参考 齿轮箱开题报告

本科学生毕业设计

（论文）开题报告

1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.2 选题背景

磨煤机是将煤块破碎并磨成煤粉的机械，它是煤粉炉的重要辅助设备。煤在磨煤机中被磨制成煤粉，主要是通过压碎、击碎和研碎三种方式进行。磨煤机经常运行于高速、重载以及恶劣环境等条件下，齿轮及齿轮箱作为机械设备中必不可少的连接和传递动力部件由于加工工艺复杂，装配精度要求高，又常常在高速度、重载荷的环境下连续工作，出现故障的概率较高。而齿轮的失效又是诱发机械故障的重要因素。齿轮箱在机械设备中是核心部件，出现故障后将会导致整个机械设备的失效。轻则降低生产质量或导致停产，重则会造成事故。据统计传动机械中齿轮引发的故障占 80%左右，旋转机械中约为 10%左右。齿轮箱的故障和失效轻则带来经济损失，重则造成人员伤亡。据日本新日铁会社的统计，在机器的总故障次数中，齿轮故障约占 10.3%左右，而在齿轮箱的失效零件中，齿轮失效占 60％左右，轴承和轴故障约为 30%左右。对齿轮箱进行状态检测与故障诊断中采用这些先进的技术，能够节省大量的人力、物力、财力，提高设备的利用率，可及时发现故障隐患，提高故障诊断效率，降低因为齿轮箱故障而引起的灾难，因此对电厂磨煤机齿轮箱进行状态监测与故障诊断具有重大的意义。

1.2 齿轮箱故障诊断的发展现状

齿轮箱振动与噪声的研究发展比较早，但是将齿轮的振动与噪声运用到齿轮箱的故障诊断中却是在20世纪60年代中期，美国的Buckingham和德国的Niemann，英国学者H.Optiz仔细研究了齿轮振动与噪声的原理，指出其是传动功率和齿轮传动误差及齿轮精度的函数。随后一些简单的齿轮箱故障诊断技术开始出现，这些技术手段主要是通过测量齿轮箱工作过程中一些简单的振动参数，如有效值、振动峰值、均方根值等来对齿轮箱进行直接分析。70年代末到80年代中期，利用频谱来分析齿轮箱的故障取得了重大成果，其中B．Randall和James I．Taylor等人作

了大量有益的研究，积累了齿轮磨损和轮齿断裂等一些成功的故障诊断实例。随着技术的发展，用于齿轮箱故障诊断的信号处理方法也在不断的发展与完善中。

C.jackson 编写了齿轮振动特征特征变化规律表，给出了齿轮振动常见故障及频率特征；韩捷、李国华等研究分析了齿轮的常见故障，给出了在这些故障状态下的时域振动波形及频域特征；Randall.R.B 提出了高通绝对值分析的解调方法，解决了齿轮调制故障问题；Mofadden.P.D 利用希尔伯特变换法解决齿轮与轴承的故障诊断；于德介、程军圣将 Hilbert-Huang 变换引入齿轮故障诊断，建立了一种基于Hilbert-Huang 变换的齿轮故障诊断方法，Hilbert-Huang 变换是一种新的自适应信号处理方法，适用于非线性与非平稳过程的分析，可以提取齿轮的边带信息；从传统的分析方法到一些较新的分析方法如经验模态分解、小波与小波包分析等分析方法在齿轮箱故障诊断中的成功应用，使得齿轮箱故障诊断技术更为完善。

齿轮箱故障诊断与现实生活联系紧密，人们在齿轮箱状态检测仪器及齿轮箱故障检测分析系统的开发方面已经取得了巨大成果，许多相应的仪器及设备已经研制出来并投入使用中。其中的代表作有如美国亚特兰大公司的M777便携式数据采集器和B&K2034等信号分析仪；国内的如重庆大学DAS动态信号分析与故障诊断系统；西安交通大学的旋转机械状态监测及故障诊断系统以及北京京航公司研制的设备故障诊断仪器等等。

1.3 课题的研究目的和意义

现有的齿轮箱故障诊断系统较多，这些系统的开发周期比较长，厂家一旦规定了仪器的功能后就不能更改，灵活性不够，系统的开发没有相应的标准平台，也没有现成的模式可以利用，因此开发起来比较困难，并且开发成本较高，不利于推广。本课题将传统的齿轮箱故障诊断技术与现代虚拟仪器测试技术相结合，采用对齿轮箱振动信号进行分析处理的方法，对齿轮箱实行在线与离线的故障诊断，研究齿轮箱故障类型与故障特征，使用labview软件编写信号采集、故障信号提取、幅值谱分析等信号处理功能，将虚拟仪器技术应用到齿轮箱故障诊断领域，开发一套适用的虚拟式齿轮箱故障诊断系统，提高了齿轮箱状态检测与诊断的准确性。

本课题具有以下意义：

（1）采用虚拟仪器技术与齿轮箱故障诊断想结合的方法，用户可以自己进行

功能的制定及修改，增加了仪器的灵活性，用软件代替部分硬件，降低了仪器开发的成本，仪器的面板也可以自定义，更加利于操作，有利于在生产中的推广；

（2）仪器开发成功后具有可升级性，在实用的故障诊断新技术出现后，用户可以在原有的平台上进行功能的添加或者删除落后的功能，使仪器系统更加的完善，这样就可以大大减少以后开发的时间；

（3）仪器系统采用基于振动信号处理分析的方法，使仪器系统更加的稳定可靠，开发了齿轮箱在线分析系统，可以实时的显示齿轮箱的运行状态，以利于及早的发现故障，采用经典的信号处理方法，提高诊断的准确率；

2、基本内容和技术方案

由虚拟仪器开发系统构建一套振动信号分析系统, 主要功能包括振动信号的实时数据采集、振动信号的时域分析、频域分析、功率谱分析、波形显示。

系统总体框架

基于虚拟仪器技术的振动测量分析系统, 主要由传感器、数据采集卡、PC 机组成。传感器采集被测的物理量, 将其转化为电信号, 再送入数据采集卡, 经过预处理后, 再传给计算机上的振动测试分析软件进行。

振动的测试中, 由加速度传感器所测量的振动信号转换成电压信号, 是一个非常低的电压信号, 并且对噪声敏感。因此, 将所测量的信号转换成计算机所使用的数据格式之前需要进行放大和数字滤波。在信号的传输与处理过程之中, 往往需要对信号进行各种运算和变换, 。LabVIEW 的数字信号处理模板的功能包括六个子VI, 信号产生( Signal Generation) , 数字滤波器( Digital Filters) , 窗函数( Windowing) , 时域( Time Domain) 分析, 频域( Frequency Domain) 分析和测