一种齿轮振动测试系统及其分析
基于FEM和BEM法的大型立式齿轮箱振动噪声计算及测试分析
ａ ｃ ａ ｙ ｏ ｈ ｈ ｏ ｅｉ ａ ａ ｃ ａ ｉｎ． ｃ ｕｒ ｃ ｆｔ ｅ ｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌｃ ｌｕｌｔｏ
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： ＦＥＭ ；ＢＥＭ ；ｇ ａ ｏ ｅ ｒｂ ｘ；ｍｏ ａ ｎ ｌｓｓ；ａ ｏ ｓｉ ｄ ｌａ ａｙ ｉ ｃ ｕｔ ｃ
行星齿轮传动具有较大传动 比、 高效 率且结构 较 紧凑 ， 能实现分路 、 向传动 ， 换 具有减速 、 增速 、 运动合 成 与分解 等 用 途 ， 用 于 航 空 、 船 、 车 和 其 他 机 械 适 舰 汽
振 第 ３ 卷第 ４期 １
动
与
冲
击
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＴ ＯＮ ＡＮＤ ＨＯＣ Ｉ Ｓ Ｋ
基 于 Ｆ Ｍ 和 Ｂ Ｍ 法 的大 型 立式 齿 轮 箱振 动 噪声 计 算 及 测试 分 析 Ｅ Ｅ
焦 映厚 ，孔 霞 ，蔡云龙 ，张介禄 ，周亚政
１００ ；． ５０ １２ 江苏 泰隆减速机股份有限公司 ， 兴 泰 ２ ５０ ） ２ ４ ０
ｕ ｂ ｌｎ ｅ ｒ ｓ ｏ ｓ ｓ ｈ ｅ ｕ ｔ ｏ ｓｉ ｇ ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ｔ ａ ａｃ ｌｔ ｎ ａ ｅ ｃ ｎ ｉｔ ｎ ．ｗ ｉ ｈ ｉ ｄ ｃ ｔ ｓ ｔ ｅ ｒ ｔ ｎ ｌ ｙ ａ ｄ ｎ ａ ａ ｃ ｅ ｐ ｎ ｅ ．Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｆ ｅ ｔ ｎ ｈ ｏ ｅｉ ｌｃ ｌ ｕ ａｉ ｒ ｏ ｓｓ ｔ ｈ ｃ ｎ ｉ ａｅ ｈ ａｉ ａｉ ｎ ｓ ｔ ｎ ｃ ｏ ｅ ｏ ｔ
齿轮传动实验
实验所需材料清单
轴承座及轴承 加载器及砝码
传感器及数据采集器
实验所需材料清单
润滑油及润滑工具 实验所需的其他辅助材料和工具
安全操作规程
实验前需检查实验台各部 件是否完好，如有损坏应 及时更换或维修。
实验过程中应保持实验台 及周围环境的清洁，避免 杂物进入齿轮传动系统。
分析齿轮传动效率及磨损情况
通过实验对比不同参数和工况下 的齿轮传动效率，分析影响效率
的主要因素。
观察齿轮在长时间运转后的磨损 情况，探究磨损机理和预防措施。
结合理论分析和实验结果，提出 改进齿轮传动效率、降低磨损的
具体措施。
提升实验设计与操作能力
通过自主设计实验方案、搭建实验装置、采集实验数据等过程，提升实验设计和操 作能力。
实验过程中应严格遵守实验步 骤和操作方法，避免误操作导 致设备损坏或人身伤害。
实验结束后应关闭电源， 清理实验现场，将实验设 备和材料归位。
加载过程中应逐步增加负 载，避免突然加载导致齿 轮传动系统损坏。
03 实验原理与方法
齿轮传动基本原理回顾
01
02
03
齿轮传动的定义
通过两个或多个齿轮的啮 合来传递运动和动力的机 械传动方式。
确保齿轮传动实验台、电机、传感器、数据采集器等设备完好
无损。
准备实验工具
02
准备必要的工具，如扳手、螺丝刀、测量尺等，以便进行设备
安装和调试。
了解实验原理
03
熟悉齿轮传动的基本原理、传动比计算方法以及实验台的工作
原理。
齿轮安装与调试过程
安装齿轮
根据实验要求选择合适的齿轮，并按照正确的顺序和方向安装在 实验台上。
齿轮传动轴的动力学特性与稳定性分析
齿轮传动轴的动力学特性与稳定性分析摘要：齿轮传动轴是机械系统中常用的一种传动装置，其在工程应用中起着重要的作用。
本文旨在研究齿轮传动轴的动力学特性与稳定性，通过分析齿轮传动轴的振动特性，探讨齿轮传动轴的稳定性问题。
1.引言齿轮传动轴是一种常见的转动传动装置，可将电动机等动力源的转速和扭矩传递到负载上。
在实际工程应用中，齿轮传动轴的振动问题对于传动的可靠性和使用寿命起着重要的影响。
因此，对齿轮传动轴的动力学特性与稳定性进行深入研究具有重要意义。
2.齿轮传动轴的动力学特性齿轮传动轴的动力学特性主要包括振动特性和动力响应特性两个方面。
2.1 振动特性齿轮传动轴在传动过程中会受到各种外部激励的作用，如转矩激励、不平衡力激励等。
这些激励会引起齿轮传动轴的振动，产生各种振型，包括轴向振动、弯曲振动和扭转振动等。
振动特性的研究可以通过振动测试和有限元仿真等方法进行。
2.2 动力响应特性齿轮传动轴在受到外部激励时会产生动力响应，即产生相应的转速和扭矩变化。
对于齿轮传动轴来说，动力响应的主要问题是转矩涨落和动力传递误差。
通过分析转矩涨落和动力传递误差的大小和频率特性，可以评估齿轮传动轴的动力性能和传动效率。
3.齿轮传动轴的稳定性分析齿轮传动轴的稳定性指的是齿轮传动轴在一定速度范围内的转速稳定性和转向稳定性。
稳定性问题是齿轮传动轴设计和应用中需要重点考虑的问题。
3.1 转速稳定性转速稳定性是指齿轮传动轴在工作过程中转速的稳定性能。
转速的不稳定性主要由于转矩涨落引起，而转矩涨落又与齿轮传动轴的结构和工作条件有关。
在设计齿轮传动轴时，可以采用增加刚度和减小转矩涨落的方法来提高转速的稳定性。
3.2 转向稳定性转向稳定性是指齿轮传动轴在工作过程中转向的稳定性能。
在齿轮传动轴中，转向不稳定性主要是由于基本频率的共振引起的。
因此，在齿轮传动轴的设计过程中，需要仔细选择齿轮的参数和优化齿轮传动轴的结构，以提高转向的稳定性。
4.影响齿轮传动轴稳定性的因素齿轮传动轴的稳定性受到多种因素的影响，包括设计参数、工作条件和制造误差等。
齿轮的振动测量与简易诊断1齿轮的振动测量
选择
根据实际需求和条件选择合适的测量方法，如精度要求高、 条件允许可选择直接测量法；仅需大致了解振动状态可选择 间接测量法；特殊环境下可选择非接触测量法。
03
齿轮振动测量设备与工具
振动传感器
振动传感器是用于测量齿 轮振动的主要设备，它能 够将机械振动转换为电信 号，以便进一步处理和分 析。
常见的振动传感器类型包 括电涡流式、压电式和电 容式等，每种类型都有其 特定的适用范围和优缺点 。
断齿
振动信号中会出现频率成 分单一、幅值较大的冲击 信号。
齿隙过大
振动信号中会出现频率较 低、幅值较大的周期性信 号。
弯曲或扭转变形
振动信号中会出现频率和 幅值均有所变化的非周期 性信号。
简易诊断技术的优缺点
优点
操作简便、成本低廉、实时性强。
缺点
精度较低、可靠性有待提高、对操作人员经验要求较高。
06
提高生产效率
通过振动测量，可以优化 齿轮的设计和制造过程， 提高齿轮的效率和寿命，
从而提高生产效率。
振动测量技术的发展历程
起步阶段
早期的振动测量技术主要依赖于模拟信号处理和人工分析 ，测量精度和效率较低。
发展阶段
随着数字技术和计算机技术的不断发展，振动测量技术逐 渐实现了数字化和自动化，提高了测量精度和效率。
齿轮振动测量与诊断案例分析
案例一：齿轮箱振动异常的诊断
总结词
通过振动测量技术，发现齿轮箱振动异常，分析原因并采取相应措施。
详细描述
齿轮箱在运行过程中出现异常振动，通过振动测量仪器检测到振动幅值和频率异 常。经过分析，发现齿轮啮合不良、轴承损坏等原因导致振动异常。采取更换轴 承、调整齿轮间隙等措施后，振动问题得到解决。
齿轮箱模态分析和结构优化方法研究
齿轮箱模态分析和结构优化方法研究齿轮箱模态分析和结构优化方法研究摘要：齿轮箱作为一种重要的传动装置，在机械工程中应用广泛。
为了提高齿轮箱的工作性能和可靠性，对其进行模态分析和结构优化是非常必要的。
本文主要探讨了齿轮箱的模态分析方法和结构优化方法，并通过数值模拟和实验验证了这些方法的有效性。
1. 引言齿轮箱作为传动装置的核心组成部分，承担着传递动力和扭矩的重要任务。
在工作过程中，齿轮箱会受到一系列的载荷作用并产生振动。
为了确保齿轮箱的正常运行和延长其使用寿命，需要对其模态进行分析，并通过结构优化提高其工作性能。
2. 齿轮箱模态分析方法齿轮箱的模态分析是通过求解其固有频率和振动模态来了解其振动性能的方法。
常用的模态分析方法包括有限元法、模态实验法和解析法等。
2.1 有限元法有限元法是目前使用最广泛的齿轮箱模态分析方法之一。
该方法将齿轮箱划分为有限个小单元，并在每个单元上建立数学模型，采用数值计算方法求解其固有频率。
通过有限元法，可以快速获得齿轮箱的振动模态，并了解其受力情况和固有频率。
2.2 模态实验法模态实验法是通过实际的振动测试来求解齿轮箱的振动模态。
该方法需要在实际装置上进行加速度传感器的布置和振动测试，通过测量、分析和处理振动信号，得到齿轮箱的固有频率。
模态实验法可以直接反映出齿轮箱在实际工作中的振动情况，具有较高的准确性。
2.3 解析法解析法是通过建立齿轮箱的数学模型，采用解析的方法求解其固有频率和模态。
该方法需要分析齿轮箱的几何形状、材料特性和载荷条件等，通过解析计算得到振动模态。
解析法可以提供精确的解析结果，但对模型的假设和简化要求较高。
3. 齿轮箱结构优化方法针对齿轮箱在模态分析过程中产生的问题，可以通过结构优化方法对其进行优化，提高其工作性能和可靠性。
3.1 结构材料优化结构材料的选择对齿轮箱的模态和振动特性有重要影响。
通过优化选择齿轮箱的结构材料，可以改善其载荷传递性能和抗振动能力。
汽车齿轮的振动测试与分析
Ｖｉ ｒ ｔｏ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔ ａ ｂ ａｉｎ Ｍ ａ ｕ ｅ ｎ ｎｄ Ａｎａ ｙ ｉ ｆ Ｍ ａ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｉ
Ｒｅ ｃ ｒ Ｈｙ ｉ ａ ｆＶｅ ｉｌ ’ ａ ｌ ｄｕ ｅ ｐｏｄ Ｇｅ ｒ ｏ ｈ ｃｅＳ Ｒｅ ｒ Ａｘ ｅ
Ｈ Ｎ Ｓ ａ － ｎ Ｈ Ｎ Ｂｎ — ｅ ，Ｌ ｈ ｎ —ａ ，Ｗ Ｎ Ｓ ａ ｇｇ ｏ Ａ ｈ ｏ ｕ ，Ｚ Ａ Ｇ ｉｇｗ ｉ Ｉ ｅｇ ｔ ｎ ｊ Ｚ ｉ Ａ ｈ ｎ —ａ
和 跑合 等环节 的处 理 未 完 全 到位 时 ， 车 齿 轮 副在 汽
啮合 工作 过 程 中 ， 产 生 振 动 和 噪声 ， 重 时会 影 会 严 响 汽车运 行 的 平 稳 性 及 乘 员 乘 坐 的舒 适 性 。为 了
找 出引起 汽车 齿轮 振 动 的原 因 ， 汽 车 齿 轮 副产 生 对
现代 汽 车的后 桥 主 减 速器 上 ， 用 最 广 泛 的 齿 应
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
大 。如果 该 对 齿 轮 在 材 料 的 处 理 、 件 制 造 、 装 零 安
轮是 准 双 曲面 齿 轮 ， 特 点 是 主 、 动 轮 （ 、 齿 其 从 小 大
轮） 的轴线 不 相 交 而呈 空 间交 叉 ， 空 间交 叉 角采 其 用 ９。 ０ 。主动轮 相对 于大 齿 轮轴 线 有 向上 或 向下 的 偏置 。与普 通锥 齿 轮 相 比， 双 曲 面齿 轮 重 合 系数 准 大 、 面接 触应力 较 低 ， 有 传 动 平 稳 、 齿 具 冲击 和 噪音
传感 器来 测 试 汽 车齿 轮 的 振 动 情 况 。 主 要 包 括 硬
准双 曲面 齿 轮 作 为 主 减 速 器 中 的 重要 传 动 零 件， 在传 递转 矩 的时 候 ， 况 较 为 复 杂 ， 工 载荷 波 动范
振动分析诊断报告
振动分析诊断报告客户信息：客户名称：设备型号：设备编号：安装日期：生产厂家：主要参数：一、问题描述在本次振动分析诊断报告中，根据您提供的设备信息和我们的现场调查，我们对设备在运行过程中出现的问题进行了分析和诊断。
以下是问题描述：设备振动异常噪音增加设备运行不稳定二、振动测试与分析结果根据现场勘测和振动测试的数据，我们得出以下分析结果：1. 振动测试数据分析通过对设备进行振动测试，我们收集了以下数据：频率：振动量：（单位：Hz）（单位：mm/s）通过对振动测试数据的分析，我们发现在频率为XHz处有明显的峰值，表明该频率存在振动异常。
2. 振动特征分析针对设备的振动异常，我们进行了进一步的特征分析，得出以下结论：（1）X频率振动过大，超过了设备正常运行范围。
可能导致该频率振动增大的原因有：轴承损坏、不平衡、松动等。
（2）Y频率振动过大，超过了设备正常运行范围。
可能导致该频率振动增大的原因有：齿轮磨损、偏心等。
（3）Z频率振动过大，超过了设备正常运行范围。
可能导致该频率振动增大的原因有：电机问题、传动系统故障等。
3. 噪音分析针对设备噪音增加的问题，我们进行了噪音分析，得出以下结论：（1）噪音主要来自设备的X部件，可能是由于X部件的磨损、松动或不当安装等原因导致。
4. 运行稳定性分析针对设备运行不稳定的问题，我们进行了运行稳定性分析，得出以下结论：（1）设备运行不稳定的主要原因是由于设备的X部件存在松动。
需要尽快进行检修和维护，以确保设备的正常运行。
三、问题分析与建议在以上振动测试与分析的基础上，我们对问题进行了深入分析，并给出了以下建议：1. 针对频率为XHz的振动异常，建议进行以下处理措施：（1）对轴承进行检修和更换，确保轴承的正常运行。
（2）进行设备的平衡校正，以消除不平衡带来的振动问题。
（3）检查设备的连接件，确保其紧固度。
2. 针对频率为YHz的振动异常，建议进行以下处理措施：（1）对齿轮进行检查和更换，确保齿轮的正常工作。
使用振动信号分析实现机械零件故障检测与诊断
使用振动信号分析实现机械零件故障检测与诊断振动信号分析在机械零件故障检测与诊断中的应用引言：现代工业中，机械零件是经常使用的一种器件，其正常运行对于整个机器的稳定性和工作效率起着重要的作用。
然而，长时间的使用会导致机械零件的损耗和磨损，进而引发故障。
为了提前发现机械零件的故障并进行及时修复，采用振动信号分析技术成为了一种常用的方法。
一、机械零件振动信号分析的原理振动信号分析是通过检测和分析机械零件运行时产生的振动信号，来判断机械零件是否存在故障的一种方法。
机械零件在正常工作时会有一定的振动频率和振动幅度，而当故障发生时，振动信号会发生变化。
通过对振动信号的分析，可以确定机械零件的故障类型和程度。
二、常见的机械零件故障类型分析1. 轴承故障轴承在机械设备中起到支撑和定位的作用，长时间的运转会导致轴承损耗和磨损。
当轴承出现故障时，会产生明显的振动信号。
根据振动信号的频率和幅度变化，可以判断轴承的故障类型，如轴承内环故障、外环故障和滚珠故障等。
2. 齿轮故障齿轮是机械设备中常见的传动部件，其正常工作需要保持一定的啮合间隙和精度。
当齿轮出现磨损、断裂或啮合不良时，会产生振动信号。
通过对振动信号的分析，可以判断齿轮的故障类型和位置。
3. 传动带故障传动带是机械设备中常用的传动元件，其工作时常受到高频振动的影响。
当传动带出现损坏或断裂时，会引起振动信号的变化。
通过对振动信号的分析，可以判断传动带的故障类型和位置。
三、振动信号分析的应用案例1. 轴承故障诊断某工厂的生产线上一台机械设备的轴承出现了异常振动信号。
经过振动信号分析，发现轴承内环故障，导致机械设备的稳定性下降。
机修工人及时更换了轴承内环，避免了机械设备因轴承故障引发的故障。
2. 齿轮故障诊断在一家工程公司的变速箱中，发现齿轮传动不稳定，产生明显的振动信号。
经过分析，发现是齿轮啮合不良导致的问题。
技术人员重新调整了齿轮的啮合间隙，解决了变速箱的故障。
振动标准及机器振动测量与评价标准简介
Expert
1）ISO/DIS 13374-2, 机器状态监测与诊断 数据处 理、通信与表示 第2部分： 数据处理 2）ISO/DIS 18434-1机器状态监测与诊断 热成像 第 1部分：一般指南 在“ISO 18436, 机器状态监测与诊断 人员培训与认 证的要求”总标题如下的： 3）ISO/CD 18436-3, 第3部分：对培训团体的要求 4）ISO/WD 18436-4, 第4部分：工业润滑分析 5）ISO/WD 18436-8, 第8部分：热成像 6）ISO/CD 18436-9, 第9部分：声发射 7）ISO/AWI 22096-1,机器状态检测与诊断 声技术 第1部分：声发射
Expert
0 引言(续)
目前，国内外大多数重要机器设备上都配置了监测诊 断装置或系统，但各家公司采用的状态监测与故障诊断方 法和评定准则各不相同。状态检测与故障诊断技术与系统 的推广与应用，迫切需要制订相应的标准。否则，监测结 果将难以进行比对和评估，提高诊断与预报的准确性更困 难。如果没有协同一致的标准，测量结果只有实施的人才 明白，就更难以实现远程诊断。 为了实现技术和经济发展的需要，上述技术领域的标 准化工作在国际上由ISO/TC108(机械振动与冲击技术 委员会)负责。国内有全国机械振动与冲击标准化技术委 员会（代号SAC/TC53）归口。
Expert
Expert
第5部分 水力发电厂和泵站机组 （GB/T6075.5-2002 idt ISO 10816-5:2000）
本标准规定了水力发电厂和泵站机组在非旋 转部件上振动的测量和评价准则。 本标准适用于水力发电厂和泵站机组，其额 定转速为（60-1800）r/min,轴瓦类型为筒式或分 块瓦式轴承，主机功率大于或等于1MW。轴线的 位置可以使垂直、水平或与这两个方向成任意角 度。 如：水轮机和水轮发电机、水泵-水轮机和电 动机-发电机。
齿轮箱有限元模态分析及试验研究报告
齿轮箱有限元模态分析及试验研究报告齿轮箱是现代机械设备中重要的组成部分，它广泛用于各种机械传动系统中，如车辆、工程机械等。
因此研究齿轮箱的动力学特性对于机械传动系统的设计、优化和性能提升具有重要意义。
本文通过有限元模态分析和试验研究，对齿轮箱的动力学特性进行了分析和研究。
首先进行有限元模态分析，使用ANSYS软件建立了三维齿轮箱模型，并对其进行了固有频率和模态分析。
在分析过程中，设定了模型的约束和加载条件，确保模型模拟的真实性与可靠性。
通过模态分析，得到了齿轮箱的固有频率和模态形态，并且确定出了前几个重要频率的数值。
结果表明，齿轮箱的固有频率主要集中在数百Hz的高频段。
为了验证有限元模态分析结果的准确性，本文设计了试验验证方案。
首先，使用激光精密测量仪对齿轮箱的位移进行测量，并将测试数据存储为动态位移序列。
然后，基于FFT算法对动态位移序列进行频谱分析，得到齿轮箱的频响函数。
最后，通过对比有限元模态分析结果与试验结果，验证模型的准确性和可靠性。
试验结果表明，模型的预测结果与试验结果相符，二者的误差在可接受范围内。
综上所述，本文采用有限元模态分析和试验验证两种方法，对齿轮箱的动力学特性进行了研究。
结果表明，齿轮箱具有较高的固有频率，且主要分布在数百Hz的高频段。
通过试验验证，证明了有限元模态分析方法的准确性和可靠性。
这些结果对于齿轮箱的优化设计、结构改进和性能提升具有重要参考价值。
齿轮箱的有限元模态分析和试验研究，采用了多项相关数据。
在本文中，我们主要关注以下数据：1. 齿轮箱模型的材料性质2. 模型的约束和加载条件3. 模型的固有频率和模态形态4. 齿轮箱的位移测试数据5. 齿轮箱的频响函数6. 模型预测结果与试验结果的误差对于第一项数据，齿轮箱的材料性质是有限元模型分析的关键。
正确的材料参数可以确保分析结果的准确性和可靠性。
在本文中，我们将齿轮箱的材料定义为铸铁，其杨氏模量为169 GPa，泊松比为0.27。
齿轮传动系统传动轴模态仿真及振动实验测试研究
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•信息技术•
王冰•齿轮传动系统传动轴模ห้องสมุดไป่ตู้仿真及振动实验测试研究
间，经对比发现，传动轴最低固有频率已经超过最高啮合 频率,因此可以避免齿轮箱与传动轴出现共振的情况。
3传动轴振动试验
选择四级减速结构作为测试平台，图4为测试平台组 成结构。齿轮传动比等于1 : 1,保持1 200 r/min的转速, 以12 000 Hz的频率进行采样，按照逐级方式完成载荷的 加载过程，逐渐提高负载到800 Nm,使用CA-YD-186压 电传感器。利用MED对传动轴振动信号进行处理。仿真 数据如图5所示。
以及振型参数进行分析可知，传动轴发生了局部振动并存 在扭转的现象，当模态阶数增大后，获得了更明显振型。 传动轴前6阶频率介于625 ~ 1 339 Hz之间,并且最低固有 频率也大于最高啮合频率，从而避免了齿轮箱与传动轴发 生共振的问题。采用MED分解加速度振动信号，得到前 2阶IMF分量,再通过切片双谱测试减小模态混叠程度， 达到信号数据简化的效果，以上测试结果表明，可以通过 实验分析过程设计传动轴结构。
输出 T1
Z1 Z2
1-液黏装置
Z3 Z4
Z5 Z6
图1齿轮传动系统结构组成示意图
前处理 创，建项分了析｝LJ^定 儿藪义环材料口添加几何LJ定义零件
模型
行为丿
后处理
分析选项定义边界
、设置
条件
图2模态分析流程
采用QT500传动轴作为测试对象，传动轴输出通过 轴承进行支撑，依次设置了 Cylindrical Support和 Displacement两种约束方式。
12 3
4
5 6 7 8 9 10
1—调速电机;2—联轴器；3—传动齿轮箱;4—转速仪；
齿轮与齿轮箱振动噪声机理分析及控制
齿轮与齿轮箱振动噪声机理分析及控制写在前面噪声是指发声体做无规则振动时发出的声音。
声音由物体的振动产生，以波的形式在一定的介质（如固体、液体、气体）中进行传播。
一、齿轮振动的实例1齿轮轮毂的振动齿轮传递扭矩首先从轴传至轮毂，由轮毂传递到轮齿，再由主动轮轮齿传递到被动轮轮毂和轴系。
在传递过程中，由于受到轴向激励力的作用，齿轮轮毂产生轴向振动。
另外，由于啮合力的作用，轮毂也会产生横向和沿周向的振动。
2轴承及轴承座的振动齿轮系统通过轴系安置于轴承及其轴承座上，由于齿轮本体的轴向和周向振动必引起轴承支承系统的振动，相反，外界干扰力(如螺旋桨的轴承力)也可能通过轴承传递给齿轮系统。
3齿轮箱的振动齿轮的振动由轴系传到齿轮箱，激励箱体振动，从而辐射出噪声。
另外，齿轮在箱内振动的辐射声激励箱体，使箱体形成二次辐射噪声，这类噪声大部在中低频范围内。
齿轮箱体本身的振动也直接产生辐射声。
4齿轮的振动在啮合过程中，轮齿先由一点接触而扩展到线接触，或一次实现线接触，使得接触力大小、方向改变，产生机械冲击振动，从而辐射出噪声。
这类噪声呈现高频冲击的形式，其典型的齿轮振动时程曲线示于图2。
轮齿啮合时不断变化的啮合力，既激发齿轮的强烈振动，即各个轮齿的响应很大，也激发了齿轮箱箱体较弱的振动。
通常认为齿轮产生噪声的主要原因是轮齿之间的相对位移。
这类噪声源产生的噪声可以用付氏变换法把噪声表示为稳定频率的分量的集合。
图1 齿轮啮合振动及噪声传播图2 齿轮振动时程曲线二、齿轮振动噪声产生的机理1齿轮啮合激励产生的噪声齿轮的轮齿在啮合时因传动误差产生交变力，在交变力作用下产生线性及扭转响应，使齿轮产生振动辐射出噪声。
这是一种主要的噪声源，接触力变化越大，则齿轮相应的振动响应越大。
另外，齿轮的周节差产生的由复杂的或调制频率及其倍频组成的噪声，含有重复的基频(轴频)，频率很低。
由于周节差产生了不规则的脉冲序列。
这种脉冲序列包括了众多的频率成份，但还不能认为是宽带随机噪声。
双罗主机齿轮箱高振动故障分析
一、双罗透平 A 机齿轮箱信息1、齿轮箱/联轴器参数厂家：Lufkin Industries Inc型号：N2407C ARMA-13SF输入速度：14200 RMP输出速度：1500 RMP减速比：9.467输入轴联轴器：Allison 501－KB5 联轴器输出轴联轴器：直线W/键销滑油标准：MTL-L-23699852、齿轮箱详细介绍为了使发电机获得1500r/min的转速，在透平与发电机之间配置了一只平行轴式单级减速的减速齿轮箱。
该齿轮箱由美国lufkin industries 公司按照美国齿轮箱制造协会（AGMA）的标准生产，型号为N 型，采用双螺旋线齿轮。
据悉该公司利用高速数字式计算机进行设计，评估其最大的实际转矩能力，分析齿形几何形状，齿的啮合部位的强度和最大使用寿命。
这种型号的齿轮多用于输入小齿轮的转速高于3600r/min，且齿的啮合处线速高于1524m/min 的使用场合。
这种减速齿轮箱其壳体用两部分的块体组合而成，结合面经过精密机械加工。
壳体材料采用高强度的球墨铸铁铸造，机械加工之前力求将残余应力消除掉，以确保尺寸的精确和稳定。
壳体内表面喷丸处理，彻底清洁之后涂以油漆。
整个齿轮箱按重载型设计，以求获得大的刚性。
轴孔采用镗制加工，齿轮用热套方式与轴连接，齿形滚制或磨削加工。
最后，配对齿之间采用互研磨，以求达到最佳的齿形、齿距偏差，转动零部件进行动平衡检验。
齿轮由高强度合金钢制成。
输入和输出轴上均设置有两个滑动式轴承，轴承采用离心浇注，内衬材料为巴氏合金。
剖分式的结构，推力轴承带有卷边。
轴承上安装有温度监测器。
齿轮箱采用压力润滑和冷却，箱体上布置有专用的滑油管和喷嘴。
三、齿轮箱高振动故障现象双罗A 机从2012年1月12日开始出现减速齿轮箱高速轴处振动值上升，振动值在后期几天机组运行内一直在3.0g’s至7.0g's 之间波动，并出现过一次达到关断值7（报警值4g's，关断值7g's）机组关断情况。
齿轮振动分析
（ ４ ）
故障的特征 ； 最后是模式识别和故障诊 断。其 中最关键的是提取故 障 信号 的特征 。 提取故障信号特征的最 常用 的方法是对信号进行傅里叶
其 中： Ｌ为齿轮的齿数 。
因此 ． 位移误差可以根据其频率组成分为两类 ． 一类基 于齿轮 啮 用Ｓ ｅ ｍ （ ｔ ） 表示 ， 其频 率是齿轮啮合频率 ｆ ｍ 的倍数 ； 另一类 基 变换 ， 通过对 Ｆ Ｆ Ｔ信号 的分析 ， 找出信号图谱 中的特征 。 对判断故障原 合频率 ， 于轴旋转频率 ， 用Ｓ ｅ ｒ （ ｔ ） 表示 ， 其频率是轴旋转频率 ｆ ０ 的倍数。 因有很 大的帮助
１ ． 振 动 测试 系统
振动测试 系统能进行常规多通道的振 动测量分析 ． 能 同时进行多 通道时域 信号实时 采集 、 记录、 并进行 实时 Ｆ Ｆ ｔ Ｉ ’ 、 Ｃ Ｐ Ｂ （ １ ／ ｎ 倍频 程 ） 及
Ｓ ｅ （ ｔ ） ＝ ｓ ｅ ｍ（ ｔ ） ＋ ｓ ｅ ｒ （ ｔ ）
（ ５ ）
振动的回放并 能实现振动频谱细化技术 。 能进行阶次分析 ， 阶次编辑 ，
找出产品主要 的振 源位置
Ｎ
Ｓ ｅ ｅ（ ｒ ｔ ） ＝ ∑ Ａ ｃ ｏ ｓ （ ２ ， ｒ ｒ ｎ Ｌ ｆ 齿轮和齿轮箱故障
方法是 ． 针对每个齿轮箱． 在其工作状态良 好的情况下． 采集得到基准的频 谱。 在状态监测和故障诊断 中通过与基准频谱进行对比， 来发现问题。
（ ７ ）
其 中： 基频为轴旋转频率 ｆ ｏ ； ｎ ， ｋ为正整数 ； Ｌ为齿轮 的齿数 。
旋转误差信号会对齿轮啮合振动产生调制现象 调制结果在频率 域上表现为啮合频率及其谐波两侧的边频带 ．边频带的形状及宽度与 当齿面均匀磨损后 ． 磨 损故障信 息表 现为 ： 总 的啮合 振动量级增 旋转信号频率成分有关 。 其频谱越宽 ， 边频带也越宽。调制信号不是旋 加。 频谱 分析表明 ． 啮合频率分量 的 ２ 、 ３ 倍频分量幅值 （ 或其 他高次谐 转信号与啮合振动简单叠加 ． 其包络基本上对称于时间轴（ 零 电平） 。 而 波） 增长速度比一 次啮合频率幅值要快 。 啮合振动与瞬时冲击的叠加则是不对称的。ｓ ｅ ｒ 的频谱覆盖 了很宽的 ２ － ２ 齿 轮故 障频谱和波形特征 频率 范围， 它可能包括了幅度调制 、 频率调制及瞬时成分的叠加。 （ １ ） 故障齿 轮在啮合频率及其谐波频率上有较 大的振 动分量 。 ３ ． ４齿轮运动 的描述 （ ２ ） 在啮合频率及其谐波分量附近有调制作用的边频带。 综上所 述 ． 齿轮沿节 圆切线的总位移 可表示为初始 位移 、 匀速转 （ ３ ） 对于螺线齿 轮 、 斜齿轮 和人 字齿轮 ， 轴 向振 动大 ， 频谱特 征与 动、 啮合误差和旋转误差两个 三角序列之和 径 向振动相同
齿轮箱振动测试与分析
文章编号:1009-3486(2004)06-0083-06齿轮箱振动测试与分析Ξ程广利1,朱石坚1,黄映云1,王 基2,伍先俊1(1.海军工程大学振动与噪声研究所,湖北武汉430033;2.海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033)摘 要:在对某型齿轮箱的模态、振动烈度和振动加速度进行测试的基础上,详细分析了测试结果.模态测试得到了齿轮箱的振型和模态参数,振动烈度测试结果表明该齿轮箱处于良好工作状态,振动加速度测试结果显示该齿轮箱的减振措施达到了预期的效果.最后,对测试提出了建议.关键词:齿轮箱;振动;模态测试;振动烈度;振动加速度中图分类号:TH132.41 文献标识码:AVibration measurement and analysis of gearboxCHEN G Guang 2li 1,ZHU Shi 2jian 1,HUAN G Y ing 2yun 1,WAN G Ji 2,WU Xian 2jun 1(1.Inst.of Noise &Vibration ,Naval Univ.of Engineering ,Wuhan 430033,China ;2.Power Eng.College ,Naval Univ.of Engineering ,Wuhan 430033,China )Abstract :On the basis of the measurement of model ,vibration severity and vibration acceleration of a cer 2tain kind of gearbox ,the measurement results are presented in detail.The result of modal mea 2surement gets the vibration model and modal parameters of the gearbox ,and the result of vibration severity mea 2surement makes it clear that the gearbox is in good condition ,and the result of vibration acceleration 2measurement indicates that the vibration reduction reaches the prospective effect.Some advice for the mea 2surement is given finally.K ey w ords :gearbox ;vibration ;modal measurement ;vibration severity ;vibration acceleration现代舰船动力装置的数量和类型繁多,而各设备的重要程度差别较大,其中保障包括主动力和齿轮箱等在内的对舰船航行影响较大的机械设备的正常运行就显得更加重要.齿轮箱本身的振动以及由轴系传来的齿轮的振动都是产生舰船辐射噪声的主要根源[1].研究齿轮箱的振动时,除了要了解系统的激励因素外,还要知道齿轮箱的固有振动特性[2].由于振动监测分析法具有诊断速度快、准确率高和能够实现在线诊断等特点,所以它是对齿轮箱进行故障诊断最有效、最常用的方法.其中试验是振动监测分析法的一个重要的途径,通常的试验包括模态试验和航行振动试验[3].模态测试是在静态、无任何运行影响的条件下进行的,可以得到齿轮箱的固有特性.振动烈度是衡量齿轮箱在实际运行过程中振动强弱的指标.振动加速度则反映了齿轮箱的振动传递特性.作者在对某型齿轮箱的模态、振动烈度和振动加速度进行实际测试的基础上,详细分析了测试的结果.由于该齿轮箱体积庞大、结构复杂,且已经安装在舰艇上,导致测试中存在测试点数目多、测试环境限制条件多等不利因素,对于此类大型齿轮箱尚无振动测试的全面资料,所以此次测试意义重大,为该型齿轮箱的保养和维修提供了第一手资料.1 齿轮箱模态测试和分析对齿轮箱进行模态分析或实验模态分析为其动态特性、结构设计和性能评估提供了一个强有力的 第16卷 第6期 2004年12月 海军工程大学学报 JOURNAL OF NAVAL UN IV ERSIT Y OF EN GIN EERIN G Vol.16 No.6 Dec.2004 Ξ收稿日期:2004206208;修订日期:2004207212作者简介:程广利(19762),男,硕士生.工具,可靠的实验结果往往作为产品性能评估的有效标准[4].根据模态测试的结果可进行模态参数识别,其主要任务是从测试所得的数据中确定振动系统的模态参数,其中包括模态固有频率、模态阻尼比和振型等.同时在实际工作中还可利用模态参数等结果进行故障判别,使其日益成为一种有效的故障诊断和安全检测方法.1.1 模态试验理论试验模态测试的基本原理是将齿轮箱箱体离散化,箱体的振动可以假设为具有n 自由度的线弹性振动系统,其振动微分方程表示为[5]:M x ・・(t )+C x ・(t )+K x (t )=P (t )(1)式中:M 、C 、K 分别为系统的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵,各为n ×n 阶的实对称矩阵;x (t )、x・(t )、x ・・(t )分别为系统位移、速度和加速度响应列向量,各为n 阶;P (t )为n 阶激振力列阵.将(1)式两边分别作傅立叶变换,令x (t )=X e j ωt 可得到X (ω)=H (ω)P (t )(2)式中:H (ω)为位移频向函数矩阵.当在i 坐标激振,j 坐标测量的频率响应函数为:H ji (ω)=∑nr =1φjr φirω2M r +jωC r +K r (3)但在实际测试中,一般通过功率谱密度来求得系统的频率响应函数如下式[6]:H (ω)=G PX (ω)G PP (ω)(4)式中:G PX (ω)、G PP (ω)分别为输入输出互功率谱密度和自功率谱密度.采用互谱分析多次平均后可减少噪声,利于模态识别. 图1 模态测试分析系统框图1.2 测试方案本次测试采用锤击模态测试方法,即单点敲击单点测响应,固定敲击点移动响应点的测试方法.要求力锤敲击时没有连击,用力大小均匀且测试对象响应适中,每点平均锤击4次,信号大小满足信噪比.选择敲击点要避开节点、接近区域几何中心等因素.为了避免因响应点选择不当可能造成的模态泄漏,响应点应选择在非对称轴线(或对称平面上),并经多次初步反复测试后确定.该齿轮箱采用减振橡胶器弹性隔振方式,所以测试中采用原装支承方式.系统的采用频率分别采用2000Hz 和5000Hz.模态测试分析系统框图如图1所示.1.3 测点布置 为了对齿轮箱的模态进行测试,首先对齿轮箱进行结构分析和几何尺寸测绘,并对其进行初步有限元计算和固有频率分布范围估计.预估结果表明由上下箱体组成的齿轮箱的上箱体各阶模态较为密集,所以在上箱体布置了416个测点,下箱体布置了96个测点,共计512个测点.布点原则是保证可以激发出齿轮箱体的各阶模态,对于轴承座等重要部位以及能够引发较大噪声的部位多布点.在箱体上标出各测点的位置,并逐一进行编号.舰艏端轴侧测点布置图(前端面和左立面)如图2所示.・48・海 军 工 程 大 学 学 报 第16卷 图2舰艏端轴侧测点布置图(前端面和左立面)1.4 数据处理和分析用U TEK 系统中通过U TEKSS 数据采集处理与分析软件包对所采集的数据进行处理,建立该齿轮箱工程数据.向U TEK 系统U TEKMA 结构模态分析软件包中输入各测点坐标,连线使之形成模态几何网格.模态分析计算过程中,采用实模态分析法.根据固有频率的密集程度,选择适当带宽,进行初始估计,然后进行整体曲线拟合,求出频响函数,并对模态振型进行综合化处理,即对测量方向、约束方程和模态振型按模态质量归一化处理.通过上面的数据处理后,可以获得如表1所示的1100Hz 以内前18阶模态的模态参数.表1 1100H z 以内有前18阶模态的模态参数模态阶数频率/Hz阻尼比/%11325.421712.332185.442413.052905.463584.673925.484704.595372.7模态阶数频率/Hz阻尼比/%106093.6116753.1127732.7138132.7148893.6158991.9169423.6179692.71810042.3 从分析得到的振型图来看,1阶振型大体沿轴向摆动;2阶振型情况不定;3阶振型大体沿横向摆动;4阶振型大体绕垂向扭转,其它振型皆是上述振型的复合运动.从振型动画图3(a )和(b )来看,齿轮箱上箱体的振动远比下箱体的振动大,这与预估的结果是一致的.轴承座位于上箱体,所以上箱体的大幅度振动使得轴承座的振动也比较大,这就使得齿轮在运转过程中的对中受到影响,进而敲击齿面引发振动与噪声,这也是齿轮箱产生振动与噪声的一个重要根源,在对齿轮箱进行振动控制时要对其进行相应的处理.・58・ 第6期 程广利等:齿轮箱振动测试与分析 图3 振型动画图2 齿轮箱振动烈度测试和分析振动烈度是指在机组测点上测得的3个正交方向上振动速度有效值的向量和的模.它是衡量机组振动强弱的指标,可以用来评价隔振后机组振动是否满足规定的要求,实际上它反映的是测点上机组振动能量的大小[1].图4 某型舰主汽轮机及减速齿轮箱测点布置示意图本次测试仪器采用B &K2513测振仪.测试环境为3级海况以下、直线航行,非航行必须启动设备处于关闭状态,齿轮箱处于正常、稳定工作状态.测试工况依次分别为双车进四、主轴转速为150r/min ;双车进三、主轴转速为105r/min ;单车进三、主轴转速为105r/min ;单车进四、主轴转速为150r/min.分别在机脚、轴承盖、齿轮箱顶部等能反映齿轮箱振动全貌的位置处布置10个测点,对其进行逐一编号,要求各测点无明显局部振动,测点布置如图4所示(图中左为主汽轮机,中间为轴承座,右为齿轮箱).测试分析频率范围为10Hz 到1000Hz.通过计算得出该齿轮箱测试各工况下的振动烈度依次是1.18mm/s ,1.21mm/s ,0.60mm/s ,1.16mm/s ,按照G B11347-89《大型旋转机械振动烈度现场测量与评定》考察,该齿轮箱振级评定为A 级,机器处于良好工作状态.工况为单车进三、主汽轮机转速105r/min 的各点各方向的振动速度如表2所示.表2 工况为单车进三、主汽轮机转速105r/min 的各点各方向的振动速度测点号垂向振动速度V 垂/mm ・s -1纵向振动速度V 轴/mm ・s -1横向振动速度V 横/mm ・s -110.350.300.3520.450.400.4030.350.55-40.300.500.2650.300.260.1860.180.260.2270.300.28-80.700.40-90.350.400.30100.50-0.35测点数目N i1097各向振动速度平均值∑V iN i0.380.370.29 注:表中“-”表示由于机械结构原因,该点此方向上不能测量到振动速度.・68・海 军 工 程 大 学 学 报 第16卷 按照H JB 38.75-90《常规动力潜艇系泊、航行试验规程———机组振动》评定,该设备属于第四类,振级评定为A 级,机器处于良好工作状态.对各测点测试结果进行比较后,发现振动烈度较大的点大都集中在轴承座附近.3 齿轮箱加速度测试和分析齿轮箱是形成水噪声主要来源之一,极大地影响了舰船的隐蔽性,所以要实测齿轮箱机脚的振动能量大小和隔振效果.通常通过测量齿轮箱1/3倍频程加速度振级来衡量齿轮箱机脚的振动能量大小,通过测量齿轮箱的单层隔振装置加速度振级落差对其隔振效果进行评估.振级落差是指被隔振设备振动响应有效值与对应基础响应有效值之比的常用对数的20倍[1].测试环境和测试工况同振动烈度测试.测试仪器包括丹麦B &K4371加速度传感器、B &K 2635电荷放大器、美国DP104动态信号采集及分析系统.在机组机脚四周靠近隔振器安装点处选取5个测点(称为上测点),对应每个机脚测点选取舰体安装基座测点(称为下测点).参照标准为G JB763.4-89《舰船设备结构振动加速度测量方法》和G JB763.2-89《舰船噪声限值和测量方法———舰船设备结构振动加速度验收限值》.频率范围为10Hz 到10000Hz.3.1 齿轮箱1/3倍频程加速度振级测试结果和分析根据G JB763.2-89可知齿轮箱属第三类设备,结构振动加速度验收限值为105μm/s 2.从各工况上测点结构振动加速度1/3倍频程谱图可知,在400Hz 以下的低频段各工况绝大多数上测点结构振动加速度1/3倍频程中心频率的加速度振级在验收限值以内.工况为单车进三、主轴转速为105r/min 时5号测点加速度振级实际测量值与限值比较如图5所示.图5 单车进三、主轴转速为105r/min 时5号测点加速度振级实际测量值与限值的比较图3.2 齿轮箱的单层隔振装置加速度振级落差测试结果和分析在各工况下齿轮箱单层隔振装置隔振效果(振级落差)依次为19.3dB ,13.4dB ,17.6dB ,17.0dB ,参照标准可知齿轮箱处于正常工作状态.4 结 论(1)从模态实验分析的结果看,该型齿轮箱的频率比较密集,这与其复杂结构是相对应的;通过比较测得的固有频率来看,其固有频率都不在传动系统的共振区;振动烈度测试结果表明该齿轮箱处于良好工作状态;齿轮箱1/3倍频程加速度振级测试结果表明该齿轮箱机脚的振动符合标准;齿轮箱的单层隔振装置加速度振级落差的测试结果表明对该齿轮箱的减振达到了预期的效果.这些结果充分说明该齿轮箱的设计较为合理,齿轮箱使用正常.(2)本次实验测试结果对于提高该型齿轮箱的可靠性和维修性起着重要作用,对其日常保养、状态检测有着重要的现实意义.・78・ 第6期 程广利等:齿轮箱振动测试与分析 (3)运用模态分析法得到的齿轮箱的动态特性具有其局限性,因为它仅适合于低中频段,而在高频段因模态叠加无法分辨,实际上高频振动对于分析齿轮箱的振动机理和隔振有着重要意义,所以应结合其它方法如能量分析法等对其高频动态特性进行更为精确的分析.(4)测试中环境噪声对测试影响应在分析中予以充分考虑,才能使测试结果更加准确.参考文献:[1] 朱石坚,何 琳.船舶机械振动控制[M ].北京:国防工业出版社,2003.[2] 吴新跃,朱石坚.人字形齿轮传动的振动理论分析模型[J ].海军工程大学学报,2001,13(5):13-19.[3] 金咸定.船舶结构动力学的进展与信息化[J ].振动与冲击,2002,21(4):1-6.[4] 曹树谦,张文德,萧龙翔.振动结构模态分析———理论、实验与应用[M ].天津:天津大学出版社,2002.[5] 傅志方,华宏生.模态分析理论与应用[M ].上海.上海交通大学出版社,2000.[6] 卢文祥,杜润生.机械工程测试・信息・信号分析[M ].武汉:华中科技大学出版社,2003.(上接第40页)表2 基本层厚度固定计算阻尼层厚度条件 算例内容 结 果(a )梁1基本层厚度0.03m ;梁2基本层厚度0.01m 梁1阻尼层厚度0.00001m ;梁2阻尼层厚度0.0515m (b )梁1基本层厚度0.01m ;梁2基本层厚度0.03m梁1阻尼层厚度0.044m ;梁2阻尼层厚度0.00001m (2)将基本层厚度和阻尼层厚度都设定设计变量设结构基本层最小厚度大于0.005m ,阻尼层最小厚度大于0.00001m.优化计算得数值:梁1基本层厚度0.025m ,梁1阻尼层厚度0.00001m ,梁2基本层厚度0.005m ,梁2阻尼层厚度0.028m.尽管梁1阻尼层厚度值和梁2的基本层厚度值都取边界值,但仍可以看出趋势:增大梁1基本层厚度和增加梁2阻尼层厚度有利于减小梁2的振动能量.通过(13)和(17)式,可见增大梁1基本层厚度能够很快减小结构导纳实部G ,所以减小力对梁1的输入功率,η12也略有减小,而此时n 1<n 2,所以应增大η2,由(11)式分析出有利于减小梁2的能量.以上只是对简单的2结构系统进行分析,随着结构复杂度的增大,结构参数的寻优过程是在优化算法中完成的.由于统计能量法具有阻尼灵敏度分析功能,其合理性是不言而喻的.3 结 论由统计能量法计算得出的结构频段平均能量值具有很好的鲁棒性,适于优化程序.文中建立了统计能量法的通用优化模型,并对一个由2根梁构成的模型进行了优化设计.计算结果表明该模型具有阻尼布置寻优和结构优化设计功能.该优化模型可用于复杂系统的优化设计中.参考文献:[1] 姚德源,王其政.统计能量分析及其应用[M ].北京:北京理工大学,1995.[2] 文功启.高速船结构噪声传播及其阻尼被动控制的研究[D ].武汉:武汉理工大学,2002.[3] 吴玉恒.噪声与振动控制设备选用手册[M ].北京:机械工业出版社,1988.・88・海 军 工 程 大 学 学 报 第16卷 。
振动检测分析基本概念知识
10/07/1998 1:32:32
14/08/1998 1:23:53
11/09/1998 1:25:20
mm/s
rms
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
Velocity
其意义是…..?
如何用于评价机器状态
振动的标准 IRD.Machanalysis 通用旋转机械 振动位移和速度 标准
如何用于评价机器状态
10 Hz = 600 RPM
FFT
10 Hz
一个更复杂的频谱
Rub
Imbalance
FFT
10 Hz
80 Hz
600 CPM
4,800 CPM
使用特殊的计算方法指示在频谱中的位置 – 叫做 “激励频率”.
激励频率
分辨率 高分辨率 低分辨率
加窗
记录振动信号 段. 段的边缘必须平滑，避免 频谱泄漏.
工厂维修的作用
事后维修
也叫“故障维修” 常见的方式 (即使在今天) 可接受的运行成本
二次损害 (10X$) 高停产时间 高备件库存 安全考虑
预防维修
在故障前维修 (也叫 “计划维修”, “历史维修”, “基于日期维修”) 今天大部分工厂中常用的维修方式 假定所有机器到时失效 在失效前进行维修 停机 但是，机器什么时候失效?
缺点 机器仍然早期失效 完全良好的机器被 “维修” 停机大修常引入问题 不必要的停机时间
预防维修
预测维修
“如果机器没有问题, 不要维修!” (也叫 “基于状态的维修”) 预测机器什么时候将失效 安排在最方便的时候修理 判断 “危险” 进行 “状态监测” 确定健康状态 预测失效 合理行动 优点: 无停机时间 无意外失效 无二次损坏 计划所有维修
多自由度含间隙齿轮系统的非线性动力学特性研究
多自由度含间隙齿轮系统的非线性动力学特性研究多自由度含间隙齿轮系统的非线性动力学特性研究摘要：近年来，多自由度含间隙齿轮系统的研究成为了一个热点领域。
本文通过建立多自由度含间隙齿轮系统的数学模型，研究了其非线性动力学特性。
通过数值模拟和分析，发现了多自由度齿轮系统中间隙的重要影响，进一步揭示了齿轮系统的振动机理和稳定性。
本文的研究成果对于齿轮系统的设计和控制具有一定的理论和实用价值。
1.引言多自由度含间隙齿轮系统作为一种重要的传动装置，广泛应用于工业和机械领域。
然而，由于其非线性特性，多自由度齿轮系统容易发生振动和共振现象，给系统的工作稳定性和可靠性带来了挑战。
因此，研究多自由度含间隙齿轮系统的非线性动力学特性具有重要的理论意义和应用价值。
2.非线性多自由度齿轮系统的建模为了研究多自由度含间隙齿轮系统的动力学特性，首先建立数学模型是必要的。
本文考虑了齿轮系统的多自由度特性，将其简化为弯曲振动模型。
通过考虑间隙和变形，建立了包含多自由度的非线性动力学方程。
3.齿轮系统的非线性动力学特性通过对得到的非线性动力学方程进行数值模拟和分析，可以得到多自由度含间隙齿轮系统的动力学特性。
研究发现，齿轮系统的振动频率和振幅随着参数的变化呈现出复杂的非线性行为。
特别是在共振点附近，系统的振动幅值可能会急剧增大，导致系统的不稳定。
此外，齿轮之间的间隙也会对系统的振动特性产生重要影响。
4.齿轮系统的稳定性分析为了进一步分析多自由度含间隙齿轮系统的稳定性，本文引入了Poincaré映射方法。
通过采样系统在一个周期内的振动信号，得到Poincaré映射，并通过分析映射的固定点和周期对系统的稳定性进行判断。
研究发现，齿轮系统的稳定性与系统的参数、初始条件以及间隙紧密相关，其稳定性具有一定的不确定性。
5.实验验证为了验证理论分析结果的准确性，本文进行了实验验证。
通过制作多自由度含间隙齿轮系统的实验样本，并进行力学测试，得到了系统的振动幅值和变形情况。
齿轮径向跳动测量实验报告
齿轮径向跳动测量实验报告一、实验目的本实验的主要目的是掌握齿轮径向跳动测量方法，了解齿轮在运动中的变形情况，并通过实验数据分析其原因。
二、实验原理齿轮径向跳动是指齿轮在旋转过程中，齿顶和齿谷之间的距离变化。
这种变化会导致齿轮的变形和振动。
为了测量齿轮径向跳动，可以使用厚度测量仪或激光干涉仪等工具。
三、实验器材与试件1. 高精度激光干涉仪2. 齿轮测试台3. 直角尺、卡尺等测量工具四、实验步骤1. 将待测齿轮安装在测试台上，并调整好测试台的位置和方向。
2. 使用直角尺等工具将激光干涉仪安装在测试台上，并根据需要进行调整。
3. 打开激光干涉仪，并进行预热和校准。
4. 将激光束对准待测齿轮表面，开始进行测量。
5. 根据测量结果，分析齿轮径向跳动的原因，并进行记录和整理。
五、实验结果与分析通过实验测量，我们得到了待测齿轮的径向跳动数据。
根据这些数据，我们可以分析出齿轮在运动中产生径向跳动的原因。
首先，齿轮材料的质量和加工精度对径向跳动有很大影响。
如果材料质量不好或者加工精度不高，就容易导致齿轮表面出现凸起或凹陷，从而产生径向跳动。
其次，齿轮在运动过程中受到的载荷也会影响径向跳动。
如果载荷不均匀或者过大，就会导致齿轮表面变形和振动，从而产生径向跳动。
最后，安装和调整不当也会导致齿轮径向跳动。
如果测试台位置或方向不正确，或者激光干涉仪安装不稳定等问题都可能导致测试结果不准确。
六、实验结论通过本次实验，我们掌握了齿轮径向跳动测量方法，并且了解了齿轮在运动中产生变形和振动的原因。
同时，在实验过程中我们也发现了一些问题，例如测试台位置和方向的调整、激光干涉仪的安装等，这些问题都需要我们在以后的实验中加以注意和改善。