齿轮箱振动测试系统设计

景德镇陶瓷学院
毕业设计（论文）任务书

中文题目：齿轮箱振动测试系统设计
英文题目：
Design of vibration detection system of

Gear Units

院系：机械电子工程学院
专业：自动化
姓名：
学号：
指导教师：
起讫时间：
景德镇陶瓷学院本科毕业设计(论文)任务书

1
1．本毕业设计（论文）课题应达到的目的
通过本次课题，学生应掌握有关振动测试系统的设计，掌握如何设计调理电路、信
号转换等技术，掌握振动位移信号的处理编程技术。另外，通过解决课题中的实际问题，
学生应具备独立分析和解决常见的实际问题的能力；通过查阅中外文文献，学生应达到
独立撰写论文的水平。

2．本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、
工作要求等）
振动测试结果是机械设备故障诊断的重要依据，本课题以齿轮箱为对象，通过传感器、

变送器和数据采集将其振动数据传送至上位机存储，为后续故障诊断提供数据支持。
课题要求：
具体实现系统的功能包括：
1．设计一个可控制位置的位移装置承载激光位移传感器，位移装置要求可实现X,Y和Z
轴的位置控制
2. 激光传感器用于测量待测振动区域的振动信号，其输出通过数据采集装置将数据传送
至上位机存储。
3. 构建数据采集装置，将振动信号传送至上位机。

基本要求：
1．按照要求编制设计说明书。
2．查阅3~4篇英文文献。
3．毕业论文应有中英文摘要。
4．硬件图若干。
5．按照要求编写课题的经济分析报告。
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2
3．对本毕业设计（论文）课题成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕
1．设计说明书1份。
2．硬件电路图和软件流程图若干。
3．经济分析报告。

4．主要参考文献
[1]. 陈少江, 李尚平, 李冰,等. 某甘蔗切割器系统的振动性能试验研究[J]. 农机化研究,
2017, 39(2):138-142.
[2] 陈晋央, 余尚江, 郭青林,等. 可远程自校准的分布式组网无线微振动测试仪研制[J].
振动与冲击, 2017, 36(12).
[3] 吴国新, 许宝杰, 朱春梅. 基于LABVIEW的虚拟振动测试系统[J]. 北京信息科技大

学学报(自然科学版), 2000, 15(4):39-43.
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5．本毕业设计（论文）课题工作进度计划

起迄日期工作内容

3月1日～3月31日

4月1日～4月15日
4月16日～4月30日
5月1日～5月15日

查阅和整理资料，完成开题报告，设计系统方案。
设计硬件系统。

软件设计。
调试并整理文档，准备答辩。

所在专业审查意见：负责人：年月日院系意见：
院系领导：
年月日

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基于FEM和BEM法的大型立式齿轮箱振动噪声计算及测试分析

Ａｂｓｒｃｔａｔ：Ａｃｏｄｎｏｈｓｒｃｕｒａｄｎｔｌａｉｎｏａｇｖｒｉａｐａｅａｙｒｎｍｉｓｏｇａｂｘ，ａｆｎｔｃｒｉｇｔｔｅｔｕｔｅｎｉｓａｌｔｏｆｌｒｅｅｔｃｌｌｎｔｒｔａｓｓｉｎｅｒｏｉｅｉ
ａｃａｙｏｈｈｏｅｉａａｃａｉｎ．ｃｕｒｃｆｔｅｔｅｒｔｃｌｃｌｕｌｔｏ
Ｋｅｒｙｗｏｄｓ：ＦＥＭ；ＢＥＭ；ｇａｏｅｒｂｘ；ｍｏａｎｌｓｓ；ａｏｓｉｄｌａａｙｉｃｕｔｃ
行星齿轮传动具有较大传动比、高效率且结构较紧凑，能实现分路、向传动，换具有减速、增速、运动合成与分解等用途，用于航空、船、车和其他机械适舰汽
振第３卷第４期１
动
与
冲
击
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＯＮＡＮＤＨＯＣＩＳＫ
基于ＦＭ和ＢＭ法的大型立式齿轮箱振动噪声计算及测试分析ＥＥ
焦映厚，孔霞，蔡云龙，张介禄，周亚政
１００；．５０１２江苏泰隆减速机股份有限公司，兴泰２５０）２４０
ｕｂｌｎｅｒｓｏｓｓｈｅｕｔｏｓｉｇａｄｔｅｒｔａａｃｌｔｎａｅｃｎｉｔｎ．ｗｉｈｉｄｃｔｓｔｅｒｔｎｌｙａｄｎａａｃｅｐｎｅ．Ｔｅｒｓｌｆｅｔｎｈｏｅｉｌｃｌｕａｉｒｏｓｓｔｈｃｎｉａｅｈａｉａｉｎｓｔｎｃｏｅｏｔ

机械振动测试技术与案例分享

北京东方振动和噪声ห้องสมุดไป่ตู้术研究所
振动.应变.声学.冲击全面解决方案
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3.传感器与仪器使用注意事项
★应变测试时，发现电桥无法平衡怎么办？ a. 检查应变片是否绝缘、检查应变片桥路是否接对，应变仪上桥路档位选择是否正确 b.用万用表量应变片电阻：标准应该为120欧姆，如果过大，如到达131欧姆，则是由于电阻过大无法平衡。解决方法如下： ◆更换电阻小的导线，或缩短导线长度；
1.试验概述 2.试验仪器 3.测点布置 4.测试过程 5.测试结果
北京东方振动和噪声技术研究所振动.应变.声学.冲击全面解决方案
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1.试验概述
对某型号电机转子进行了双面动平衡测试，通过动平衡测试，得到两个不平衡面的不平衡量及相位，最后给出平衡该不平衡量所需加的配重及相位。
北京东方振动和噪声技术研究所
振动.应变.声学.冲击全面解决方案
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2.试验仪器
北京东方振动和噪声技术研究所
振动.应变.声学.冲击全面解决方案
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3.测点位置
本次试验属于双面动平衡，将被测对象某发电机转子放置于平衡机上，在两个平衡面的径向分别放置一个加速度传感器测量两个平衡面的不平衡量，通过转速传感器测量转速和振动相位。
26168.175
510.00375
峭度指标
3.185709
3.125752
3.323581
北京东方振动和噪声技术研究所
振动.应变.声学.冲击全面解决方案
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5.测试分析
（3）频域分析——齿轮箱二级行星级
北京东方振动和噪声技术研究所
振动.应变.声学.冲击全面解决方案
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5.测试分析

基于齿轮箱结构的试验模态测试研究

ＳｔｄｆｔｅＭｏａｅｔＢａｅｆｔｅＧｅｒｏｔｕｔｒｕｙＯｈｄｌｓｓｄＯｈａｂｘＳｒｃｕｅＴ
ＢＩＨｏｌｎＥｎｇｉｇ
（ｈｎｈｉｌｔｎｃＶｃｔｎｎｒｔｎＣｌｇ，ｈｎｈｉ０４，Ｃ）ＳａｇａＥｅｒｉｏａｏａＩｆｍａｏｏｌｅＳａｇａ２ｃｏｉｌｏｉｅ１１１ＨＮ
技术得到迅速发展和广泛应用。试验模态分析技术的步骤是：先根据已有的知首识和经验，在老产品的基础上试制出一台新的样机或
和输出信号，并对它进行数字处理，从而估计出被测系
统的频响函数或脉冲响应函数，为模态分析提供准确可靠的数据。齿轮箱体的振动 … 可假设为一种具有ｎ个自由度的线弹性物理运动系统，其振动微分方程为［］（）｛ｔ｝＋［｛ｔ｝＋［｛ｔ｝＝｛（）Ｃ］（）］（），ｔ｝
析机械结构动态特性的技术已经发展成为机械、船舶、车辆、建筑物、梁和能源等各个领域的通用技术。现桥代机器多要求高速、耗能、型、噪声，能可靠。低轻低性解决这些问题，不开动态测试与分析，离因而模态测试
（）１
模型；其次，用试验模态分析技术，样机作全面的测对
试与分析，获得产品的动力特性，由此识别出系统的模
态参数，立振动系统的运动方程，而预估系统在外建从

齿轮振动改善措施方案

齿轮振动改善措施方案
一、减少齿轮磨损：
1. 确保齿轮配对的精度，确保齿轮齿形准确匹配，以减少磨损。

2. 使用高质量的润滑油，确保齿轮在运行过程中充分润滑，减少摩擦和磨损。

二、改善齿轮配对：
1. 在制造过程中，确保齿轮的加工工艺和质量控制，以保证齿轮的精度和配对性能。

2. 注意齿轮装配时的对位和配对，避免安装不当导致齿轮错位和不平衡。

三、减少齿轮的冲击和振动：
1. 增加齿轮的刚度，减少齿轮的变形和振动。

可以通过增加齿轮的厚度或增加支撑结构的刚度来达到目的。

2. 在齿轮传动系统中安装减振器，通过吸收和减少冲击和振动能量，减少齿轮的振动。

四、改善齿轮的平衡性：
1. 在齿车的制造过程中，注重齿轮的平衡性，避免在高速旋转过程中产生不平衡振动。

2. 齿轮装配时，进行动平衡调试，确保齿轮组件的平衡性。

五、及时检修和维护：
1. 定期对齿轮进行检查和维护，及时发现和修复潜在问题。

2. 注意齿轮的清洁和润滑工作，确保齿轮的正常运行和延长使用寿命。

六、优化齿轮传动系统的设计：
1. 根据实际工况和需求，进行齿轮传动系统的合理设计，选择合适的齿轮参数和配对方式，以减少振动和冲击。

2. 根据传动系统的特点，采用合适的减振和减震措施，降低齿轮振动。

齿轮疲劳寿命与传动性能测试技术与装备

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2.传递误差/综合质量试验台
（3）主减综合质量试验台
接触斑点，识别分析振动、噪声，频谱分析传递误差、综合分析加载试验
进口：加载，自动检测综合分析
国产：空载，看斑点、听噪声
3.变速器换挡性能试验台
AMT自动变速器换挡性能试验台
反向驱动整车惯量 TCU模拟快速上下料自动测试
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4. 倾斜润滑试验台
变速器倾斜润滑试验台
两轴倾斜正/反驱动各轴承润滑空载功率
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七、总结
齿轮及齿轮传动系统测试关键：
测试技术测试装备测试人才
机械科学研究总院
中机生产力促进中心制造工程研究所
贴近de技术服务高端de试验装备深入de合作研究
地址：北京市海淀区首体南路2号，100044 电话：010-88301762/1718/1732 传真：010-68321835
试验要求：载荷大小精确、加载点准确、齿长载荷分布均匀，装卡方便可靠。
加载工装：技巧，特别是斜齿轮试验。
试验机为通用高频试验机
三、齿轮试验装备
国产高频试验机
德国高频试验机
6
三、齿轮疲劳寿命测试装备
工装夹具是关键，需要在专业公司定制工装要求
1.齿轮装夹方便可靠 2.齿宽方向载荷均布 3.齿顶加载点准确
四、齿轮传动性能测试技术
齿轮传动性能测试包括： 1. 齿轮接触斑点测试 2. 齿轮传递误差测试
12
四、齿轮传动性能测试技术
1. 接触斑点、传递误差、振动噪音的关系
四、齿轮传动性能测试技术
2、传递误差是齿轮啸叫的激励源
扭转振动：φ(t)= φ{ [i (t)-i 0] φ 1(t)}（动态） (1)稳态情况下， φ(t)反映传递误差TE =φ(t) ； (2) 动态情况下，齿轮受迫振动， φ(t)反映

智能振动测试仪的设计

智能振动测试仪的设计
3 系统软件设计.....................................................26 3.1 软件开发环境 ...............................................26 3.2 主程序设计 .................................................27 3.3 数据采集子程序设计 .........................................27 3.4 数据处理子程序设计......................................28 3.5 键盘和 LCD 显示子程序 ......................................29 3.6 通讯子程序设计 .............................................31 3.6.1 上位机程序设计........................................31 3.6.2 下位机程序设计........................................31 4 结论.............................................................33 参考文献...........................................................34 致谢 ...........................................................35 附录 A 硬件原理图..................................................36 附录 B 软件程序设计清单............................................38

高速列车齿轮箱综合试验台设计

器产生封闭扭矩，由电机负责驱动。电机在驱动过
程中只用来克服试验台和齿轮传动系统的机械损
失，而实现了低能耗。试验过程中的功率流方向从由加载扭矩方向与电机转向共同决定。
（）试验台可在全功率和全转速范围内以任意３
转速、转矩连续运转。１２试验台方案选型．
机械功率封闭式和电功率封闭式２种齿轮箱综
合试验台在性能方面各有优劣，综合对比结果如其
表２。
齿轮箱试验台根据功率流情况可以分为功率开放式齿轮试验台和功率封闭式齿轮试验台。功率封
后对该试验台的主要功能以及应用情况进行了介绍。关键词：速列车；轮箱；高齿电功率封闭试验台
中图分类号：２０１Ｕ７．４
文献标识码：Ｂ
１试验台方案设计
１１基本参数．高速列车齿轮箱试验台需同时满足ＣＨＲ２— ３０型和ＣＨ —３０型高速列车组２个平台产品的５Ｒ３５型式试验要求，同时要兼顾将来进行时速５０ｋ高０ｍ速试验列车齿轮箱开发试验的需求。不同车型的齿轮箱的基本参数见表１。
收藕日期：０１８—１２１ —０５
通过性能比较，据试验台参数要求和试验台根的先进性、理性以及可扩展性要求，终选择电功合最率封闭台。主要是因为本试验台针对高速列车齿轮

齿轮传动系统故障模拟综合实验台设计

齿轮传动系统故障模拟综合实验台设计随着现社会科技的不断发展，机械设备也逐渐向更加精密、高效化的方向发展，对齿轮传动系统的要求也越来越高，不仅要求了齿轮传动系统能够承受较大的载荷功率，还要求了其齿轮传动系统自身要具备更加良好的可靠性，从而提升齿轮传动系统在运行过程中的安全性。

但是，如果在这个过程中，一旦发生故障问题，就将会给其产业带来大的损失，所以对齿轮传动系统故障诊断研究变得越来越重要。

在传动系统中，齿轮对于传递动力和承受载荷而言，是非常重要的组成部分，由于齿轮传动系统运行的旋转速度快、运行时间长，负荷率高，通常会给齿轮传动系统带来一定的影响，从而引发一些故障问题。

对齿轮传动系统故障模拟综合实验台的设计可以便于诊断和预测齿轮传动系统所产生的噪声特性，可以在某种程度上承受较猛烈的载荷冲击，有充分的空间给齿轮进行更换和检测安装，从而保障该实验台的稳定性。

1、齿轮传动系统故障的原因及改进对策1.1齿轮受到损耗齿轮受到损耗可以分为正常磨损、磨料磨损、干涉磨损、化学腐蚀四个方面。

1）正常损耗的损伤特征有：齿面在传动过程中慢慢地被磨损，齿面就会从而磨失掉，同时表面呈现光亮现象。

如果在此轮的表面上有金属现象的磨损，那么，曲面上就会出现逐渐出现一条连续线，从而形成了中等磨损。

造成正常磨损的原因是：由于正常磨损通常是属于齿轮正常的跑合磨损，所以，当齿轮发展成中等磨损时，就必须要考虑齿轮传动系统运行的工作速度、润滑油的粘性度以及其运行的载荷。

正常损耗的改进对策：定期地更换润滑油，充分地考虑润滑油的粘性和性能，尽量的降低油温；2）磨料磨损的损伤特征：齿轮传统如果出现错位情况，会产生划痕，在齿轮传动运行速度快的情况下，会造成过度磨损。

造成磨料磨损的原因：润滑油量少，润滑油中掺杂有其他物质或外来的微粒，都会引起齿轮面上造成磨损。

磨料磨损的改进对策：降低材料的粗糙度，注意润滑油的密封度，并对润滑油进行定期地清洁过滤；3）干涉磨损的损伤特征：通常损伤部位都是在齿轮的顶部或者底部，这种损伤直接会导致齿轮顶部滚圆、其底部移位。

齿轮与齿轮箱振动噪声机理分析及控制

齿轮与齿轮箱振动噪声机理分析及控制写在前面噪声是指发声体做无规则振动时发出的声音。

声音由物体的振动产生，以波的形式在一定的介质（如固体、液体、气体）中进行传播。

一、齿轮振动的实例1齿轮轮毂的振动齿轮传递扭矩首先从轴传至轮毂，由轮毂传递到轮齿，再由主动轮轮齿传递到被动轮轮毂和轴系。

在传递过程中，由于受到轴向激励力的作用，齿轮轮毂产生轴向振动。

另外，由于啮合力的作用，轮毂也会产生横向和沿周向的振动。

2轴承及轴承座的振动齿轮系统通过轴系安置于轴承及其轴承座上，由于齿轮本体的轴向和周向振动必引起轴承支承系统的振动，相反，外界干扰力(如螺旋桨的轴承力)也可能通过轴承传递给齿轮系统。

3齿轮箱的振动齿轮的振动由轴系传到齿轮箱，激励箱体振动，从而辐射出噪声。

另外，齿轮在箱内振动的辐射声激励箱体，使箱体形成二次辐射噪声，这类噪声大部在中低频范围内。

齿轮箱体本身的振动也直接产生辐射声。

4齿轮的振动在啮合过程中，轮齿先由一点接触而扩展到线接触，或一次实现线接触，使得接触力大小、方向改变，产生机械冲击振动，从而辐射出噪声。

这类噪声呈现高频冲击的形式，其典型的齿轮振动时程曲线示于图2。

轮齿啮合时不断变化的啮合力，既激发齿轮的强烈振动，即各个轮齿的响应很大，也激发了齿轮箱箱体较弱的振动。

通常认为齿轮产生噪声的主要原因是轮齿之间的相对位移。

这类噪声源产生的噪声可以用付氏变换法把噪声表示为稳定频率的分量的集合。

图1 齿轮啮合振动及噪声传播图2 齿轮振动时程曲线二、齿轮振动噪声产生的机理1齿轮啮合激励产生的噪声齿轮的轮齿在啮合时因传动误差产生交变力，在交变力作用下产生线性及扭转响应，使齿轮产生振动辐射出噪声。

这是一种主要的噪声源，接触力变化越大，则齿轮相应的振动响应越大。

另外，齿轮的周节差产生的由复杂的或调制频率及其倍频组成的噪声，含有重复的基频(轴频)，频率很低。

由于周节差产生了不规则的脉冲序列。

这种脉冲序列包括了众多的频率成份，但还不能认为是宽带随机噪声。

基于LabVIEW的齿轮箱故障诊断系统设计

ＮＩＷｅｉ．ＺＨＥＮＧＷｅｎ（ＧｕａｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＦａｃｕｌｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０００６，Ｃｈｉｎａ）
ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｉｎｇ，ｃｅｐｓｔｒｕｍ，ｅｎｖｅｌｏｐｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄＺＯＯＭ－ＦＦＴａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｃａｎａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｇｏａｌｏｆｍｏｎｉｔｏｉｎｒｇａｎｄｄｉａｇｎｏｓｉｎｇｔｈｅ
关键词：ＬａｂＶＩＥＷ；齿轮箱；故障诊断；监测系统中图分类号：ＴＰ２７４文献标识码：Ａ文章编号：１００９—９４９２（２０１３）１０—０００８ —０４
ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆＧｅａｒｂｏｘＦａｕｌｔＤｉａｇｎｏｓｉｓＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＬａｂＶＩＥＷ
Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｍｏｎｉｔｏｒｔｈｅｇｅａｒｂｏｘｏｎｌｉｎｅｏｒｓａｖｅｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｄａｔａａｎｄｄｏａｎａｌｙｓｉｓｏｆｌｉｎｅ．Ｔｈｅｒｅａｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆａｕｌｔｓｉｇｎａｌｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓｏｒｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｒｔｓｏｆｔｈｅｇｅａｒｂｏｘ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｅｘｔｒａｃｔｓｔｈｅｆａｕｌｔｓｉｇｎａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｔｈｒｏｕｇｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓｓｕｃｈａｓｗａｖｅｌｅｔ

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