齿轮振动原理

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齿轮齿条运动原理

齿轮齿条运动原理

齿轮齿条运动原理
齿轮和齿条是机械中常用的传动装置,其运动原理基于齿轮与齿条之间的啮合关系。

齿轮是由一系列的齿来构成的圆盘状零件,而齿条则是一种长条状的零件,其一侧面上有着一系列的齿。

当齿轮与齿条相互啮合时,通过齿与齿之间的接触,可以实现齿轮和齿条的相对运动。

具体而言,当齿轮旋转时,齿轮上的齿与齿条上的齿相互啮合,使齿条沿着自身的长度方向进行直线位移。

这种运动方式被称为齿轮齿条运动。

在齿轮齿条运动中,有两个重要的参数值得关注,分别是齿轮的模数和齿条的模数。

齿轮的模数代表了齿轮齿数与齿轮直径之比,而齿条的模数则表示了齿条上的齿数与齿条的长度之比。

这两个参数在设计齿轮齿条传动时需要根据具体的运动需求来确定。

通过齿轮齿条运动,可以将齿轮上的转动运动转换为齿条的直线运动,实现不同部件之间的传动。

齿轮齿条传动具有传动平稳、传动效率高等优点,广泛应用于机械设备中的各种传动系统中。

总之,齿轮齿条运动原理是基于齿轮与齿条之间的啮合关系,齿轮的旋转使齿条进行直线位移。

齿轮齿条传动具有传动平稳、传动效率高等优点,是广泛应用于机械传动系统中的一种传动方式。

齿轮范成原理实验

齿轮范成原理实验

齿轮范成原理实验齿轮是机械传动中常用的一种传动方式,具有传递功率、转速和转矩等特点。

其传动效率高、噪音低、寿命长等优点,被广泛应用在各种机械领域中。

本文将介绍齿轮范成原理实验,旨在帮助读者更好地了解齿轮工作原理。

一、实验原理齿轮传动是利用两个或多个啮合的齿轮,通过齿形的改变而实现转动传递动力和扭矩的机械传动方式。

实验中,通过模型模拟齿轮的啮合过程,演示齿轮的范成原理。

二、实验仪器齿轮模型、测量工具、数据记录器等。

三、实验步骤1.检查齿轮模型是否安装正确,有无异物和损坏。

2.测量齿轮的齿数、模数、压力角等参数,并记录下来。

3.调整齿轮的位置,使得两个齿轮啮合,根据齿轮的齿数和模数计算出齿轮的传动比。

4.启动齿轮模型,观察齿轮的啮合过程,记录齿轮的传动情况,例如转速、转矩、噪音等。

5.根据实验数据,计算齿轮传动效率,分析齿轮传动的优缺点。

四、实验注意事项1.在进行实验前,应当认真检查齿轮模型的装配情况和参数符合要求,确保实验的可靠性和安全性。

2.避免使用过高的转速,以免造成齿轮的损坏或者伤害实验人员。

3.在实验过程中,应注意观察齿轮的转动状态和传动效率等数据,记录实验数据时精确到小数点后一位。

4.实验结束后,应停止电源并拆卸齿轮模型,清洁齿轮和测量工具,并妥善保存。

五、实验结果分析通过齿轮范成原理实验,可以了解齿轮的工作原理及传动特点。

实验数据的分析可以得出以下结论:1.齿轮传动中,齿轮的齿数、模数和压力角等参数对传动效率和精度有着重要的影响。

2.齿轮传动比可以根据齿数和模数计算,传动效率随着传动比的增大而降低,但传动能力增强。

3.齿轮传动的噪音和振动会随着转速的增加而增大,但传动效率也会相应提高。

4.齿轮传动具有简单、可靠、精度高、寿命长等优点,在各种机械传动领域中广泛应用。

总之,齿轮范成原理实验可以帮助读者深入了解齿轮的工作原理及传动特点,为进一步研究机械传动提供了基础。

齿轮的工作原理

齿轮的工作原理

齿轮的工作原理齿轮的工作原理什么是齿轮?齿轮是一种常见的机械传动元件,由多个齿片组成的圆盘形结构。

它通过齿与齿之间的啮合来实现传动力和转速的调节。

齿轮的种类1.直齿轮:齿轮的齿片与轴线平行,齿面呈直线状。

2.锥齿轮:齿轮的齿片与轴线相交,齿面呈锥形。

3.斜齿轮:齿轮的齿片与轴线倾斜一定角度,可实现轴间斜交传动。

4.曲线齿轮:齿轮的齿片与轴线不平行,曲线齿轮可实现连续变速传动。

齿轮的工作原理齿轮传动是通过齿和齿之间的啮合来传递动力的。

当两个齿轮啮合时,其中一个齿轮作为主动轮,通过驱动力旋转;而另一个齿轮则作为从动轮,受到主动轮的作用力而转动。

在啮合过程中,主动轮的齿与从动轮的齿紧密接触,以齿数少、模数大的齿轮为主动轮时,从动轮的转速会比主动轮的转速高;反之,以齿数多、模数小的齿轮为主动轮时,从动轮的转速会比主动轮的转速低。

齿轮的优点•传递效率高:齿轮传动具有高效率、紧凑、重量轻等优点,可以实现高速传动和大扭矩传递。

•转速调节方便:通过调整齿轮的齿数可以实现不同转速的传动。

•传动稳定可靠:齿轮传动的啮合面积大,传动稳定可靠,适用于高负载和精密传动。

齿轮的应用领域•机械设备:齿轮被广泛应用于各类机械设备中,如汽车、工程机械、船舶等,用于传动和转速调节。

•时计钟表:齿轮是时计钟表中非常重要的零部件,通过齿轮传动实现时间的流逝和指针的运行。

•工业生产:齿轮传动常用于工业生产线上,用于传递动力和控制设备的运行。

总结齿轮作为一种常见的机械传动元件,在许多领域都有广泛的应用。

它通过齿与齿之间的啮合来传递动力和调节转速,具有传递效率高、转速调节方便、传动稳定可靠等优点。

无论是在机械设备、时计钟表还是工业生产中,齿轮都起着重要的作用。

什么是齿轮?齿轮是一种常见的机械传动元件,由多个齿片组成的圆盘形结构。

它通过齿与齿之间的啮合来实现传动力和转速的调节。

齿轮的种类1.直齿轮:齿轮的齿片与轴线平行,齿面呈直线状。

2.锥齿轮:齿轮的齿片与轴线相交,齿面呈锥形。

齿轮传动时振动力计算公式

齿轮传动时振动力计算公式

齿轮传动时振动力计算公式
在机械传动中,齿轮传动是一种常见且重要的传动方式。

然而,在齿轮传动中,由于齿轮间的啮合和运动,会产生振动力。

了解和计算这些振动力对于传动系统的设计和优化至关重要。

齿轮传动的振动力计算公式可以通过以下方式得到。

首先,我们需要确定齿轮的传动比、齿数、齿宽等参数。

然后,我们可以使用以下公式计算振动力:
F = (K1 * K2 * K3 * K4 * K5 * K6 * K7 * K8 * K9 * P * V) / (m * Z * B)
其中,F代表振动力,K1至K9代表与齿轮传动相关的系数,P代表传动功率,V代表传动速度,m代表齿轮质量,Z代表齿数,B 代表齿宽。

这个公式的推导过程相对复杂,涉及到齿轮啮合的动力学和振动学原理。

在实际应用中,我们可以通过实验和经验数据来确定这些系数的具体值,以便更准确地计算振动力。

通过计算齿轮传动的振动力,我们可以评估传动系统的稳定性和可靠性。

如果振动力过大,可能会导致传动系统的噪声、振动和损坏。

因此,在设计和优化齿轮传动时,我们需要合理选择齿轮参数和传动方式,以尽量降低振动力的影响。

齿轮传动的振动力计算是传动系统设计和优化中的重要一环。

通过
准确计算振动力,我们可以评估传动系统的性能,并采取相应的措施来降低振动力的影响。

这将有助于提高传动系统的稳定性和可靠性,保证其正常运行。

螺旋齿轮工作原理

螺旋齿轮工作原理

螺旋齿轮的工作原理1. 引言螺旋齿轮是一种常见的传动装置,广泛应用于机械领域。

它由两个或多个相互啮合的螺旋齿轮组成,通过齿轮之间的啮合来传递动力和扭矩。

螺旋齿轮具有许多优点,如高扭矩传递能力、平稳运行、低噪音等。

本文将详细解释螺旋齿轮的工作原理,包括螺旋齿轮的结构、工作过程和特点。

2. 螺旋齿轮的结构螺旋齿轮由两个或多个相互啮合的螺旋齿轮组成。

每个螺旋齿轮都有一定数量的斜向排列的切向直线齿。

这些切向直线齿与另一个螺旋齿轮上相应位置的切向直线齿进行啮合。

螺旋齿轮通常由圆柱形或锥形构成。

圆柱形螺旋齿轮适用于平行轴传动,而锥形螺旋齿轮适用于轴线交叉的传动。

每个螺旋齿轮上的切向直线齿都呈螺旋状排列,因此称之为螺旋齿轮。

这种结构使得螺旋齿轮在工作时具有许多独特的特性。

3. 螺旋齿轮的工作过程螺旋齿轮的工作过程可以分为两个阶段:啮合和滚动。

3.1 啮合在啮合阶段,两个螺旋齿轮上的切向直线齿开始接触,并逐渐进入啮合状态。

由于切向直线齿呈斜向排列,它们会沿着相应方向滑动,直到完全啮合。

在啮合过程中,切向直线齿之间产生了一定的相对滑动。

这种相对滑动会导致摩擦和磨损,所以通常需要在螺旋齿轮上涂抹润滑剂来减少摩擦。

3.2 滚动一旦两个螺旋齿轮完全啮合,它们就开始进行滚动运动。

滚动是指齿轮之间的切向直线齿相互滚动,而不是滑动。

在滚动过程中,螺旋齿轮之间的接触点会随着运动逐渐改变。

这种改变使得齿轮之间的载荷分布均匀,减少了单点载荷对齿轮的磨损。

由于螺旋齿轮上的切向直线齿呈斜向排列,所以它们会产生一个力矩。

这个力矩使得螺旋齿轮能够传递扭矩和动力。

4. 螺旋齿轮的特点螺旋齿轮具有许多独特的特点,使其在许多应用中成为首选传动装置。

4.1 高扭矩传递能力由于螺旋齿轮上的切向直线齿呈斜向排列,因此它们可以更好地分散载荷,并具有更大的接触面积。

这种结构使得螺旋齿轮能够传递更大的扭矩,并且具有较高的传动效率。

4.2 平稳运行由于螺旋齿轮上的切向直线齿呈螺旋状排列,它们在工作时产生的载荷分布均匀。

齿轮原理简述

齿轮原理简述

齿轮原理简述
齿轮原理是指通过齿轮之间的啮合传递运动和力量的机械原理。

齿轮由一系列齿把组成,齿把的形状和大小都是规定好的,具有一定的齿数和模数。

当两个齿轮间的齿把开始接触时,通过相互咬合并传递力量,使得主动齿轮转动,并将转动的运动和力量传递到被动齿轮上。

齿轮的传动可以实现不同速度和力矩的转换。

根据齿轮的齿数比,可以确定传动的速比大小。

速比越大,主动齿轮的转速越快,传动的速度越大;速比越小,主动齿轮的转速越慢,传动的速度越小。

此外,齿轮的齿数比还会影响传动的力矩。

根据齿轮传动原理,当速比小于1时,被动齿轮的转矩比主动齿轮大;当速比大于1时,被动齿轮的转矩比主动齿轮小。

齿轮传动具有正反转和变速变矩的功能。

当主动齿轮逆时针转动时,被动齿轮就会顺时针转动,实现了转向效果。

而当主动齿轮和被动齿轮的齿数比发生变化时,传动的速度和力矩也会相应变化。

这种特性使得齿轮在各种机械设备中得到广泛应用,如汽车的变速箱、工业机械的传动装置等。

总之,齿轮原理通过齿间的啮合传递运动和力量,实现了转速的变换和力矩的传递。

凭借其稳定可靠、效率高等特点,齿轮传动在机械工程领域扮演着重要的角色。

同步齿轮运行原理

同步齿轮运行原理

同步齿轮运行原理
1 同步齿轮的概念
同步齿轮是指一种特定形式的齿轮,其形状特殊且有着独特的特性,可以完成转速控制和定位设定的功能。

若将这种特殊齿轮加入材料形成某种设备,就称之为同步齿轮成套机构。

2 同步齿轮构造
同步齿轮主要由齿圈、齿轮和螺栓组成,其中齿圈主要由外直径比较大的一冠固定夹紧的凸圆周部分构成,圆边缘有内牙;齿轮有一齿芯圆形凹槽做齿轮部分,该凹槽与齿圈内牙可连接;同步齿轮外侧有必要的凸起,或者安装螺栓,可以将同步齿轮与静止传动件成套连接。

3 同步齿轮运行原理
在同步齿轮成套机构中,齿轮会同步地运动,这取决于齿圈盘旋转,在齿圈盘转动的过程中,会向齿轮发出由内螺纹控制的信号,使得齿轮转动角度和速度发生变化,从而达到实现恒速转矩的方法。

同步齿轮的运行受制于齿圈的弯曲和摩擦,其有效的润滑也是极为重要的,提高同步齿轮的运行性能及提高对外输出转矩和减少误差等方面都非常关键。

4 同步齿轮的优势
同步齿轮具有高精度、低误差、相对较简单结构、低耗能等优势,在某些场合运用上有着极大的优势。

同时,也可以更好地增强系统的
稳定性和减少动量损耗,因此在自动化和机械行业中被大量的应用。

例如:顺时针或逆时针运动的自动售货机、汽车行驶中的底盘传动机
构等,都采用了这种同步齿轮机构来完成定位控制。

5 总结
同步齿轮是一种能有效控制误差并提高机械效率的机构,在许多
机械行业和自动化应用中有着十分重要的地位。

同时,其做工精细、
抗冲击、无需周期性检修等特点,使其在各个领域有着良好的发挥作用。

齿轮的工作原理及结构

齿轮的工作原理及结构

齿轮的工作原理及结构齿轮是一种常见的传动装置,广泛应用于机械传动系统中。

它能够通过齿与齿之间的啮合来传递运动和力量。

本文将介绍齿轮的工作原理和结构。

一、齿轮的工作原理齿轮的工作原理是基于齿与齿之间的啮合运动。

当两个齿轮啮合时,其中一个齿轮被称为驱动齿轮,另一个齿轮被称为从动齿轮。

驱动齿轮通过旋转产生力矩(扭矩),将力矩传递给从动齿轮,使其一起旋转。

齿轮传动主要有两种运动形式:平行轴齿轮传动和正斜齿轮传动。

平行轴齿轮传动是指两个齿轮的轴线平行,而正斜齿轮传动是指两个齿轮的轴线相交,且相交点与齿轮的轴线之间有一个夹角。

在齿轮传动中,驱动齿轮和从动齿轮的齿数不同可以实现不同的速比。

速比是指从动齿轮每转一圈相对于驱动齿轮的转动圈数。

例如,如果驱动齿轮的齿数为20,从动齿轮的齿数为40,那么速比就是2:1,从动齿轮转动一圈时,驱动齿轮转动两圈。

齿轮传动具有传动效率高、传动精度高、承载能力大等优点。

另外,齿轮传动还可以实现不同速度和扭矩的匹配,因此得到广泛应用。

二、齿轮的结构齿轮主要由齿轮齿数、模数、齿宽、齿面硬化等组成。

1.齿数:齿数是指每个齿轮上的齿的数量。

一般来说,齿数越多,齿轮的运动平稳,传动精度越高。

齿数的选择还要考虑到启动阻力、圆周速度等因素。

2.模数:模数是指齿轮齿数和齿轮直径的比值。

它是设计齿轮尺寸的主要参数之一。

模数越大,齿轮的模块越大,齿轮的齿高和齿宽也会相应增大。

3.齿宽:齿宽是齿轮齿面的宽度。

齿宽的大小一般由传动扭矩和齿轮的材料、齿轮精度等因素决定。

4.齿面硬化:齿面硬化是对齿面进行表面处理的一种方法。

通过齿面硬化,可以提高齿轮的硬度和耐磨性,延长齿轮的使用寿命。

此外,在齿轮的制造和安装中,还需要考虑齿间间隙、啮合角、啮合圆直径等因素,以确保齿轮传动的稳定性和可靠性。

总结:齿轮通过齿与齿之间的啮合来传递运动和力量。

其工作原理是基于齿与齿之间的啮合运动。

齿轮传动主要有平行轴齿轮传动和正斜齿轮传动两种形式。

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齿轮的振动机理一、齿轮的力学模型分析如图1所示为齿轮副的力学模型,其中齿轮具有一定的质量,轮齿可看作是弹簧,所以若以一对齿轮作为研究对象,则该齿轮副可以看作一个振动系统,其振动方程为式中x—沿作用线上齿轮的相对位移;c —齿轮啮合阻尼;k(t)—齿轮啮合刚度;T1,T2—作用于齿轮上的扭矩;r2—齿轮的节圆半径;i—齿轮副的传动比;e(t)—由于轮齿变形和误差及故障而造成的个齿轮在作用线方向上的相对位移;m r—换算质量。

图1 齿轮副力学模型m r=m1m2/(m1+m2)(1-2)若忽略齿面摩擦力的影响,则(T-iT1)/r2=0,将e(t)分解为两部分:2e(t)=e1+e2(t)(1-3)e1为齿轮受载后的平均静弹性变形;e2(t)为由于齿轮误差和故障造成的两个齿轮间的相对位移,故也可称为故障函数。

这样式(1-1)可简化为(1-4)由式(1-4)可知,齿轮的振动为自激振动。

该公式的左侧代表齿轮副本身的振动特征,右侧为激振函数。

由激振函数可以看出,齿轮的振动来源于两部分:一部分为k(t)e1,它与齿轮的误差和故障无关,所以称为常规振动;另一部分为k(t)e2(t) ,它取决于齿轮的综合刚度和故障函数,这一部分可以较好地解释齿轮信号中边频的存在以及与故障的关系。

式(1-4)中的齿轮啮合刚度k(t)为周期性的变量,由此可见齿轮的振动主要是由k(t)的这种周期变化引起的。

k(t)的变化可用两点来说明:一是随着啮合点位置的变化,参加啮合的单一轮齿的刚度发生了变化,二是参加啮合的齿数在变化。

例如对于重合系数在1-2之间的渐开线直齿轮,在节点附近是单齿啮合,在节线两侧某部位开始至齿顶、齿根区段为双齿啮合(图2)。

显然,在双齿啮合时,整个齿轮的载荷由两个齿分担,故此时齿轮的啮合刚度就较大;同理,单齿啮合时啮合刚度较小。

图2 齿面受载变化图3 啮合刚度变化曲线从一个轮齿开始进入啮合到下一个轮齿进入啮合,齿轮的啮合刚度就变化一次。

由此可计算出齿轮的啮合周期和啮合频率。

总的来说,齿轮的啮合刚度变化规律取决于齿轮的重合系数和齿轮的类型。

直齿轮的刚度变化较为陡峭,而斜齿轮或人字齿轮刚度变化较为平缓,较接近正弦波(图3)。

若齿轮副主动轮转速为n1、齿数为Z1;从动轮转速为n2、齿数为Z2,则齿轮啮合刚度的变化频率(即啮合频率)为(1-5)无论齿轮处于正常或异常状态下,这一振动成分总是存在的。

但两种状态下振动水平是有差异的。

因此,根据齿轮振动信号啮合频率分量进行故障诊断是可行的。

但由于齿轮信号比较复杂,故障对振动信号的影响也是多方面的,特别是由于幅值调制和频率调制的作用,齿轮振动频谱上通常总是存在众多的边频带结构,给利用振动信号进行故障诊断带来一定的困难。

二、幅值调制与频率调制齿轮振动信号的调制现象中包含有很多故障信息,所以研究信号调制对齿轮故障诊断是非常重要的。

从频域上看,信号调制的结果是使齿轮啮合频率周围出现边频带成分。

信号调制可分为两种:幅值调制和频率调制。

1.幅值调制幅值调制是由于齿面载荷波动对振动幅值的影响而造成的。

比较典型的例子是齿轮的偏心使齿轮啮合时一边紧一边松,从而产生载荷波动,使振幅按此规律周期性地变化。

齿轮的加工误差(例如节距不匀)及齿轮故障使齿轮在啮合中产生短暂的“加载”和“卸载”效应,也会产生幅值调制。

幅值调制从数学上看,相当于两个信号在时域上相乘;而在频域上,相当于两个信号的卷积,如图4所示。

这两个信号一个称为载波,其频率相对来说较高;另一个称为调制波,其频率相对于载波频率来说较低。

在齿轮信号中,啮合频率成分通常是载波成分,齿轮轴旋转频率成分通常是调制波成分。

图4 单一频率的幅值调制若x(t)=Asin(2πf c t+φ)为齿轮啮合振动信号,a(t)=1+Bcos2πf Z t为齿轮轴的转频c振动信号,则调幅后的振动信号为x(t)=A(1+Bcos2πf X t)*sin(2πf c t+φ)(1-6)式中A—为振幅;B—幅值调制指数;fz—调制频率,它等于齿轮的旋转频率。

上述调制信号在频域可表示为|x(f)׀=Aδ(f-f c)+1/2ABδ(f-f c-f Z)+1/2AB(f-f c+f Z)(1-7)由此可见,调制后的信号中,除原来的啮合频率分量外,增加了一对分量(f c+f z)和(f c一f z)它们是以fC为中心,以fz为间距对称分布于两侧,所以称为边频带(图1-7).对于实际的齿轮振动信号,载波信号、调制信号都不是单一频率的,一般来说都是周期函数。

由式(1-4)可知,一般情况下,k(t)e(t)可以反映由故障而产2生的幅值调制。

设y(t)=k(t)e(t)(1-8)2则k (t)为载波信号,它包含有齿轮啮合频率及其倍频成分,e(t )为调幅信号,2反映齿轮的误差和故障情况。

由于齿轮周而复始地运转,所以齿轮每转一圈,e(t )2就变化一次,e(t )包含齿轮轴旋转频率及其倍频成分。

2在时域上,y(t)=k(t)e(t)(1-9)2在频域上,S(f)=S K(f)*S e(f)(1-10)y式中,,S y(f),S k(f)和S e(f)分别为y(t),k(t)和e(t )的频谱。

由于在时域上2载波信号k(t)和调幅信号e2(t)为相乘,在频域上调制的效果相当于它们的幅值频谱的卷积。

即近似于一组频率间隔较大的脉冲函数和一组频率间隔较小的脉冲函数的卷积,从而在频谱上形成若干组围绕啮合频率及其倍频成分两侧的边频族(图5)。

由此可以较好地解释齿轮集中缺陷和分布缺陷产生的边频的区别。

图6(a)为齿轮存在局部缺陷时的振动波形及频谱。

这时相当于齿轮的振动受到一个短脉冲的调制,脉冲长度等于齿轮的旋转周期。

由此形成的边频带数量多且均匀。

图6(b)为齿轮存在分布缺陷的情形。

由于分布缺陷所产生的幅值调制较为平缓,由此形成的边频带比较高而且窄。

并且,齿轮上的缺陷分布越均匀,频谱上的边频带就越高、越集中。

图5 齿轮频谱上边频带的形成图6 齿轮缺陷分布对边频带的影响2.频率调制齿轮载荷不均匀、齿距不均匀及故障造成的载荷波动,除了对振动幅值产生影响外,同时也必然产生扭矩波动,使齿轮转速产生波动。

这种波动表现在振动上即为频率调制(也可以认为是相位调制)。

对于齿轮传动,任何导致产生幅值调制的因素也同时会导致频率调制。

两种调制总是同时存在的。

对于质量较小的齿轮副,频率调制现象尤为突出。

频率调制即使在载波信号和调制信号均为单一频率成分的情况下,也会形成很多边频成分。

若载波信号为Asin(2πft+φ)调制信号为βsin(2πf Z t)则频率调制c后的信号为f(t)=Asin[2πf c t+βsin(2πf Z t)+φ](1-11)式中A—振幅;f c—载波振率;f z—调制频率;β—调制指数,等于由调制产生的最大相位移;φ—初相角。

上式可以用贝塞尔(Besser)函数展开,得到调频信号的特性:调频的振动信号包含有无限多个频率分量,并以啮合频率fc 为中心,以调制频率fz为间隔形成无限多对的调制边带(图7)。

图7 频率调制及其边带相位调制具有和频率调制相同的效果。

事实上,所有的相位调制也可以看作频率调制,反之亦然。

对于齿轮振动信号而言,频率调制的原因主要是由于齿轮啮合刚度函数由于齿轮加工误差和故障的影响而产生了相位变化,这种相位变化会由于齿轮的旋转而具有周期性。

因此在齿轮信号频率调制中,载波函数和调制函数均为一般周期函数,均包含基频及其各阶倍频成分。

调制结果是在各阶啮合频率两侧形成一系列边频带。

边频的间隔为齿轮轴的旋转频率fz,边频族的形状主要取决于调制指数β。

3.齿轮振动信号调制特点齿轮振动信号的频率调制和幅值调制的共同点在于:①载波频率相等;②边带频率对应相等;③边带对称于载波频率。

在实际的齿轮系统中,调幅效应和调频效应总是同时存在的,所以,频谱上的边频成分为两种调制的叠加。

虽然这两种调制中的任何一种单独作用时所产生的边频都是对称于载波频率的,但两者叠加时,由于边频成分具有不同的相位,所以是向量相加。

叠加后有的边频幅值增加了,有的反而下降了,这就破坏了原有的对称性。

边频具有不稳定性。

幅值调制与频率调制的相对相位关系会受随机因素影响而变化,所以在同样的调制指数下,边频带的形状会有所改变,但其总体水平不变。

因此在齿轮故障诊断中,只监测某几个边频得到的信息往往是不全面的,据此做出的诊断结论有时是不可靠的。

三、齿轮振动的其他成分齿轮振动信号中除了存在啮合频率、边频成分外,还存在有其他振动成分,为了有效地识别齿轮故障,需要对这些成分加以识别和区分。

1.附加脉冲齿轮信号的调制所产生的信号大体上都是对称于零电平的。

但由于附加脉冲的影响,实际上测到的信号不一定对称于零线。

附加脉冲是直接叠加在齿轮的常规振动上,而不是以调制的形式出现,在时域上比较容易区分,如图8所示。

在频域上,附加脉冲和调制效应也很容易区分。

调制在谱上产生一系列边频成分,这些边频以啮合频率及其谐频为中心,而附加脉冲是齿轮旋转频率的低次谐波。

图8 将齿轮箱振动信号分解出附加脉冲产生附加脉冲的主要原因有齿轮动平衡不良,对中不良和机械松动等。

附加脉冲不一定与齿轮本身缺陷直接有关。

附加脉冲的影响一般不会超出低频段,即在啮合频率以下。

齿轮的严重局部故障,如严重剥落、断齿等也会产生附加脉冲。

此时在低频段上表现为齿轮旋转频率及其谐频成分的增加。

2.隐含谱线隐含谱线是功率谱上的一种频率分量,产生的原因是由于加工过程中带来的周期性缺陷。

滚齿机工作台的分度蜗轮蜗杆及齿轮的误差。

隐含谱线具有如下特点。

(1)隐含谱线一般对应于某个分度蜗轮的整齿数,因此,必然表现为一个特定回转频率的谐波。

(2)隐含谱线是由几何误差产生的,齿轮工作载荷对它影响很小,随着齿轮的跑合和磨损它会逐渐降低。

3.轴承振动由于测量齿轮振动时测点位置通常都选在轴承座上,测得的信号中必然会包含有轴承振动的成分。

正常轴承的振动水平明显低于齿轮振动,一般要小一个数量级,所以在齿轮振动频率范围内,轴承振动的频率成分很不明显。

滑动轴承的振动信号往往在低频段,即旋转频率及其低次谐波频率范围内可以找到其特征频率成分。

而滚动轴承特征频率范围比齿轮要宽,所以,滚动轴承的诊断不宜在齿轮振动范围内进行,而应在高频段或采用其他方法进行。

当滚动轴承出现严重故障时,在齿轮振动频段内可能会出现较为明显的特征频率成分。

这些成分有时单独出现,有时表现为与齿轮振动成分交叉调制,出现和频与差频成分,和频与差频会随其基本成分的改变而改变。

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