基于譜峭度的信號特征提取及其傳動系統(tǒng)關(guān)鍵部件故障診斷應(yīng)用.pdf

1、機(jī)械系統(tǒng)中，振動信號是機(jī)械動力學(xué)的外在表現(xiàn)形式，當(dāng)機(jī)械設(shè)備中諸如軸承、齒輪等零部件出現(xiàn)局部故障時，振動信號中便會出現(xiàn)瞬態(tài)沖擊響應(yīng)成分，而且隨著故障的發(fā)展演變，其特征波形也會隨之變化。因此，提取反映機(jī)械零部件局部故障的信號瞬態(tài)特征，是機(jī)械故障診斷的關(guān)鍵問題。本文依托于江蘇省自然科學(xué)基金項目（編號：BK2010225）和西安交通大學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室資助項目（編號：sklms2011006），以機(jī)械故障診斷為目標(biāo)，以傳動系統(tǒng)中滾動軸承和齒輪兩種

2、關(guān)鍵部件為研究對象，針對信號瞬態(tài)特征提取，提出基于譜峭度的信號特征提取方法，并對相關(guān)問題進(jìn)行深入的理論研究和應(yīng)用研究。
　　首先，分析傳動系統(tǒng)關(guān)鍵部件軸承和齒輪的故障機(jī)理及信號特征，為信號特征提取的合理性和必要性提供理論支持，并對軸承和齒輪在局部故障下進(jìn)行振動試驗和振動信號采集，保證理論研究建立在試驗驗證的基礎(chǔ)上。
　　系統(tǒng)介紹譜峭度理論知識、定義、相關(guān)性質(zhì)以及對信號瞬態(tài)特征檢測的原理，并介紹三種傳統(tǒng)譜峭度算法，包括基于短時

3、傅里葉變換譜峭度算法、快速譜峭度算法、基于窗口融合自適應(yīng)譜峭度算法，并通過仿真分析進(jìn)一步說明這些算法的特點(diǎn)及不足。
　　針對傳統(tǒng)譜峭度算法中存在的不足，提出基于Morlet小波自適應(yīng)譜峭度濾波方法。該方法通過小波相關(guān)濾波提取信號瞬態(tài)特征頻率作為Morlet小波中心頻率，依據(jù)最大譜峭度原則，自適應(yīng)確定最優(yōu)帶寬Morlet小波窗，并對信號濾波，提取信號瞬態(tài)特征。仿真分析及與基于窗口融合自適應(yīng)譜峭度濾波方法比較，驗證該方法的正確性及有效

4、性。
　　針對基于Morlet小波自適應(yīng)譜峭度濾波方法在機(jī)械故障診斷中的實(shí)際應(yīng)用，將該方法應(yīng)用于傳動系統(tǒng)關(guān)鍵部件故障診斷。通過對軸承故障設(shè)置試驗、減速機(jī)齒輪故障設(shè)置試驗以及汽車變速齒輪箱疲勞試驗的分析，提取反映軸承外圈、內(nèi)圈、滾動體局部故障以及減速機(jī)齒輪和汽車變速齒輪箱三檔齒輪局部故障的瞬態(tài)沖擊響應(yīng)成分，進(jìn)一步驗證方法理論上的正確性及實(shí)際應(yīng)用中的有效性和適用性。
　　本文基于譜峭度信號特征提取方法的研究，確定了基于Morle