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基于Labview的齿轮箱故障诊断研究与应用

作　者: 续媛君
导　师: 潘宏侠
学　校: 中北大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 共振解调时域同步平均 Labview BP神经网络故障诊断
分类号: TH132.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 503次
引　用: 5次
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内容摘要

随着科学技术的不断进步,机械设备向着高性能、高效率、高自动化和高可靠性的方向发展。齿轮箱由于具有传动比固定、传动转矩大、结构紧凑等优点,常用于改变设备的转速和传递动力,是机械设备的一个重要组成部分,也是故障易于发生的一个部件,其运行状态对整机的工作性能有很大的影响。将虚拟仪器技术应用于齿轮箱故障诊断,能够共享硬件和软件资源,快速、方便地组建各种自动测试系统,并可以方便地利用计算机的强大功能,进行信号分析、数据处理、存储以及图形化显示等工作。文中首先介绍了故障诊断的基本理论,分析了齿轮箱的故障机理,具体研究了齿轮箱的主要部件——齿轮和轴承的故障,为齿轮箱故障诊断提供了理论依据。利用Labview软件搭建了数据采集及分析平台,实现了使用NI卡进行数据采集功能,研制了数据读取程序、共振解调与时域同步平均技术数据预处理程序,以及信号的频谱分析程序等,为后续的故障诊断提供了正确的分析数据,使提高诊断率成为可能。本文将BP神经网络技术应用于齿轮箱故障诊断,搭建了BP神经网络诊断模型,并对使用共振解调与时域同步平均技术处理后的数据进行了诊断,结果表明两种处理方法能较好的分离噪声信号,使故障特性更加明显,误诊率明显降低。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1. 绪论  8-14
  1.1 机械故障诊断的研究内容  8
  1.2 课题研究目的和意义  8-9
  1.3 国内外研究现状及发展趋势  9-12
  1.4 本论文所要完成的主要工作  12-14
2. 故障诊断基本知识  14-18
  2.1 传动箱故障机理分析  14
  2.2 传动箱中常见的故障形式及产生的原因  14-17
    2.2.1 齿轮常见的故障形式及产生的原因  14-16
    2.2.2 轴承常见的故障形式及产生的原因  16-17
  2.3 齿轮箱振动信号的特点  17-18
3. 共振解调与时域同步平均  18-28
  3.1 共振解调  18-22
    3.1.1 共振解调理论  18-21
    3.1.2 共振解调的工作原理  21-22
  3.2 时域同步平均  22-28
    3.2.1 时域同步平均理论  22-25
    3.2.2 时域同步平均的工作原理  25-28
4. 基于Labview的设备状态检测与故障诊断虚拟仪器开发  28-44
  4.1 引言  28-32
    4.1.1 系统硬件构成  28-30
    4.1.2 系统软件构成  30-32
  4.2 基于Labview的故障诊断虚拟仪器程序设计  32-37
    4.2.1 数据采集模块  32
    4.2.2 数据显示模块  32-33
    4.2.3 数据处理模块  33-35
    4.2.4 人机交互的界面设计  35-37
  4.3 共振解调法的仿真试验  37-40
    4.3.1 轴承外圈故障  38-39
    4.3.2 保持架断裂  39
    4.3.3 崩齿故障  39-40
  4.4 时域同步平均法的仿真试验  40-43
    4.4.1 轴承外圈故障  40-41
    4.4.2 保持架断裂  41-42
    4.4.3 崩齿故障  42-43
  4.5 小结  43-44
5. 基于神经网络的故障诊断方法的应用  44-60
  5.1 人工神经网络  44-45
  5.2. BP神经网络  45-48
    5.2.1. BP算法的描述  46-48
    5.2.2. BP算法的缺点  48
  5.3 用Matlab语言实现BP神经网络的诊断  48-51
  5.4 两种数据处理方法故障诊断结果的比较  51-60
    5.4.1 基于BP网络的齿轮箱故障诊断共振解调数据处理结果  51-56
    5.4.2 基于BP网络的齿轮箱故障诊断时域同步平均数据处理结果  56-58
    5.4.3 两种数据处理方法诊断结果的比较  58-60
6. 结论和展望  60-62
参考文献  62-66
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果  66-67
致谢  67

基于Labview的齿轮箱故障诊断研究与应用

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