齿轮裂纹早期诊断方法研究
基于边频带分析的齿轮故障诊断
虑多种故障类型的耦合影响，以更准确地诊断故障。
02
不同运行状态下的耦合
齿轮在不同的运行状态下，如高速、低速、负载等状态下，其边频带信
号的特性也会有所不同，需要考虑不同运行状态下的耦合影响。
03
多种噪声的耦合
边频带信号中可能存在多种噪声，如机械振动、电磁干扰、环境噪声等
，需要考虑多种噪声的耦合影响，以更准确地提取故障特征。
更换磨损的齿轮，并对船用 发动机进行重新调整和润滑
，降低振动和噪声。
05
基于边频带分析的齿轮故障诊断 未来研究方向及展望
提高诊断精度与可靠性
基于深度学习的方法
利用卷积神经网络（CNN）或循环神经网络（RNN）等 深度学习算法，对边频带信号进行自动特征提取和分类， 提高故障诊断的精度和可靠性。
迁移学习
边频带分析
利用相关软件对数据进行边频带分析 ，提取特征频率分量。
故障特征提取
根据分析结果，提取出能够反映齿轮 故障的特征参数。
故障诊断
基于提取的特征参数，利用分类器对 齿轮故障进行诊断。
04
基于边频带分析的齿轮故障诊断 实际应用案例
案例一：某变速箱齿轮故障诊断
背景介绍
边频带分析
某变速箱在运行过程中出现异常振动和噪 声，需要进行故障诊断。
非接触式检测
无需接触设备，降低操作难度和风险。
02
基于边频带分析的齿轮故障诊断 方法
基于边频带分析的信号采集
确定采集信号的来源
针对齿轮的不同部位，如齿轮表面、齿啮合部位等，采集能够 反映其运行状态的特征信号。
选择合适的传感器
根据采集信号的来源和特征，选择适当的传感器，如加速度传感器 、速度传感器等，以获取准确的信号。
基于边频带分析的齿轮故障诊断研究
由于接触和摩擦的作用，使齿轮表面材料逐渐 损失。
3
齿轮胶合
在高载荷、高速度条件下，齿轮表面材料粘在 一起，形成胶合现象。
齿轮故障特征提取方法
时域特征提取
01
通过时域波形图、均方根值、峰值等参数反映齿轮故障特征。
频域特征提取
02
通过频谱图分析齿轮故障特征频率，判断故障类型和损伤程度
。
时频域特征提取
对比基于边频带分析和传统频谱分析的故障诊断结果，发现 基于边频带分析的方法具有更高的诊断准确性和灵敏度。
误差分析
在实验过程中可能存在仪器误差、信号采集误差和计算误差 等因素，这些误差可能会对实验结果产生影响。通过对实验 数据进行误差分析，可以有效地减小误差对实验结果的影响 ，提高实验的可靠性。
05
THANK YOU.
03
利用小波变换、经验模态分解等方法提取非平稳信号的特征。
齿轮故障特征数据库的建立
数据收集
通过实验和实际运行收集各种类型、不同损伤程 度的齿轮故障数据。
数据处理
对收集到的数据进行清洗、预处理和特征提取， 得到可用于分析的特征参数。
数据库构建
利用数据库软件将这些特征参数存储和管理起来 ，方便查询和使用。
意义
基于边频带分析的齿轮故障诊断方法能够准确地识别出齿轮 故障，对于及时发现并排除故障，减少工业生产中的停机时 间和经济损失具有重要的意义。
研究现状与发展
研究现状
目前，基于边频带分析的齿轮故障诊断方 法已经得到了广泛的应用和研究。国内外 研究者针对该方法进行了深入的研究和探 讨，提出了各种不同的边频带提取和分类 算法，并对其性能进行了比较和分析。同 时，在实验和现场应用方面也取得了一定 的进展。
减速机齿轮开裂的失效分析
减速机齿轮开裂的失效分析摘要：为了对减速机齿轮的开裂原因进行研究并提出相应的改进措施，利用体式显微镜、扫描电镜、直读光谱仪和金相显微镜研究了齿轮的裂纹形貌、化学成分和微观组织。
结果表明:齿轮的化学成分和硬度符合技术要求。
齿轮的有效硬化层深度超过了技术要求，这会导致芯部受到较大的拉应力，是导致开裂的第1个原因。
裂纹源位于断口芯部，并且有较多的O、Al、Ca、Na等元素组成的非金属夹杂物，这些夹杂物硬度较高，容易割裂材料的基体，受到外力时容易产生应力集中形成裂纹源，是导致开裂的第2个原因。
针对上述开裂原因制定相关的改进措施，首先是不允许拼炉混装，其次是减少材料中的夹杂物。
通过上述工艺改进，彻底解决了齿轮的早期开裂问题。
0前言减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮(或蜗杆、齿轮-蜗杆)传动所组成的独立部件，一般在原动机和工作机之间起匹配转速和传递转矩的作用，在冶金、有色、煤炭、建材、工程机械及石化等行业有极为广泛的应用[1]。
某减速机在装配后试运行时发生异响，打开减速机壳体发现其锥齿轮小端部位出现了掉块，其二维平面见图1所示，减速器齿轮长302mm，模数11，大端模数10.68，速比3.545，在装配后试车15min后发现齿轮出现碎裂，其服役环境是在有润滑油的封闭箱体内，最高转速为1850r/min，输出扭矩12000N·m，这种齿轮的早期失效会导致减速机不能正常服役，从而延长了交货期限。
生产单位决定对本批次总共27台减速机齿轮的风险进行评估，对开裂的齿轮进行了失效分析以便于采取相应的针对性措施。
图1失效齿轮零件图的二维平面图1失效背景齿轮机加工流程为:下料→锻造→调质→粗车(各个表面至3.2μm)→半精车(各个表面)→滚齿→倒角→渗碳→车螺纹部位渗碳层→淬火+低温回火→磨齿(内孔、端面)→清洗→强化喷丸→清洗→成品检查入库。
其锻造温度为1200℃，调质工艺为880℃×2h油冷淬火+530℃×2.5h高温回火，半精车∅43mm、∅57mm、∅65mm、∅70mm、∅174mm、∅34.5mm，渗碳淬火工艺为920℃×6h渗碳+830℃×2h油冷淬火+200℃×3h低温回火，磨齿成形精度至0.8μm，喷丸覆盖率120%。
齿轮传动系统的故障诊断方法研究论文
齿轮传动系统的故障诊断方法研究论文齿轮传动系统的故障诊断方法研究内容提要: 在机械设备运转过程中,齿轮传动系统通过主、从动齿轮的相互啮合传递运动和能量,这个过程将产生一定形式的机械振动。
而诸如磨损、点蚀、制造误差、装配误差等齿轮和齿轮传动系统的各种缺陷和故障必然引起机械振动状态(或信号)发生变化。
因此,在齿轮传动系统的振动信号中,蕴涵有它的健康状态 (故障与无故障)信息,监测和分析振动信号自然就可以诊断齿轮和齿轮传动系统的故障。
关键词: 齿轮故障;故障诊断;振动;裂纹目录引言 1第一章影响齿轮产生振动的因素 21.1 振动的产生 21.2 振动的故障 2第二章齿轮裂纹故障诊断 42.1 裂纹产生的原因 42.2齿轮裂纹分类、特征、原因及预防措施42.2.1淬火裂纹 42.2.2磨削裂纹 42.2.3疲劳裂纹 52.2.4轮缘和幅板裂纹 6第三章齿轮故障诊断方法与技术展望73.1 齿轮故障诊断的方法73.1.1 时域法73.1.2 频域法73.1.3 倒频谱分析83.1.4 包络分析83.1.5 小波分析方法83.2 齿轮故障诊断技术的展望9结论10致谢11参考文献12引言随着科学技术的不断进步,机械设备向着高性能、高效率、高自动化和高可靠性的方向发展。
齿轮由于具有传动比固定、传动转矩大、结构紧凑等优点,是改变转速和传递动力的最常用的传动部件,是机械设备的一个重要组成部分,也是易于故障发生的一个部件,其运行状态对整机的工作性能有很大的影响。
在机械设备运转过程中,齿轮传动系统通过主、从动齿轮的相互啮合传递运动和能量,这个过程将产生一定形式的机械振动。
而诸如磨损、点蚀、制造误差、装配误差等齿轮和齿轮传动系统的各种缺陷和故障必然引起机械振动状态(或信号)发生变化。
因此,在齿轮传动系统的振动信号中,蕴涵有它的健康状态(故障与无故障)信息,监测和分析振动信号自然就可以诊断齿轮和齿轮传动系统的故障。
第一章影响齿轮产生振动的因素1.1 振动的产生在齿轮的传动啮合过程中,影响齿轮产生振动的原因很多,有大周期的误差也有小周期的误差。
齿轮传动系统齿根裂纹早期故障识别
重型机械
・31・
齿轮传动系统齿根裂纹早期故障识别
李环宇，刘杰
(沈阳工业大学机械工程学院，辽宁沈阳110870)
摘要：建立齿轮系统动力学模型，分析不同深度的齿根裂纹齿轮系统的振动响应和裂纹的故障 特征，采用经验模式分解EMD(Empirical Mode Decomposition)方法与频域分析对齿轮早期裂纹故障实 验中振动加速度传感器获取的齿轮箱振动信号进行分析。用EMD方法分别将0 mm、2 mm、4 mm的 齿轮齿根裂纹故障信号分解为本征模式IMF( intrinsic mode function),对各IMF分量进行频域分析并与 仿真信号对比。结果表明：仿真结果可清晰得到齿轮早期裂纹故障的特征频率，通过频谱分析，齿轮 裂纹故障其对啮合频率的幅值影响不大，但随裂纹深度增加，啮合频率及其倍频附近的边频带幅值增 加；与实验信号进行对比，现象均符合裂纹故障特征。由此可以看出EMD方法可以有效的实现齿轮 裂纹早期故障的识别。
因此要求具有极高的传动精度，而齿轮在长期运 行后，综合环境作用下齿轮将可能会发生点蚀、 剥落、裂纹、磨损和断齿等故障。据统计，疲劳 破坏是引起齿轮传动系统故障的最主要因素，所 以研究齿根裂纹对齿轮传动的影响尤为重要，唐 进元等011研究了齿轮裂纹参数对啮合刚度的影 响，Chari等021通过解析法，建立了两种裂纹参 数下的单对齿轮啮合模型， 分析了裂纹参数对齿 轮啮合刚度的影响。Xiao031进行参数化编程，模 拟了三维齿轮齿根的裂纹扩展。以上成果展示了
关键词：EMD；故障分析；齿轮；齿根裂纹；IMF 中图分类号：TH132 文献标识码：A 文章编号：1001 -196X(2019)04 -0031 -07
Early fault iOeetification of tooth root crack in gear transmission system
齿轮故障诊断技术
时域同步平均法
齿轮在几种状态下的时域平均信号 （a）正常齿轮 （b）齿轮安装对中不良 （c）齿面严重磨损 （d）齿面局部剥落或断齿
5.2细化谱分析法
齿轮的振动频谱图包含着丰富的信息，不同的齿轮 故障具有不同的振动特征，其相应的谱线也会发生特 定的变化。 由于齿轮故障在频谱图上反映出的边频带比较多 ，因此进行频谱分析时必须有足够的频率分辨率。当 边频带的间隔（故障频率）小于分辨率时，就分析不 出齿轮的故障，此时可采用频率细化分析技术提高分 辨率。
旋转一周，故障点产生一次冲击）； 0 将上式展开可得：
x(t ) A sin( 2f m t 0 )
——初相角。
AB AB sin[ 2 ( f m f r )t 0 ] sin[ 2 ( f m f r )t 0 ] 2 2
（a）载波信号 （b）调制信号 （c）幅值调制后的信号
（1）局部性缺陷：发生断齿或大的剥落等，当啮合点进入到缺 陷处，齿轮就产生一个冲击脉冲。由于脉冲信号可以分解为许多 正弦分量之和，因此在频谱上形成以啮合频率为中心的一系列边 频。其特点是边频数量较多，幅值较低，分布比较均匀平坦。
(2) 均布缺陷 是指比较均匀分布的缺陷，它相当于时域包络线较宽 的脉冲。因此，它在频域中表现为在啮合频率两边产生了 一簇幅值较高、起伏较大、分布较窄的边频带。
5.1时域同步平均分析法
信号同步平均的原理 是按齿轮每转一周按脉冲 的周期间隔截取信号，然 后进行分段叠加处理，以 消除随机信号和其它非周 期信号的干扰影响。 这 种方法可以有效降低其他 部件和振动源对于信号的 影响，提高信噪比。
在测取齿轮振动信号的同时也测取齿轮的转速脉冲信 号，脉冲的间隔时间作为齿轮每转的时标。用该脉冲信号 去触发A/D转换器工作，从而保证齿轮按旋转周期截取信 号，并且每段信号的起始点对应于齿轮的某一角位置。然 后再把每段信号进行平均处理和光滑化滤波，最后得到的 有效信号中仅保留了周期成分，其它噪声将被逐渐除去。
机械故障诊断之齿轮故障小议
机械故障诊断之齿轮故障小议
近年来，随着工业化的不断发展，机械设备日趋复杂，齿轮作为其中的重要组成部分，承担着重要的传动作用。
然而，在实际应用中，齿轮故障也时有发生，严重影响了机械的正常运转。
因此，齿轮故障诊断也成为了机械维护保养的重要内容之一。
齿轮故障通常有以下几种类型：齿面断裂、齿面疲劳、齿根断裂、磨损、撕裂、过热变形等。
其中，齿面断裂、齿面疲劳、齿根断裂等属于大面积损坏，较容易发现。
而磨损、撕裂、过热变形等则属于局部损坏，需要仔细观察和判断。
齿轮故障的诊断，首先需要通过现场观察和听觉判断进行初期确认。
观察齿轮表面是否有裂纹、变形、颜色变化等现象，通过听声音来判断齿轮是否有异响、摩擦声等。
接下来，可以采用检测仪器进行更加精准的诊断。
比如，振动检测仪可以通过检测齿轮工作时的振动状况来判断齿轮是否有异常；热成像仪可以通过检测齿轮工作时的温度分布情况来判断齿轮是否存在过热问题等等。
对于不同类型的齿轮故障，也有相应的解决方案。
齿面断裂、齿面疲劳、齿根断裂等需要更换齿轮或修补齿面、齿根等；磨损、撕裂等需要定期更换润滑油，并进行维护保养；过热变形等需要通过降低齿轮运转温度、加强润滑等方式来解决。
总之，齿轮故障诊断是机械维护保养中的重要环节，正确高效地诊断齿轮故障有助于及时解决机械故障，提高机械设备的使用寿命和安全性。
同时，也需要注意齿轮的维护保养，加强润滑、定期更换油脂等等，尽量减少齿轮故障的发生。
齿轮断裂分析报告
齿轮断裂分析报告1. 背景介绍齿轮是一种常见的传动元件，用于实现机械系统的动力传递。
然而，在使用过程中，齿轮断裂的问题经常发生，给机械系统的可靠性和安全性带来了严重影响。
因此，对齿轮断裂的分析和原因的确定具有重要意义。
本报告旨在对某一齿轮断裂事件进行分析，找出断裂的原因，并给出相应的解决方案，以提高齿轮的可靠性和寿命。
2. 断裂现象描述某齿轮在正常工作条件下突然发生断裂，其断裂面呈典型的疲劳断裂形态。
齿轮断裂后，断口面呈现出光洁的疲劳裂纹。
经过初步观察，断裂的位置位于齿轮齿面附近，断裂面呈现出明显的齿形状。
3. 分析方法为了确定齿轮断裂的原因，我们采用以下分析方法：•疲劳断裂分析•材料性能测试•断裂面观察•齿轮设计与制造参数分析4. 分析结果4.1 疲劳断裂分析通过对齿轮断裂的疲劳裂纹进行观察和分析，我们可以确定齿轮断裂是由于长期疲劳加载引起的。
疲劳裂纹的形成是由于齿轮在工作过程中受到交变载荷作用，导致应力集中，进一步引发裂纹的产生和扩展。
4.2 材料性能测试对齿轮材料进行性能测试，包括硬度、韧性和强度等方面的指标。
通过测试结果的分析，发现齿轮材料的硬度指标较低，韧性指标较高，而强度指标处于合理范围内。
这说明齿轮材料的选材相对合理，但存在着材料强度不足的问题。
4.3 断裂面观察通过对齿轮断裂面的观察，发现断口面呈现典型的齿形状。
这说明齿轮断裂是由于齿轮齿面的弯曲应力和接触疲劳造成的。
进一步观察发现，断裂面上存在着一些磨损和腐蚀痕迹，这表明齿轮在工作中可能遭受了外界腐蚀和磨损的影响，使得齿面损伤加剧。
4.4 齿轮设计与制造参数分析通过对齿轮的设计与制造参数进行分析，发现齿轮的齿形参数设计较为合理，但存在着切向齿厚较小的问题，这会导致齿轮在工作中承受更大的应力集中。
此外，制造过程中可能存在着一些缺陷，如焊接接合不良、热处理工艺不合理等，这些因素都可能影响齿轮的强度和可靠性。
5. 解决方案基于以上的分析结果，我们提出以下解决方案以提高齿轮的可靠性和寿命：1.优化材料选用，选择具有更高强度和疲劳寿命的材料制造齿轮。
基于循环平稳解调的齿轮裂纹早期故障诊断研究
传统 的基于 解调 和包络 的方 法需要 通过 窄带 滤波 提
取共 振 响应 ， 如何 有 效地 选 择共 振 频 带进 行 分 析 但 将直 接影 响故 障识 别 的效果 ［ 。 ６ ］ 根据 齿 轮在 发 生 局部 故 障 时 ， 现 出 调制 信 号 表
式 中 函数 ｎ （） ｂ （） 别 为 在第 ｍ 阶谐 频 时 ￡和 ￡分 的幅值 和相位 调制 函数 ， 达式 为 表
收稿 日期 ： ０ ７ ０ — ３ 修 订 日期 ： ０ ８ ０ — ４ ２０ —９０ ； ２０ —２２ 基金项 目： 国家 自然 科 学 基 金 资助 项 目 （０ ０ ０ ） 北京 工业 大 学 校 青 基 金 （７ Ｏ Ｏ ｌＯ ７ ２ ５７ ５ ０ ， ９Ｏ １ ｌ ２Ｏ Ｏ ）
维普资讯
（ ） ２
对轴 承 的局 部 缺 陷故 障诊 断 ， 于 解调 和 包 络 基
的诊 断 方法 被证 实 是有 效 的 ， 文献 ［ ～ ５ 对 该 方法 ３ ］ 作 了详尽 的论述 。 然而 ， 断旋 转 机械 中的齿 轮局 部 诊 缺 陷如 裂纹 故 障 时 ，一 方 面 ， 由于 噪声 能 量 及 啮合 振动 能量大 ， 期 裂纹 信 号难 于提 取［ 。另一 方 面 ， 早 ２ ］
波 的 阶调制 的调 幅系 数和 调相 系 数 ； ｍ一０ １ … ， ，，
；２ ０， … ， 。 ，— １， Ⅳ
当齿轮 存 在裂 纹 等 局部 故 障 时 ， 会产 生 冲击 脉
１ 裂 纹齿 轮 振 动 信 号 模 型
理 想的正 常齿 轮振 动信 号主要 是 由齿 轮 啮合基
冲， 齿轮的啮合振动信 号会 受 到能量较低 的瞬时脉 冲 的影 响。 主要 体现在两个方 面 ： 一方 面 ， 冲击会产生 附 加的 幅值调制 和相 位调制 的影响 ； 另一方面 冲击会产
检测与诊断齿轮裂纹故障的一种方法
度 值作 为特 征 参 数 ， 利 用 时 域 分 析 法 来 处 理 对 信 号 加 以降噪 处 理 之 后 的特 征 数 值 ； 最 后 利 用 序 贯
概 率 比检验 算 法 来 分 析 齿 轮 裂 纹 的故 障． 实 验 研
实 时性 不佳 ； 文 献［ ３ ］ 在粒 子 滤 波 方法 中引 入 径 向
０ 引 言
齿 轮 的作用 主要 体 现 在齿 轮箱 传递 动力 和连 接 的过 程 中 ， 齿 轮 箱 的 故 障诊 断 是 对 其 中 的 零 部
算 法 比传统 抽 样 检 测 所 需 要 的样 本 量 更 少 ． 由文
献［ ６ — ７ ］ 可 以知 道 在所 有 故 障模 式 中 ， 齿 轮 裂纹 最
与诊断齿轮裂纹故 障的方法 ， 并 采 集 一 种 无 裂 纹 与 另 外 两 种 存 在 差 异 裂 纹 齿 轮 的水 平 方 向振 动信 号 ， 对 该 方 法进行验证． 首先 ， 运用 Ｒ Ｂ Ｆ 网络 优 化 的粒 子 滤 波 程 序 对 原 始 振 动 信 号 进 行 降 噪 预 处 理 ， 将振 动真实值 从 中 提 出； 然后 ， 利 用 时 域 分 析 法 提 取 振 动 真 实 值 的特 征 参 数 （ 峭度值） 序列 ； 最后 ， 将 特 征 值 序 列 输 人 序 贯 概 率 比
易模 拟 ， 因此 选 择 齿 轮 裂 纹 来 进 行 诊 断 分 析 是 可
行 的， 但 是 实 验 中得 到 的信 号 不 仅 包 括 有 用 信 号 同时 还夹 杂着 噪声 等干扰 ， 影 响 了系统 的稳定 性．
基于 参数 序贯 概率 比检 验 的齿 轮裂 纹 故 障诊 断方 法 ， 是 将 每 个 假 设 检 验 数 据 与 设 定 值 进 行 比 较， 具 有 不 预 先 规 定 观 测 样 本 群 数 量 的优 点 ； 因
浅谈齿轮齿面裂纹产生的原因及应对措施
浅谈齿轮齿面裂纹产生的原因及应对措施毛美琴摘㊀要：齿轮齿面裂纹身为齿轮加工期间常见的质量问题，会对齿轮产品质量产生较大影响㊂为了防止齿轮裂缝问题出现，降低其对实际生产方面产生的影响，文章就齿轮齿面裂纹产生原因进行分析，并提出了相应解决措施，希望能对齿轮质量生产带来一定帮助㊂关键词：齿轮；裂纹；原因；检验一㊁前言齿轮传动作为机械传动中的关键方式，优点为：传动速度与功率相对较大，寿命较长，可靠性较高，结构较为紧凑㊂缺点为：制造成本高㊁检测与制造期间离不开专业仪器㊂磨削加工可以提升零件表面粗糙性㊁零件精度㊁加工效果㊂但齿轮磨削期间，常常受到不同因素的影响，在其表面出现裂纹㊂具体而言，主要可以将裂纹分为三种：长条裂纹㊁点状裂纹㊁网状裂纹㊂这里，条状裂纹最为常见，深度一般为０．１ ０．２ｍｍ㊂二㊁裂纹产生的原因引起齿轮裂纹的原因较多，常见的主要分为下面几点：（１）原材料㊂原材料内化学成分会影响热处理质量与材料机械性能，且牌号不同和钢筋热处理工艺也各不相同，若合金元素与实际规定不符，则会使得材料热处理期间出现一定硬度值偏差与开裂等情况㊂此外，原材料内碳含量较高，再加上氧㊁硫㊁磷等杂质含量超过实际标准，锻造期间会有很多气孔与白点出现，这些都可能导致齿轮开裂㊂（２）热处理㊂材料热处理包含预热与终热处理两种，其中预热处理下的基体组织会影响终热效果㊂热处理期间导致齿面开裂的主要因素包括碳化物级别㊁碳势分布及表面碳浓度等㊂若热处理期间表层碳浓度较高，或者出现一定网状形态，势必会引起齿面开裂的情况出现㊂（３）磨削加工㊂齿轮磨削加工期间常常产生较多热量，若这种热量不能第一时间散发，势必会在其表层产生很大的拉应力㊂其中，磨削裂纹不容易被看到，且需要特定工具才能查看到，一般情况下，裂纹形状为龟状，且深度控制在０．１５ｍｍ，站在热处理视角分析，这种裂纹主要是在下面几种环境中出现㊂１）热应力作用：磨齿期间，引起同齿面间有较大摩擦速度，故而会有较大热量在瞬间产生，且在冷却液影响下，磨削部位很快会冷却，加上收缩受阻，如此齿面上面会出现很多拉应力，这是引起磨削裂纹产生的主要原因㊂２）组织应力作用：渗碳淬火及回火期间，渗碳层高温组织为凝聚多项成分的化合物㊂磨削期间，因产生热使得残余奥氏体高温组织转变，随之发生体积效应，然后导致裂纹变向应力出现，这些都是引发磨削裂纹的主要原因㊂３）淬火回火滞后，因回火时间较短，齿轮仍有较大残余应力，此时进入到磨齿环节中，很容易受到残余及磨削应力的影响，导致齿面磨削裂纹出现㊂４）齿削期间，因冷却液没有充分冷却，进刀量很大，没有合理选择砂轮等都可能导致磨削裂纹出现㊂三㊁裂纹防止措施（一）热处理防控１．减少碳势及残余奥氏体等级㊂为了进一步改善显微组织情况，确保齿轮表层强度与应力，应结合齿轮材料方面要求，对渗碳参数进行合理控制，确保碳化物与残留奥氏体等级小于３级，碳势低于０．９㊂２．降低螺旋锥齿轮脆性㊂减少淬火温度，同时增加预热及应力退火强度，确保预备热处理工作有序开展，同时降低残余奥氏体用量，不断降低齿轮表层脆性与芯端裂纹，防止有宏观裂纹形成㊂大小螺纹及卡槽等位置也应做好防渗处理㊂３．做好回火及二次回火工作㊂在马氏体脆性降低过程中，应提升齿轮表层塑性，减少实际残余应力㊂并对齿轮进行２ｈ以上高温加热，具体而言，回火时间可控制在６５０ħ，二次回火时间可以控制在２２０ħ㊂４．设计工装夹具，合理划定齿轮热处理位置与方式㊂结合齿轮热处理期间变形问题，可以设计专门热处理加装工具，同时对齿轮热处理摆放方式与位置进行合理规划，确保齿轮热处理及冷却期间受力均匀，齿轮热变形小且均匀㊂（二）磨削防控齿轮磨削期间将产生很多热量，这一热量将导致磨削位置出现较大热变形与应力，进而使得齿轮表面出现烧伤及裂纹情况，因此有必要采取措施降低这一热量产生，或者不断提升热量散失效率，如此方能有效解决磨削裂纹问题㊂１．加强公法线余量控制㊂为了降低磨削期间出现的大量磨削热与力，磨削期间，主要分为精磨与粗磨两种工序；借助齿轮磨削余量快速识别技术，可以对粗磨公法线余量进行合理控制，解决人为预留下来的磨削余量问题㊂２．选择最佳磨削参数㊂磨削期间，合理减少磨削量，提高砂轮转速，合理选用磨削参数，能对磨削热与力大小进行合理控制，避免齿轮齿面上出现裂纹㊂磨削深度会对磨削过程产生影响，在砂轮切削深度不断增加的当下，磨粒切削深度不断增加，因而使得残余应力不断增加，粗磨期间应将磨削深度控制在０．０５ ０．１０ｍｍ，精磨期间应将深度控制在０．０２ ０．０３ｍｍ㊂磨削进给量发生变化，材料去除率也会发生相应改变，这也会对磨削残余应力大小产生影响，但因影响程度相对较小，所以，通常情况下主要选大小为７ １１ｍ／ｍｉｎ㊂与此同时，在某一范围下，当砂轮速度不断增加，齿轮表层残余应力也会逐渐增加，具体加工期间速度多为２５ ３５ｍ／ｓ㊂３．合理选用砂轮㊂磨削砂轮特性主要有磨料㊁硬度㊁粒度㊁组织㊁结合剂等，其中，磨料作为其中基础的磨削加工材料，选择原则和被加工齿轮材料性能密切相关㊂在拉高强度齿轮期间，常选用韧性程度大的磨料，例如刚玉类㊂相反，在低强度齿轮加工期间，可以使用脆性程度较大的磨料，例如碳化硅等㊂为了降低磨料受损，磨料选择期间，应全面考虑齿轮表层和磨料间是否会发生化学反应㊂磨削砂轮粒度的选用，能进一步提升磨削效率与齿轮粗糙性㊂受到齿轮自身特点的影响，加工期间常选用细粒度齿轮，但这一阶段中产生的磨削热较大；若加工余量较大，则应使用粗磨削砂轮㊂磨削硬度选择是否合理，也会对磨削效果产生较大的影响㊂砂轮硬度选择可以确保砂轮磨削期间有较好的自锐性，防止出现大面积磨损与较高磨削温度㊂随着齿轮加工硬度的不断加大，此时可以选用小硬度砂轮㊂相反，应使用大硬度砂轮㊂砂轮结合剂性能会对磨削力及砂轮回转强度产生较大㊀㊀㊀（下转第１４７页）由模拟结果可知，侧墙在开设轨排井的位置横向变形显著增大，最大值为１２５ｍｍ，最大值出现在顶板开孔处㊂侧墙在荷载准永久组合下的弯矩最大值为５０９０ｋＮ㊃ｍ，最大值出现在底板支座处㊂和未开设轨排井相比，位移增大了约７３．５倍，弯矩值增大了约４．６倍㊂结构板上开设轨排井后，结构板的刚度大幅削弱，对侧墙的支座约束作用减弱，侧墙的竖向计算跨度增大，现出类似悬臂结构的受力特点㊂３．靠结构板中部设轨排井位移及受力分析结构侧墙的横向变形和竖向弯矩如图５和图６所示㊂图５㊀靠结构板中部设轨排井时侧墙横向位移图图６㊀靠结构板中部设轨排井时侧墙横向位移图由模拟结果可知，侧墙在结构板中部开设轨排井时，轨排井位置的横向变形相对增大，最大值为６．６５ｍｍ，侧墙在荷载准永久组合下的弯矩最大值为１７８８ｋＮ㊃ｍ㊂和未开设轨排井相比，位移增大了约４倍，弯矩值增大了约１．６倍㊂在结构板中部开设轨排井后，结构板的刚度有削弱，根据计算分析，轨排井孔洞边缘到侧墙范围这部分的结构板，类似于孔洞环框作用，仍能对侧墙起到良好的支座约束作用㊂４．结论文章对结构开孔的处理措施进行了总结，并结合某两层地下车站，采用理论分析结合数值模拟的方法讨论了结构板开设大孔洞的受力特点，得出以下结论：（一）一般在地铁结构设计中，当洞口尺寸大于１０００ｍｍ时，洞边应设置暗梁或明梁进行处理㊂（二）结构板上未开设轨排井时，结构板刚度无削弱，对侧墙起到很好的支座作用，侧墙受力为典型的单向板模式㊂（三）在结构板中部开设轨排井后，结构板的刚度有削弱，轨排井孔洞边缘到侧墙范围这部分的结构板，类似于孔洞环框作用，仍能对侧墙起到良好的支座约束作用㊂但通常在地铁设计中，轨排井极少有条件在结构板中部开设㊂（四）结构板上靠侧墙位置开设轨排井后，结构板的刚度大幅削弱，对侧墙的支座约束作用减弱，侧墙的竖向计算跨度增大，现出类似悬臂结构的受力特点㊂（五）在地铁设计中轨排井通常靠侧墙开设，需采取加强措施进行处理，一种是采用排桩＋锚杆的支护形式来抵抗水土侧压力以及施工超载侧压力，另一种是采用主体结构扶壁柱形式来抵抗水土侧压力以及施工超载侧压力㊂参考文献：［１］占文峰，王怿超．建筑结构楼板开洞部位分析及加强措施［Ｊ］．江西科学，２００９，２７（２）：２３３－２３５．作者简介：徐小涛，徐州市城市轨道交通有限责任公司㊂（上接第１４５页）的影响㊂砂轮结合剂选择期间应同磨削速度㊁方法㊁齿轮质量等方面要求相结合㊂不同结合剂特点不同，选择标准应和磨削要求相近㊂砂轮组织会对磨削性能产生较大的影响㊂若砂轮组织出现疏松情况，且磨削效率很高，此时砂轮就会损耗的较快，寿命相对较短；若砂轮组织较为紧密，不能容纳切屑，则容易导致磨削热较高㊂４．提升磨削液冷却成效㊂机械零件加工及生产期间磨削液的使用，可以达到一定清洗㊁润滑等功效，与此同时，磨削液在生产期间的合理应用，还能降低局部温度，使其达到１００ １５０ħ，同时降低１０％ ３０％切削力，延缓砂轮寿命至少４倍㊂磨削液在齿轮加工质量方面产生的影响，主要包含下面两方面：化学液与供给方式㊂对于磨削液而言，其主要可以分成油基磨削液与水基磨削液㊂其中，水基磨削也具有较好的冷却效果，但常常在磨削区域内出现热胀冷缩等问题，因而常使其内应力不断增加；油基磨削液附着性较强，可以隔绝空气，避免在磨削区域出现氧化即水解等反应㊂因此齿轮磨削期间，一定要结合磨削条件与齿轮材料合理配置磨削液，通常情况下，常常将轻矿物油作为其中的首选㊂磨削液在齿轮中的应用，实际效果受到磨削液自身情况与供给方法等双面影响㊂因齿轮具有凹凸两面，磨削期间，很难将磨削液送入凹面中，因而常常出现齿面烧伤与磨削裂纹情况，因此在这一区域除了使用浇筑法以外，还会使用压力冷却㊁喷雾冷却等方法㊂此外，还应缩减磨削深度，增加磨削液流量，如此方能将更多磨削热量带走㊂四㊁结语综上所述，齿轮生产加工期间，质量问题备受关注，为了确保齿轮生产质量，有必要合理防控齿轮裂纹问题，文章通过分析齿轮裂纹产生的原因，提出了相关的防控措施，具体而言，可以从热处理与磨削加工两方面入手，及时采取防控措施，减少齿轮表层出现的裂纹问题，从而不断提升齿轮生产总质量㊂参考文献：［１］张荣，韦尧兵，剡昌锋，高刚刚，赵晓峰，苟卫东．螺旋锥齿轮磨削裂纹产生原因及预防措施综述［Ｊ］．机床与液压，２０１９，４７（５）：１５６－１６２．［２］薄文丽．齿轮磨削裂纹产生原因的排查和改进［Ｊ］．金属加工，２０１４（１７）：４６－４７＋４９．［３］宋丽玲．主动齿轮裂纹性质及原因分析［Ｊ］．价值工程，２０１３，３２（５）：１９－２０．［４］明兴祖，李飞，张然，等．螺旋锥齿轮磨削表层金相组织的试验研究［Ｊ］．中国机械工程，２０１４，２５（２）：１７４－１７９．作者简介：毛美琴，南京兴农齿轮制造有限公司㊂。
基于卡尔曼滤波的含裂纹齿轮故障诊断方法研究
摘要齿轮传动是最重要而且应用最广的机械传动。
齿轮传动失效是齿轮箱常见故障。
齿轮故障产生后，将直接影响设备的安全可靠运行，降低生产效率或造成人员伤亡等严重后果。
为了预防因齿轮突发故障造成的灾难性事故，有必要研究针对齿轮的故障诊断方法。
但是，由于齿轮传动系统故障的振动机理与特征十分复杂，难以实现有效而准确的故障诊断。
因此，齿轮的故障诊断方法研究，具有重要的理论和工程价值。
论文的主要研究内容如下：①介绍轮齿时变啮合刚度的计算方法，分析齿根裂纹的不同形式，在Abaqus 中建立含不同大小齿根裂纹的轮齿接触有限元模型，分别计算其时变啮合刚度，得出齿根裂纹对时变啮合刚度的影响规律，并分析含裂纹齿轮的刚度变化特征。
②分别分析含裂纹齿轮副的刚度、误差、冲击等内部激励，采用解析法建立含裂纹齿轮副的系统动力学模型，并在Matlab中计算其动态响应，并分析时变啮合刚度的变化对齿轮副动态响应的影响规律，研究含裂纹齿轮的动力学特征。
③介绍基于模型的故障诊断理论，并在状态空间中建立故障系统模型；基于卡尔曼滤波器推导出残差信号的计算方法；利用广义似然比检验，求解出故障阈值，实现故障特征的提取。
④进行含裂纹齿轮的故障模拟实验，得到其实测振动信号；基于卡尔曼滤波的故障诊断方法，对实验数据进行分析，以齿轮的振动数据为特征值计算出残差信号，并进一步确不同大小裂纹对应的故障阈值，实现对含裂纹齿轮副的实时故障诊断和报警。
关键词：含裂纹齿轮，时变啮合刚度，动态响应，卡尔曼滤波，故障诊断ABSTRACTGear transmission is the most important and widely used mechanical transmission. Gear drive failure is a common failure of the gearbox. After the gear fault occurs, it will directly affect the safe and reliable operation of the equipment, reduce the production efficiency or cause serious consequences such as casualties. In order to prevent catastrophic accidents caused by sudden gear failures, it is necessary to study the fault diagnosis method for gears. However, due to the complex vibration mechanism and characteristics of the gear transmission system, it is difficult to achieve effective and accurate fault diagnosis. Therefore, the study of gear fault diagnosis methods is important for theoretical and engineering. The contents of the thesis are as follows:①Introduce the calculation method of time-varying meshing stiffness of gear teeth, analyze the different forms of tooth root crack, establish the tooth contact FE model with different gear-root cracks in Abaqus, calculate the time-varying meshing stiffness, and obtain the tooth root. The influence of crack on time-varying meshing stiffness and the stiffness variation characteristics of crack-containing gears are analyzed.②Analyze the internal excitation of the cracked gear pair (stiffness, error and impact), and establish the system dynamics model of the cracked gear pair by analytical method, and calculate its dynamic response in Matlab, and analyze the change of time-varying meshing stiffness to the gear. The influence law of the secondary dynamic response is studied to study the dynamic characteristics of the cracked gear.③Introduce the model-based fault diagnosis theory, and establish the fault system model in the state space；derive the residual signal calculation method based on Kalman filter；use the generalized likelihood ratio test to solve the fault threshold and realize the fault feature extraction.④Carry out the fault simulation experiment with cracked gears to obtain the actual measured vibration signal；based on the Kalman filter fault diagnosis method, analyze the experimental data, calculate the residual signal with the vibration data of the gear as the characteristic, and determine the fault threshold of the different sizes corresponding to the crack realizes real-time fault diagnosis and alarm for the cracked gear pair.Key words: cracked gear, time-varying mesh stiffness, dynamic response, Kalman filter, fault diagnosis目录中文摘要 (I)英文摘要 (II)1 绪论 (1)1.1课题背景及意义 (1)1.2 课题研究现状 (2)1.2.1 裂纹齿轮故障特征研究现状 (2)1.2.2 齿轮故障诊断方法研究现状 (3)1.3 论文研究内容 (5)2 含裂纹齿轮的啮合刚度计算 (8)2.1 啮合刚度计算方法 (8)2.2 有限元法计算轮齿啮合刚度 (12)2.3 含裂纹齿轮的刚度特征 (16)2.4 本章小结 (19)3 含裂纹齿轮副动态响应分析 (21)3.1 含裂纹齿轮副动力学模型 (21)3.1.1 内部激励分析 (21)3.1.2 动力学模型的建立 (22)3.2 系统动态响应计算 (25)3.3 含裂纹齿轮副的动力学特征 (26)3.4 本章小结 (29)4 基于卡尔曼滤波的故障诊断方法 (31)4.1 基于模型的故障诊断理论 (31)4.1.1 故障诊断技术简介 (31)4.1.2 系统状态空间模型及故障建模 (33)4.2 残差信号的生成方法 (35)4.2.1 残差信号的基本原理 (35)4.2.2 基于卡尔曼滤波的残差信号生成 (37)4.3 故障阈值的确定 (39)4.4 本章小结 (40)5 卡尔曼滤波在齿轮裂纹故障诊断中的应用 (42)5.1 齿根裂纹故障模拟实验 (42)5.1.1 试验台组成及测试方法 (42)5.1.2 测试结果分析 (43)5.2 故障特征提取及诊断结果 (45)5.3 本章小结 (47)6 结论和展望 (49)6.1 结论 (49)6.2 展望 (49)致谢 (50)参考文献 (51)1 绪论1.1课题背景及意义齿轮传动是一种能够调整变化运动速度的机械装置，具有许多优势特点，包括具有固定不变的传动比例，传递的转动扭矩可以十分巨大、结构非常紧凑、和特别高的机械传动效率、设备可靠，能够使用很长时间等等，因此人们在需要改变转动速度和传递机械动力的时候都会用到这样一种经常被运用到的传递动力的设备。
基于ANSYS的齿轮根部裂痕故障诊断法
基于ANSYS的齿轮根部裂痕故障诊断法齿轮作为一种广泛使用的传动装置，在工业生产中扮演着至关重要的角色。
然而，在齿轮使用的过程中，由于多种原因，齿轮可能出现裂痕、断裂等故障，这些故障不仅影响齿轮传动的效率和可靠性，还可能导致严重的安全事故。
因此，齿轮故障诊断一直是机械工程领域的研究热点之一。
本文着重介绍了一种基于ANSYS的齿轮根部裂痕故障诊断方法。
ANSYS是一种广泛使用的有限元分析软件，其动力学分析功能可以用于评估齿轮的可靠性。
在此方法中，首先需要识别齿轮的故障类型。
齿轮的故障类型可以分为齿面故障和齿根故障两类，其中齿根故障又可以分为裂纹型和齿偏型两类。
齿根裂纹故障是一种比较常见的故障形式，因此本文仅介绍基于ANSYS的齿根裂纹故障诊断方法。
在ANSYS中，齿轮可以以3D实体模型的形式进行建模。
在建模时，需要考虑齿轮的几何形状、材料特性和加载条件等因素。
对于齿根裂纹故障的模拟，可以采用预定义的裂纹模型或自定义的裂纹模型，将裂纹的位置和大小进行设定。
在建立好齿轮模型后，需要进行加载条件的设定。
加载条件包括转速、扭矩和工作条件等因素。
在ANSYS中可以使用静态分析或动态分析的方法进行加载条件的设定。
在动态分析中，可以使用转矩-扭转角度曲线来描述齿轮的工作状态，根据额定载荷和额定寿命进行分析。
在完成齿轮模型和加载条件的设定后，可以利用ANSYS进行有限元分析，通过分析齿轮的应力状态、位移和形变等因素，评估齿轮的可靠性和故障情况。
对于齿根裂纹故障，需要进行应力分析和断裂分析，通过计算应力强度因子来确定裂纹的稳定性和破坏状态。
此外，可以使用断裂力学模型来模拟齿根裂纹的扩展过程，进一步研究裂纹的破坏机理和破坏路径。
值得注意的是，齿轮的故障诊断不能仅依靠单一的分析方法，需要综合应用多种方法进行验证。
例如，可以使用振动分析、声学分析和热学分析等方法来评估齿轮的健康状况，从而确定齿轮的工作状态和故障位置。
总之，基于ANSYS的齿根裂纹故障诊断方法具有精度高、分析速度快、灵活性强等优势，可以在工业领域广泛应用。
齿轮齿根裂纹的特征
齿轮齿根裂纹的特征1.引言1.1 概述齿轮齿根裂纹是指在工作齿轮的齿根位置出现的裂纹现象。
这种裂纹的形成常常由于齿轮在长期的工作过程中所受到的多种因素综合作用所引起，对齿轮的正常运转和寿命会产生严重影响。
在机械传动中，齿轮是一种常用的装置，用于传递动力和运动。
然而，在实际使用过程中，齿轮可能会受到很高的载荷、振动、冲击等影响，导致齿根处的应力集中，进而形成裂纹。
齿轮齿根裂纹的特征主要体现在以下几个方面：首先，裂纹的形态多种多样，可以是沿着齿根延伸的线状裂纹，也可以是呈现为点状或网状的细小裂纹。
其次，齿轮齿根裂纹往往呈现为逐渐扩展的趋势，可能开始时只是一个微小的裂纹，但随着时间的推移会逐渐扩大并深入齿根。
此外，裂纹的扩展速度与载荷大小、材料性质等因素密切相关。
齿轮齿根裂纹对齿轮的运行安全和寿命产生了重要影响。
一方面，裂纹扩展会导致齿根的材料损伤，进而影响正常的齿轮传动效果；另一方面，裂纹的存在会导致齿轮在工作过程中产生更大的应力集中，使得裂纹进一步扩展的速度加快，从而缩短了齿轮的使用寿命。
为了应对齿轮齿根裂纹的出现，我们需要采取一系列的预防和修复措施。
首先，齿轮的设计和制造过程中应考虑合理的载荷和工况，避免过大的应力集中；其次，在使用过程中需要进行定期的检测和维护，如通过振动分析、温度检测等手段来监测齿轮的工作状态；此外，对于已经出现裂纹的齿轮，可以采取相应的修复方法，如焊接、喷涂等修复技术。
综上所述，齿轮齿根裂纹是一种在齿轮工作过程中常见的问题，对其特征和形成原因有一定的了解对预防和修复具有重要意义。
通过合理的设计、有效的监测与维护，我们可以降低齿轮齿根裂纹的发生概率，提高齿轮的使用寿命和运行安全性。
1.2 文章结构文章结构:本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分首先对齿轮齿根裂纹的特征进行了初步的概述，简要介绍了该问题的背景和重要性。
接着，对整篇文章的结构进行了说明，即引言、正文和结论各部分的内容安排。
汽车变速器齿轮故障诊断方法综述6篇
汽车变速器齿轮故障诊断方法综述6篇第1篇示例：汽车变速器齿轮是汽车传动系统中的重要部件，它起着传递动力和实现不同速度之间的转换功能。
齿轮故障是汽车变速器常见的问题之一，如果不能及时发现和修复，将严重影响汽车的驾驶性能和安全性。
掌握汽车变速器齿轮故障的诊断方法至关重要。
一、外观观察法：外观观察法是最简单直观的齿轮故障诊断方法，可以通过观察齿轮的表面是否存在明显的损伤和磨损来判断齿轮的健康状况。
如果发现齿轮表面存在明显的磨损、裂纹、变形等情况，那么很可能是齿轮故障导致，需要及时更换或修复。
二、听声诊断法：通过听齿轮传动时的声音来判断齿轮是否存在故障。
正常情况下，齿轮传动时应该是平稳无声的，如果听到刺耳的噪音、异响或者严重的啮合声，那么很可能是齿轮损坏导致的故障，需要进一步检查和修复。
四、性能测试法：性能测试法是通过检测汽车变速器的性能参数，如换挡速度、换挡顺畅度等来判断齿轮是否存在故障。
如果发现汽车变速器在换挡时速度变化缓慢、换挡顿挫或者无法正常换挡等情况，很可能是齿轮故障导致，需要进行详细的检查和修复。
汽车变速器齿轮故障的诊断方法有多种，可以结合多种方法来进行综合判断。
在日常驾驶过程中，如果发现汽车变速器存在异常情况，应及时进行诊断和修复，以确保汽车的正常运行和安全性。
希望以上内容能够帮助大家更好地了解汽车变速器齿轮故障诊断方法，保障汽车的驾驶安全。
第2篇示例：汽车变速器是汽车动力传动系统中至关重要的部件之一，它通过调整不同齿比的齿轮组合来实现车速和转速的变化，从而使得发动机可以在各种工况下始终运行在最佳状态。
由于使用频繁以及环境影响，汽车变速器齿轮故障是较为常见的问题之一。
一旦变速器齿轮出现故障，会直接影响车辆的正常行驶，并且可能导致更严重的损坏，因此及早发现并进行故障诊断至关重要。
一般而言，汽车变速器齿轮故障的诊断主要包括以下几个方面：1. 异常噪音诊断汽车变速器齿轮在运转过程中如果出现异常的噪音，往往是齿轮故障的一个征兆。
两例齿轮裂纹产生的原因分析
两例齿轮裂纹产生的原因分析赵宁【摘要】汽车齿轮出现裂纹是不允许的.有一些裂纹肉眼可见,有些则需通过金相显微镜才能发现.以实际生产中遇到的两例汽车齿轮裂纹为研究对象,通过金相显微镜、超景深三维显微系统、扫描电镜等对齿轮的裂纹部位进行分析,找出裂纹产生的原因,提出了预防方法.【期刊名称】《有色冶金设计与研究》【年(卷),期】2019(040)004【总页数】3页(P19-21)【关键词】汽车齿轮;齿轮裂纹;渗碳淬火;金相显微镜【作者】赵宁【作者单位】西安法士特汽车传动有限公司,陕西西安 710075【正文语种】中文【中图分类】U463.233;TG162.730 概述汽车齿轮一般生产过程为锻造→等温正火→机械切削加工→渗碳淬火→磨削→成品。
其中，齿轮在经过渗碳淬火回火后，要进行金相组织检验，判断其组织、硬化层深等是否合格。
在汽车齿轮中出现裂纹是不允许的，即使是微观裂纹，在后续的交变重载荷下，其裂纹源也会扩展，使齿部出现断裂、掉块等现象，导致齿轮失效。
齿轮的裂纹又分为肉眼可见的宏观裂纹和微观裂纹，宏观裂纹在生产工序中很容易被发现隔离处理，而微观裂纹则需要通过金相显微镜来识别[1]。
本文通过对两种齿轮裂纹的形成原因进行分析，并找出预防出现裂纹的方法。
1 第1例宏观裂纹分析1.1 齿轮裂纹宏观形貌齿轮零件为汽车同步器齿毂，材料为8620H。
该零件经过正常渗碳淬火回火等热处理后，在清理抛丸后发现齿部有裂纹，肉眼可见。
打开裂纹后，发现断口表面严重锈蚀。
齿轮裂纹宏观形貌、断口位置如图1、图2所示。
图1 齿轮裂纹宏观形貌图2 断口位置1.2 金相分析按图2白框所示取样后，对切面进行金相观察，如图3～图6所示。
观察可见，整个切面上可见大量点、块、条状缺陷，接近端面分布较多，心部相对较少，且分布散乱。
将切面部分缺陷局部放大，可见内部存在灰黑色异相组织。
腐蚀后观察，部分缺陷组织处存在高碳马氏体，见图5，另有局部存在脱碳现象，组织主要为铁素体，见图6。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ｔｅ ｔ ｏ ｉ ｉ ａ ｎ ｈ ｉ ｄ ｍａｎ ｓｇ ｌａ ｄ Ｆｒｒ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｓ ｅ ｔｕ ａ ｅ ａｓ ｎ ｙ ｅ ｍｅ ｎ ｑ ｅ ｃ ｐ ｃｒ ｍ ｒ ｌｏ ａ ａ ｚ ｄ。ａ ｄ ｄ ｍｏ ｓｒ ｔ ｄ ｎ ｔｔ ｅ ａ ｌ ｒ ｌ ｎ ｅ ｎ ｔａｅ ｏ ｏ ｂ ｂ ｅ
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｔ ｅ ｃ ｎ ｉｕｏ ｖ ｌｔｔａ ｓｏ ｉｇ Ｍｏ ｌｔｆ ｃｉｎ ｉ ｓ ｄ ｔ ｎ ｌ ｓｓｂ ｔ ｉ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｖ ｒ — ｈ ｏ ｔ ｎ ｕｓｗａ ｅ ｅ ｒ ｎ ｆｒ ｕｓｎ ｒｅ ｕｎ ｔｏ ｓｕ ｅ ｏ ａ ａｙ ｉ ｏｈ ｔｍｅ ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓａ ｅ ａ ｍ ｇｎ ｉｎ ｌａ ｄ ｇ ａ ｔｏ ｅ ｉ ｕ ｌｓｇ １ ｈｅ ｓ ａｏ ｒ ｍ ｒ ｐｈ ａ ｈ ｘｍｕｍ ｃ ｌｇ ａ ｏ ｅ ａ ｉ ｇ ｓｇ ａ ｎ ｅ ｒｍｏｉｎ ｒ ｓｄ ａ ｉｎａ ．Ｔ ｃ ｌ ｇ ａ ｇ ａ ｎｄ ｔ ｅ ｍａ ｉ ｓ ａｏ ｒ ｍ ｖ ｒｓ ｍ—
小 裂纹 。
关键 词 ： 轮传 动 故障诊 断 连续 小波 变换 齿
中图分类 号 ： Ｈ１ ５ ３ Ｔ ６ ． 文献 标识 码 ： Ａ
啮合 残余 信号 时域 同步 平均信 号
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ａ ｌ ｉｇ ｏ ｉ ｏ ｅ ｒｃａ ｋ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅ ｅ ｒ ｄａ ｎ ｓｓ ｆｇ ａ ｒ ｃ ｙ
库 。
行 寿命 的最主 要 的机 械 系统 ， 是最 容易 发生故 障 、 也 发
Ｗ ＡＮ ｉ ｏ ｇ， Ｗ ＡＮＧ ｙ ｎ Ｚａｈ ｎ Ｘｉ ａ ｇ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｎｏｍ ｔ ｎＥ ｇ ｅ ｒ ｇ Ｎ ｎ ｈ ｎ ｎ ｋｎ ｎｖ ｒ ｔ， ａｃ ａ ｇ ３０ ３ Ｃ Ｓ ｈｏ ｏ ｆ ａ ｏ ｎ ｉ ｅｉ 。 ａ ｃａ ｇＨａｇ ｏ ｇＵ ｉ ｓｙ Ｎ ｎ ｈｎ ０ ６ ， ＨＮ） Ｉ ｒ ｉ ｎ ｎ ｅｉ ３
信 号的小 波功 率谱 和最 大小 波功率谱 对 微小 裂纹较 敏感 ， 能较 早地诊 断齿 轮裂 纹的 出现 。提取小 波 功 率 出现 和 进展 的量 化指 标 ， 作 了分 析验 证 。对 作 并
比分析 了齿轮 振动 时域 同步 平均信 号和 啮合 残余信 号 的时域 波形 和傅立 叶频谱 ， 不能及 时诊 断微 均
ｔ ｎ ｉａｅ ｔ ｅ ｏ ｃ ｒｅ ｃ ｆｓ ｌ ｃ ａ ｋ ｉ ｅ ｒ ． ｏ ｉ ｄ ｃ ｔ ｈ ｃ ｕ ｒ ｎ ｅ ｏ ｍａ ｌ ｒ ｃ ｎ ｇ ａ ｓ
Ｋｅ ｗ ｒ ｓ Ｇ ａ ｒｎｍｉ ｉｎ Ｆ ｕｔ ｉｇｏｉ；Ｃ ｎｉｕｕ ｖｌｔ ｒｎｆ ｙ ｏｄ ： ｅｒ ａ ｓ ｓ ｏ ； ａｌ Ｄ ａ ｓ Ｔ ｓ ｎ ｓ ｏ ｔ ｏ ｓＷａｅ ａ ｓ ｒ （ ＷＴ） ｅｒＭｏ ｏ ｅｉｕｌ ｎ ｅＴ ｏ ｍ Ｃ ；Ｇ ａ ｔ ｎ Ｒ ｓ ａ ｉ ｄ
Ｓ ｇ ａ ；Ｔ ｍｅ Ｓ ｎｃ ｒ ｎ ｕ ｅ ａ ｉ ｇ Ｓ ｇ ａ ｉ ｌ ｉ ｙ ｈ ｏ ｏ ｓ Ａｖ ｒ ｇ ｎ ｉ ｎ ｌ ｎ
直 升机动 力传 动系统 用于传 递 涡轮轴 发 动机提供 的功率 ， 驱动 主旋翼 、 尾旋 翼 和其他 功能 附件 ， 与旋翼 、 发 动机一 起 并 称 为 直 升机 三 大核 心 部 件 ¨ 。动 力 传
齿 轮 裂 纹 早 期 诊 断 方法 研 究
万在红 王 细 洋
（ 昌航 空大学信 息 工程 学院 ， 南 江西 南 昌 ３ ０ ６ ） ３ ０ ３ 摘 要 ： 用 Ｍｏ ｌ 小波 基 函数 。 连续小 波变 换分 别 应 用于 时 域 同步 平 均信 号 和齿 轮 啮合 残 余信 号 。对 选 ｒｅ ｔ 将 比分析 了正 常齿轮 、 微小 裂纹 齿轮和 破 损齿轮 的小 波功 率 谱和 最 大 小波 功 率谱 ， 现 齿轮 啮 合残 余 发
ｐ ｉ ｇ ｐ ｉｔ ｓ ａ ｌｚ ｄ． Ｉ ｉ ｅ ｎ ｔａ ｅ ｈａ ｈ ｃ ｌ ｇ ａ ｇ ａ ｈ ｏ ｅ ｒ ｍｏｉｎ ｒ ｓｄ ａ ｉ ａ ｓ ｌｎ ｏｎ ｓ ｉ ｎａｙ ｅ ｔ ｓ ｄ ｍｏ ｓｒ ｔｄ ｔ ｔｔ ｅ ｓ ａｏ ｒ ｍ ｒ ｐ ｆｇ ａ ｔｏ ｅ ｉ ｕ ｌ ｓｇ ｌ ｉ ｎ ｓ ｎ ｉｉｅ ｔ ｅ ｒｆ ｕ ｔａ ａ ｏ ｒ ｃｌ ｎｄ ｃ ｔ ａｌ ｒ ｃ ｅ ｓｔ ｏ ｇ ａ ａ ｌ ｎｄ ｃ ｎ ｃ ｒｅ ｔｙ ｉ ｉａ ｅｅ ｒｙ ｃ ａ ｋ．Ｔｈ ｘｍ ｕ ｓ ａｏ ｒ ｍ ｎ ｔ ａ ｉ ｏ ａ — ｖ ｅ ｍａ ｉ ｍ ｃ ｌｇ ａ ａ ｄ ｉｓｒ ｔ ｔ ｖ ｏ ｅ ａ ｅ ｓ ａ ｏ ｒ ｍ ａｕ ｒ ｅ ｅ ｔｄ ｔ ｖ ｌ ａ ｅｇ ａ ａ ｌ ｄ ａ ｃ ｍ ｅ ｔｑ ａ ｔｔｔｖ ｌ ． Ｂｙ ｃ ｎ ｒ ｓ ，ｂ ｔ ｒ ｇ ｃ ｌｇ ａ ｖ ｌｅ ａｅ ｐｒｓ ｎ ｅ ｏ ｅ ａｕ ｔ ｅ ｒｆｕ ｔａ ｖ ｎ ｅ ｎ ｕ ｎ ｉａｉｅ ｙ ｏ ｔａ ｔ ｏｈ
动系统是 决定 直升 机机 动 性 能 和 飞行 安 全 性 、 长 飞 延
关［ 。
为 了保证 飞行 安全 ， 指 导 直 升机 动 力 传 动 系统 并 齿 轮系 的设计 和制 造 ， 有必 要 对 齿 轮失 效 进 行在 线 检 测， 并提前 预报 。美 国空 军资 助 了多项 与 齿 轮传 动 破 损诊 断有 关 的研 究 ， Ｎ Ｓ ｅ ｉ 中心建造 了齿 轮疲 在 Ａ ＡＬｗｓ 劳试 验 台 ， 建立 了一 个 航 空应 用 领 域 预测 寿 命 的数 据