齿轮早期疲劳裂纹诊断的研究
齿轮弯曲疲劳强度试验方法
齿轮弯曲疲劳强度试验方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：齿轮在机械设备中起着至关重要的作用，它们通过齿轮传动来实现机械运动，比如汽车的变速箱、风力发电机和其他机械设备都离不开齿轮。
齿轮在长时间运作中会受到各种力的作用，容易发生疲劳断裂，因此对齿轮的疲劳强度进行测试是非常重要的。
本文将介绍一种关于齿轮弯曲疲劳强度试验方法，以帮助读者了解如何对齿轮进行有效的疲劳强度测试。
一、试验原理齿轮在实际工作中常常处于扭转状态，因此齿轮齿面上会受到交替弯曲负载，导致齿轮的疲劳断裂。
齿轮弯曲疲劳强度试验就是通过加载一定应力的齿轮样品，进行一定次数的循环载荷，观察齿轮在经过一定循环次数后是否发生疲劳断裂，从而得到齿轮的弯曲疲劳强度数据。
二、试验步骤1. 制备齿轮样品：根据要测试的齿轮种类和规格，选择合适的齿轮样品进行测试。
确保齿轮样品的质量和尺寸符合要求。
2. 振动应力加载：将齿轮样品安装在试验设备上，施加振动应力加载进行弯曲疲劳试验。
根据所需的循环次数和载荷大小，设定试验参数。
3. 观察齿轮状态：在试验过程中，定期观察齿轮的状态，包括表面裂纹、变形等情况。
一旦发现齿轮有异常情况，立即停止试验，并对齿轮进行检查和修复。
4. 记录数据：记录齿轮样品在每个循环周期后的疲劳情况，包括疲劳寿命、发生裂纹的次数等数据。
5. 分析结果：根据试验数据分析齿轮的疲劳断裂情况，计算出齿轮的弯曲疲劳强度指标，评估齿轮的使用寿命和安全性。
三、试验注意事项1. 选用合适的试验设备和工具，确保试验过程中的准确性和可靠性。
2. 控制试验参数，包括载荷大小、循环次数等，确保试验结果具有可靠性。
3. 在试验过程中定期检查齿轮的状态，及时发现问题并采取措施修复。
4. 根据试验结果对齿轮进行评估和改进，提高其疲劳强度和使用寿命。
通过以上介绍，相信读者已经对齿轮弯曲疲劳强度试验方法有了一定的了解。
要保证齿轮的安全可靠运行，进行疲劳强度测试是非常关键的。
齿轮裂纹早期诊断方法研究
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
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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
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减速机齿轮断裂原因分析
减速机齿轮断裂原因分析摘要：在当前的社会发展过程中，减速机有着极其重要的现实作用，相应的减速机是整体机械设备中极其重要的传动系统，其自身系统在构建过程中所存在的稳定性对于整体系统设备而言有着极其重要的影响。
齿轮是整个减速机的关键性部件，受到较为恶劣工况因素的影响，会使其产生各类失效的现实问题，并且造成较为严重的设备停机，使生产效率受到较为突出的现实影响。
需要充分的对减速机齿轮失效所存在的现实问题以及相应的故障机理进行综合性的分析，并且对减速机齿轮所存在的典型故障特征进行综合性的探究，对日常的维护措施进行有效的分析。
关键词：减速机齿轮；故障探究；故障维护引言在当前社会的发展过程中，虽然借助智能化的发展故障特征可以被轻易指明，但也往往会对整体企业产生较为突出的现实损失。
如作为连续工作的中国电力行业而言相应的齿轮如若出现故障，将致使其整体减速机产生故障，并致使整体机械予以停机，这将会在社会范围内产生较为突出的现实损失。
通常情况而言，相应的齿轮在运行一段时间内便会产生一定程度的现实故障，并且相应的故障具有着高度多样化的特征，其自身存在着断齿、表面磨损等诸多现实问题，由此对整体齿轮故障进行有效的探究。
对于综合设备的维护而言，有着极其重要的现实意义，并且对其自身的故障模式进行有效的分析，对其施教原理进行综合性的探究，能够使整体齿轮在事后维修过程中所存在的被动化特征逐步转变为事前预防的主动化特征，使检测成本能够得到大幅度的降低，使整体减速机故障所存在的发生几率能够得到大幅度的下降。
1.减速机齿轮概述齿轮是常规减速器中最重要的零部件之一，在减速其中主要发挥两个作用：减速的同时提高输出扭矩以及减速的同时降低转动惯量。
齿轮的具体技术要求如下：首先，为了确保齿轮的硬度达到规定的需求，需要对齿轮的齿面和调质面进行预热处理，有利于极大地改善齿轮的性能，充分发挥齿轮材料的价值，保障常规减速器工作的稳定性；其次，要对齿轮进行的磨削，磨削面主要是齿轮的两个侧面，尽可能地消除侧面存在的毛刺和凹凸，尽可能减小齿轮侧面和其他零部件接合时的缝隙，提高常规减速器的工作性能；最后，完成上述两步后，为了确保齿轮满足质量要求，还需要对齿轮进行探伤处理，发现齿轮中可能存在的裂纹、缝隙等，最大限度避免任何可能出现的性能问题。
齿轮的故障诊断(推荐)
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------齿轮的故障诊断(推荐）齿轮的故障诊断齿轮的故障诊断齿轮的故障诊断一、齿轮的常见故障一、齿轮的常见故障齿轮是最常用的机械传动零件，齿轮故障也是转动设备常见的故障。
据有关资料统计，齿轮故障占旋转机械故障的 10.3%。
齿轮故障可划分为两大类，一类是轴承损伤、不平衡、不对中、齿轮偏心、轴弯曲等，另一类是齿轮本身（即轮齿）在传动过程中形成的故障。
在齿轮箱的各零件中，齿轮本身的故障比例最大，据统计其故障率达 60%以上。
齿轮本身的常见故障形式有以下几种。
1. 断齿断齿是最常见的齿轮故障，轮齿的折断一般发生在齿根，因为齿根处的弯曲应力最大，而且是应力集中之源。
断齿有三种情况：①疲劳断齿由于轮齿根部在载荷作用下所产生的弯曲应力为脉动循环交变应力，以及在齿根圆角、加工刀痕、材料缺陷等应力集中源的复合作用下，会产生疲劳裂纹。
裂纹逐步蔓延扩展，最终导致轮齿发生疲劳断齿。
②过载断齿对于由铸铁或高硬度合金钢等脆性材料制成的齿轮，由于严重过载或受到冲击载荷作用，会使齿根危险截面上的应力超过极限值而发生突然断齿。
1 / 18③局部断齿当齿面加工精度较低、或齿轮检修安装质量较差时，沿齿面接触线会产生一端接触、另一端不接触的偏载现象。
偏载使局部接触的轮齿齿根处应力明显增大，超过极限值而发生局部断齿。
局部断齿总是发生在轮齿的端部。
2. 点蚀点蚀是闭式齿轮传动常见的损坏形式，一般多出现在靠近节线的齿根表面上，发生的原因是齿面脉动循环接触应力超过了材料的极限应力。
在齿面处的脉动循环变化的接触应力超过了材料的极限应力时，齿面上就会产生疲劳裂纹。
裂纹在啮合时闭合而促使裂纹缝隙中的油压增高，从而又加速了裂纹的扩展。
齿轮疲劳点蚀的特征及案例分析
齿轮疲劳点蚀的特征及相应案例分析1 疲劳点蚀的定义及特征点蚀又称接触疲劳磨损，是润滑良好的闭式传动的常见失效形式之一。
齿轮在啮合过程中，相互接触的齿面受到周期性变化的接触应力的作用。
若齿面接触应力超出材料的接触疲劳极限时，在载荷的多次重复作用下，齿面会产生细微的疲劳裂纹；封闭在裂纹中的润滑油的挤压作用使裂纹扩大，最后导致表层小片状剥落而形成麻点，这种疲劳磨损现象，齿轮传动中称为点蚀。
节线靠近齿根的部位最先产生点蚀。
润滑油的粘度对点蚀的扩展影响很大，点蚀将影响传动的平稳性并产生冲击、振动和噪音，引起传动失效。
点蚀又分为收敛性点蚀和扩展性点蚀。
收敛性点蚀指新齿轮在短期工作后出现点蚀痕迹，继续工作后不再发展或反而消失的点蚀现象。
收敛性点蚀只发生在软齿面上，一般对齿轮工作影响不大。
扩展性点蚀指随着工作时间的延长而继续扩展的点蚀现象，常在软齿面轮齿经跑合后，接触应力高于接触疲劳极限时发生。
硬齿面齿轮由于材料的脆性，凹坑边缘不易被碾平，而是继续碎裂成为大凹坑，所以只发生扩展性点蚀。
严重的扩展性点蚀能使齿轮在很短的时间内报废[1]。
2 疲劳点蚀的实例某重型车辆侧减速器主动齿轮发生了早期失效，失效齿轮与行星转向机相连，将全车动力传递到行动部分，是全车受载最大的齿轮，始终在大载荷、高转速、多冲击的复杂苛刻环境下工作。
齿设计上采用整编为齿轮，传动比为5.9，润滑方式为油池飞溅润滑。
实效齿轮材料为18Cr2Ni4W A钢。
采用渗碳+淬火+低温回火热处理工艺。
失效齿轮发生严重的接触疲劳失效，使用寿命未达到规定时间。
采用断口分析、金相分析、硬度测试及有限元接触应力分析等方法对齿轮进行失效分析，查找该齿轮实效的原因（由于篇幅有限以及结合自身知识面，仅列举出端口分析和金相分析两项结果）。
2.1 断口分析通过对失效齿轮宏观观察发现．在啮合受力齿面的节线附近靠近齿根一侧，沿齿宽方向分布许多剥落坑，剥落坑附近有许多点蚀坑，这些点蚀剥落坑再吃款方向上基本连成一线，形成由点蚀剥落坑组成的凹坑带，基本与齿宽同长（图一）。
轮齿疲劳裂纹非线性动力学模型的参数确定及仿真
第１ 期
张 青锋 ， ：轮 齿 疲 劳 裂 纹 非 线 性 动 力学 模 型 的 参 数 确 定 及 仿 真 等
（ 。 Ｚ ） Ｚ） Ｚ ≤ （１ 。 ３ ＜ １＜
一
（） ３
（） ４ 的仿真 刚度 曲线 。
，● ● ●● ● ， ●● ● ●， ， 、 ● ， ●● ，● ， ● 【
被 动齿 轮 的 角速 度 ； 为 阻尼 系 数 ； ， Ｍ 分别 为
作 用在 主、 动齿 轮上 的外 力 矩 ； ｆ 为 时变 刚度 ； 被 Ｋ（） （） 啮合线 上 的静态 传递 误 差 ； （ ￡ ） ￡为 ｈ ｚ（） 为齿轮 副 的齿侧 间隙 非线性 描述 函数 。
本文 建 立 了轮 齿 疲 劳裂 纹 非线 性 动力 学 模型 ， 采用 齿轮 副的检 验标 准与公 差值 来确定 模型 中静态 传递 误差 、 齿侧 间隙 等 函数 的 相关 数 值 ， 从理 论上 保 证 了模 型 中相关 参 数 的准 确 性 ， 时在 传递 误 差 函 同
其 中 ： ｋ 分 别 为单 齿 啮 合 刚 度 和 双 齿 啮合 刚 度 ｋ ，。
值 ；， 为单 齿 啮合 线 长 度 ： ＝ （ 一ｅ） ｂＰ 为 基 圆 ： ２ ｐ ， ｂ ： 齿距 ； ｚ 为双 齿 啮 合 线 长度 ： ＝ （ ｚ ＝ 一 １ ｂ 为 齿 ： ） ； 轮 传 动 的重 合 度 系数 ； 一ｚ＋ｌ， Ｏｄ ｄ 基 ｚ 。 —ｔ ｂ为
【学术论文】某45钢齿轮断裂分析及改进措施
【学术论文】某45钢齿轮断裂分析及改进措施摘要：通过对某设备４５钢齿轮断裂的深入分析，研究了４５钢材料的热处理特性和原工艺存在的问题，对断裂齿轮进行了硬度和显微组织分析，找到了齿轮断裂的原因。
针对该型齿轮特点，改进齿轮加工工艺，增加了齿形粗加工工序，改善了齿轮热处理性能，较好地解决了齿轮加工出现的问题，保证了产品加工质量，为该型齿轮加工提供了参考。
关键词：４５钢齿轮；工艺；热处理；显微组织分析；改进方案齿轮作为传动系统的组成部分，在机械行业有着广泛的应用。
４５钢来源广泛，具有较高的强度和较好的切削加工性，成为加工齿轮的主要原材料之一［１］。
某设备４５钢齿轮在使用过程中出现断裂现象，其形态为沿齿长纵向方向整齿断裂，断裂面两端部分呈金属光泽，纹路清晰，中间部分已氧化，无金属光泽，早已出现裂纹。
本文以该４５钢齿轮断裂为研究对象，从工艺、材料、热处理等方面分析原因，提出改进措施，保证产品质量。
１齿轮零件简介某设备４５钢齿轮结构如图１所示，其中热处理要求：调质处理２２０～２５０ＨＢＷ，齿面淬火５８～６３ＨＲＣ，其他主要基本参数见表１。
2 齿轮加工工艺分析该齿轮的生产流程［２］主要为：毛坯加工（棒料锯割）、粗加工（粗车外形及内孔）、中间热处理（退火、正火、调质）、精加工（精车外形及内孔、割键槽）、齿形加工（插齿、滚齿等）、最终热处理（表面淬火）和表面处理（磷化）等。
由于该齿轮要求一定的综合力学性能，故采用调质工艺作为中间热处理，为后续表面淬火等最终热处理作组织准备。
最终热处理采用高频表面淬火，热处理后不再进行精加工。
由于４５钢淬透性较差，鉴于该齿轮的尺寸、结构和加工工艺，该齿轮在做调质处理时，存在调质层深度未能达到节圆以下部分的可能性，而齿轮在感应加热淬火时在齿根部分存在热影响区，如该区域未能产生调质组织，则会影响该区域的力学性能，使该区域的弯曲疲劳强度降低，存在产生裂纹的隐患。
3 断裂原因分析由于４５钢具有较强的淬火开裂敏感性［３－６］，淬火时会引起齿轮应力的急剧变化，齿轮淬火经过加热、保温和冷却３个过程，期间会发生热胀冷缩体积变化和金相组织变化，从而产生相应的热应力和组织应力。
偏航齿圈断裂分析与研究
偏航齿圈断裂分析与研究摘要：南方风电场的，风湍流强度大、风向变化频繁，为了最大捕获风能，机组需偏航追踪风向变化，但频繁启停偏航容易造成机组偏航系统故障。
本次研究深入的研究了某风电场33号风机偏航齿圈偏航大齿断齿故障，提出风电场偏航大齿断齿故障产生的原因及解决方法。
关键词：风电场；偏航；偏航大齿；断齿一、引言南方风电场风向突变降低了风电机组风能捕获效率，造成风力发电机组需要频繁的偏航，降低了偏航系统使用寿命，现有山地风电场急需进行偏航系统整体维护，提高偏航系统可靠性，提升发电能力。
二、偏航大齿断齿故障原因分析齿轮断齿分为轮齿折断、齿面疲劳、齿面胶合、齿面磨损这四类〔1〕。
这四类故障的严重程度由重至轻。
一旦发生齿轮折断问题，则发电机组不能发电，必须全面检修，将故障排查后才能投入运行。
齿轮断齿问题产生的原因一般为偏航大齿的结构产生了变化〔2〕。
风电场偏航齿圈的断齿的问题体现在五个方面：（一）33号风机偏航大齿点蚀现象由于偏航齿圈结构原因，33号风机偏航大齿暴露在塔筒内部，上方为偏航制动盘，偏航刹车是刹车片及制动盘磨损产生的细微颗粒掉落在偏航大齿润滑脂内，在齿轮啮合的过程中，细微颗粒在偏航过程中遭受挤压导致偏航大齿齿面上产生一个细小微粒状的点蚀，如果该点蚀持续扩大，则齿轮会发生裂纹变化。
（二）33号风机偏航大齿胶合现象再检查33号风机断齿情况时，明显发现风机在偏航时发生很大的异响及振动，可以断定33号风机偏航大齿与偏航小齿之间发生了胶合现象。
为了防止胶合，需采用黏度较大或抗胶合性能较好的润滑油及提高齿面硬度与降低表面粗糙度等措施。
（三）33号风机偏航大齿齿面疲劳现象齿轮疲劳的现象产生，齿轮在啮合过程中，既有相对滚动，又有相对滑动。
这两种力的作用使齿轮表面层深处产生脉动循环变化的切应力。
轮齿表面在这种切应力反复作用下，引起局部金属剥落而造成损坏。
其损坏形式有麻点疲劳剥落、浅层疲劳剥落和硬化层疲劳剥落三种。
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根据齿轮发出的振动信息进行故障诊断，足日前 最常用手段。这主要是【封为振动信号包含丰富的故障 信息，且其测试分析的手段、方法和理论相对比较成 熟，易于实现监测和诊断。
从总体上讲，齿轮故障可划分为两大类：·是由制 造和装配等原凼造成的，如齿轮误差、轮齿与内孔不同 心、各部分轴线不同心、小平衡等；另一类则是齿轮由 于长期运行而形成的，如齿轮表面发生点蚀、疲劳剥 落、磨损、蟪性流动、胶合以及齿根裂纹，甚至断齿等故 障，表ｌ为齿轮常见故障的发生比例。
声太高等原因被淹没，使诊断失去足够的可靠性。由
于齿轮啮合振动信号的幅值和相位凋制函数是以轴转
频Ｃ为重复频率的
要２１ｉ㈧—¨牝 周期函数，且啮合频
率是轴转频的整数
｛
倍。所以一般可以 ‘２”ｂ于’打’扩勺旨
采用时域同步平均
ａ）‘／瑚
＾
引／＼八．几 的方法对信号进行
预处理，以提高信噪
比。图３ａ所示是某
一齿轮箱主动轴齿 １８ｔ１１Ｌｊ；丁。１占ｒ—前ｒ—肃
４０。的相位局部滞后，它表
示早期裂纹已经形成。图
４ｂ中Ａ点处相位滞后发展
靼网
呦∞∞哟惚∞挪
到，９０。芹右，它表示齿轮 裂纹故障较为严重，有发生 断裂的鹣势，根据参考信号 和相跳位置即可渗断出故 障位置。经开箱检查发现 其巾的确有一齿裂纹较为
Ｒｃ纩乙——————————几』 严重。
ｂ）严重裂纹的相位
图４嚣相 蒜位蠹调魏制蝗信莒息动
表ｌ齿轮常见故障的发生比例
齿轮故障类型
断齿 点蚀 刘痕 磨损 其它
所占百升比（％）
３ｌ
１０
１０
８
由丧１口ｊ知，齿轮断齿是齿轮常见故障中占比例 最大的。而断齿的主要原凶又是由于周期应力的反复 作用，引起轮齿疲劳裂纹的扩展，从而最终导致断齿。 由于从疲劳裂纹出现到疲劳断裂是一个渐变过程。若 能在这一过程中监测、诊断轮齿的疲劳裂纹，及早预 报，就能防止断齿现象的发生。
六、结论 ７、、５日ｐ‘
希尔伯特变换解调常用于求信号的外包络曲线， 因此当信号频潜及倒谱元法监测出齿轮的故障信息 时，可用希尔伯特变换解调出信号边频中包台的故障 信息。另外，相位突变是齿轮疲劳裂纹的特征信息，通 过相位调制跃变的方向可判断出测点和故障点在传动 链中的相对位置，这样两者结合就有可能诊断出裂纹 齿轮在齿轮传动链中的准确位置，再根据参考信号和 相位突变位置，还可进一步诊断出裂纹齿的具体部位。
轮出现严重齿根裂
Ｉ／ｍｓ
ｈ１
纹时的时域同步平
均振动信号，齿轮箱图３ 啮合振动信号及其也络函数
８０
主动轴齿轮齿数为４６，轴转速为１０００“商ｎ，理论上的 轴转频ｆ＝１６．６７Ｈｚ，齿轮啮合频率正＝７６６．７Ｈｚ，利用 式（６）对其作谱分析即町得到包络信号的包络谱。对 图３ａ所示的晦轮时域振动信号进行希尔伯特变换，得 到的包络信号如图３ｂ所示。图３中各个峰值的间隔 为５６．８ ｒｎｓ．它反映了原信号中调制信号的频率为 １７．６№，可Ｕ看出它和裂纹故障齿轮的理论回转频率 值ｆ＝１６．６７Ｈｚ基本相符。
波分量的幅值调制函数
Ｍ
６。（ｔ）＝∑Ｂ。ｏｏｓ（２—诉￡＋ｐ。）——对ｍ阶谐波
分量的相位调制函数 ，：——调制频率，即缺陷齿轮所在轴的转动频率
Ａ。、口。——幅值、相位调制函数第ｎ阶分量的 幅值
ａ。、卢。——幅值、相位调制函数ｎ阶分量的相位
由于ａ。（Ｉ）和６。（１）都有明确的含义，分别代表
齿轮故障对信号在幅度和相位。卜的影响，其影响程度
在啮合时必然使信号产生幅度和相位的变化，相当于 对啮合频率簇进行调制，可用。＋（￡）和６。（ｆ）表示ｍ
阶谐波分量的幅值和相位调制函数，调制后的模型町
表示为：
Ｍ
ｙ（ｆ）＝∑ｘ。ｆｌ＋ｎ，（Ｉ）Ｉ㈣｛（２＂出＋≠。＋６。（Ｉ）｝¨…。（２）
ｍ ２ｕ
Ｍ
式中 ｎ。（￡）＝羞Ａ。００ｓ（２”唾ｆ＋ｎ。）——对ｍ阶谐
析中若只希攀选择其中一组边频簇而滤掉其他频率成 分，相肖于取式（２）中多项式的－项，即对信号进行窄
带通滤波．中心频率置］一乇频分量，曦处，适当选择带 宽，抑制其余信号分量，这时滤波输出为：
理代■谴ｚ爱２口啦ｆ１０）
万方数据
设备设计与维修
ｋ（ｆ）＝Ｌ｛１＋ｏ，（ｆ）｝ｃｏｓ｛（２喊ｌ＋≠。＋０。（ｆ）｝……（３）
在信号谱分析中，齿根裂纹将导致振动信号在幅 值和相位两方面发，扛变化，这些变化不仅反映了齿轮 的工作状态，更主要的是反映了齿轮的故障忭质和发 展趋势。因此幅值、相位的识别和提取对齿根裂纹早 期诊断尤为关键。
要姒别和提取齿轮振动信号中的幅值和相位信 息，首先要弄清信号模剞的构成及幅值和相位两方面 的分析方法，
参考文献
１ 屈梁生，何正嘉机械歃障诊断学．上海科学技术出版社，
１９８６
２王延春，谢明，ｒ康．包络分析方法及其在齿轮故障振动诊断中的应用．重庆大学学报， Nhomakorabea嘶．１８（”
作者通讯地址：重庆太学机械传动国家重点实验室（４０００４４） 重皮工学院电子工程系（４０００５０）
收稿日期：２００２０７０４
疆托囊ｔＩ穗２０昭ｎｏ｝
图４所示是对裂纹齿轮的啮合信号进行时域同步
甲均后提取的相位凋制信息，其同步的参考来自与齿
轮轴旋转同步的脉冲信号，采ｊｌｊ每整转的脉冲信号作
为甲均的参考信号。实验中检测分析的齿轮是一对圆
弧斜齿轮，其参数（两个齿轮相同）齿数３２，模数３．５，
齿面宽度４５ＩＴｌＩｎ，螺旋角１５。，转速１４４０“ｍｉｎ。
图４ａ巾Ａ点处有大约
二、振动信号模型
齿轮传动的振动主要为齿轮啮合激励振动，振动
信号的主要成分足啮合频率及其谐波分量，其模型町
太不为：
Ⅳ
工（￡）＝∑矗ｃｏｓ（２Ⅱ唾￡＋≠。）……·…·…（１）
式中 Ｚ——齿轮啮合频率
ｘ。——第ｍ阶啮合频率谐波分量幅值 ≠。——第ｍ阶啮合频率谐波分量初相位
当齿轮存在加工误差和磨损、疲劳裂纹等故障时，
ｚ（￡）＝ｌ，（１）＋ｉ萱ｒ（￡）－－·－－－－·－…－·················（５） 所以信号包络为：
ｚ（￡）ｌ＝√Ｐ（￡）＋Ｐ２（ｆ）…………………（６）
四、相位识别
轮齿疲劳裂纹等故障，不但使齿轮啮合时的信号
产生幅度卜的变化，还产生相位上的改变。对于裂纹 齿轮，它最突出的特点是相位凋制的局部性。在多级
齿轮传动中，一旦形成齿根裂纹，产生的相位调制信息 将使同一测点获得多个故障源的信息。经实测发现，
矿识 当故障发生在测点的上
一级齿轮时，测点振动 的相位凋制是滞后，反
之，当故障发生在测点
Ｅ＆■
ｂｌ目＆触幸
的下一级齿轮时，测点
图２相位跃变波形
振动的相位调制是超前，如图２所示。
五、实验验证
齿轮的故障信息往往会因信号结构复杂和背景噪
三、幅值识别 利用包络分析方法日Ｊ从信号幅值方面对齿轮故
障，尤其足齿根裂纹进行渗断。将式（３）表示的信号进 行希尔伯特变换可得：
Ｐ（ｏ）＝Ｈ（ｙ（‘）ｌ＝Ｆ“∽娜（ｆ，－Ｆ［ｒ（￡）Ｊ｝…··（４） 『＋１ ｐ ｏ
一一
式中ｉ＝√一ｌ；ｓ即（，）＝｛ｏ ，；ｏ Ｉ—ｌ ／＜ｏ
由于利用希尔伯特变换口Ｊ把一个时域实信号表水 为复信号，其复数表达式为：
万方数据
齿轮早期疲劳裂纹诊断的研究
作者： 作者单位：
刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
朱革， 彭东林， 张兴红， 郭小渝 朱革,彭东林,张兴红(重庆大学机械传动国家重点实验室,400044)， 郭小渝(重庆工学院电 子工程系,400050)
现代制造工程 MODERN MANUFACTURING ENGINEERING 2002(10) 1次
设备设计与维修
齿轮早期疲劳裂纹诊断的研究
口朱革彭东林张兴红口郭小渝
摘要在分析齿轮振动信号的幅值调制和相位调制信息的基础上．通过实验研究提出一种诊断齿轮早期疲劳裂纹的方 法。 关键词：幅值调制相位调制 疲劳裂纹
中图分类号：ｗⅢｌ 文献标识码：Ａ文章编号：１６７ｌ—＿３１３３、删坨）ｌ【卜彻９—０２
一、引言
参考文献(2条) 1.屈梁生.何正嘉 机械故障诊断学 1986 2.王延春.谢明.丁康 包络分析方法及其在齿轮故障振动诊断中的应用 1995(01)
引证文献(1条) 1.朱革 齿轮噪声解调分析新方法及其音质主观评价体系的研究[学位论文]博士 2003
本文链接：/Periodical_jxgys200210033.aspx
又和各齿的具体情况有关，即它们包含的信息具体、直 接，对功率谱的变化起了主要作用，故义称它们为故障
函数。由于上面式（２）表示的信号为一般周期函数，包 含若干阶啮合频率倍频
ｉ｛且础Ｌ． 成分，所以它进行傅立 叶变换所得到的谱是以 啮合频率及其高阶谐波
，／Ｈ２
图ｌ齿轮频谱结构特征
分量为中心，以调制频 率为间隔形成的若干调 制边带（见图１）。在分