
• 3.2.6 检测系统中数据分析模块的设计
• 3.2.7 检测系统中数据存储模块的设计
• 3.2.8 生成报表
• 3.2.9 系统主程序的实现
• 3.3 小结
• 第四章 锥齿轮啮合振动实验研究
• 4.1 实验方案
• 4.2 实验结果分析
• 4.3 小结
• 第五章 全文总结
• 5.1 论文总结
• 5.2 本项研究的不足之处
• 参考文献
• 附录1
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果