齿轮传动系统的故障诊断与分析

齿轮传动系统的故障诊断与分析

张某某

（某某大学机电工程学院，湖南长沙，410083）摘要：齿轮是机械设备中常用的部件,齿轮传动也是机械传动中最常见的方式之一。在许多情况下，齿轮故障又是导致设备失效的主要原因。因此对齿轮进行故障诊断具有非常重要的意义。本文简要介绍了齿轮故障的发展历史，齿轮故障诊断形式与方法，齿轮故障特征提取以及齿轮传动系统的分析模型和求解方法。

关键词：齿轮传动；故障诊断；分析

Analysis and fault diagnosis of gear transmission system

Zhangmoumou

（College of mechanical engineering of moumou University；Changsha Hunan；

410083）

Abstract：Gear is the common parts of the mechanical equipment，one of the most common way of gear transmission is mechanical transmission. In many cases, the gear fault is the main cause of equipment failure. So it is very important to diagnose the faults of gear. This paper briefly introduces the development history of gear fault, fault diagnosis of gear form and method, analysis model and the solving method of gear fault feature extraction and the gear transmission system.

Key words：gear transmission；fault diagnosis；analysis

0引言

对齿轮传动系统进行诊断是自故障诊断技术问世以来一直受到人们普遍重视的课题之一,在各类机械设备中,齿轮传动是最主要的传动方式,齿轮传动系统的运行状态往往直接影响到机械设备是否正常工作。而齿轮传动系统的零部件如齿轮、轴和轴承的加工工艺复杂,装配精度要求高,又常常在高速度、重载荷下连续工作,因此故障率较高,是造成机械设备不能正常运转的常见原因之一。传统采用的定期维修方式由于其无法科学地预见故障,不能从根本上防止故障的发生,而且维修周期太短会增加维修费用和维修时间,造成浪费,也影响了正常使用。因而需对齿轮传动系统进行状态监测及故障诊断,以分析确定齿轮传动系统的工作状态和性能劣化趋势,视具体情况决定是否需要维修。这样既可以有效地预防故障的发生,又可以减少不必要的维修,节约开支。

在运行过程中,齿轮传动系统内部的零部件会受到机械应力、热应力等多种物理作用,随着时间的推移,这种物理作用的累积,将使齿轮传动系统正常运行的技术状态不断发生变化,可能产生异常、故障或劣化状态。这些作用和变化,又必

然会产生内部激励的变化,从而导致相应的振动、声音等二次效应。由于在装配后和运行中无法对齿轮传动系统的关键零部件直接测试,所以根据二次效应得到的齿轮系统状态向量就成为故障信息的重要载体。目前普遍采用的基于振动响应的诊断方法是利用箱体的振动信号作为判断齿轮系统运行状态的信息来源。由于振动响应信号是由齿轮系统的内部激励和箱体的传递特性确定的,而这种诊断方法没有考虑系统的传递特性,所以在故障机理分析、特征提取等方面都存在较难解决的问题。因此，有人提出基于激励分析的故障诊断方法,利用载荷识别技术获得系统的激励信号。由于激励信号中含有多种故障特征,需要将其与系统辨识结果以及响应信号中的故障特征综合起来,采用信息融合技术,综合运用激励分析和响应分析结果,运用小波分析、模糊诊断及人工智能技术,进行关联和归一化处理,以解决复杂机械系统的在线快速诊断的精度和可靠性问题。

1齿轮故障诊断的发展历史

齿轮故障诊断始于七十年代初，早期的齿轮故障诊断仅限于在旋转式机械上测量一些简单的振动参数，用一些简单的方法进行诊断。这些简单的参数和诊断方法对齿轮故障诊断反应灵敏度较低，根本无法准确判断发生故障的部位。七十年代末到八十年代中期，旋转式机械中齿轮故障诊断的频域法发展很快，出现了一些较好的频域分析方法，对齿轮磨损和齿根断裂等故障诊断较为成功。进入九十年代以后,神经网络、模糊推理和网络技术的发展和融合使得齿轮系统故障诊断进入了蓬勃发展的时期。

我国学者在齿轮故障诊断研究方面也做了大量工作。1986年屈梁生、何正嘉在《机械故障诊断学》中分析了齿轮故障的时频域特点。1988年颜玉玲、赵淳生对滚动轴承的振动监测及故障诊断进行了分析。1997年郑州工业大学韩捷等在“齿轮故障的振动频谱机理研究”中对齿轮的故障机理做了探讨。西安交通大学张西宁等在“齿轮状态监测和识别方法的研究”中提出了一种新方法即基于一致度分析。

2齿轮故障形式

2.1齿轮断齿

齿轮箱失效的主要故障即为断齿。断齿之后的齿轮箱不但齿轮报废需要更换维修，同时也导致风力机无法正常运行，给业主带来双重损失。断齿常由细微裂纹逐步扩展而成。根据裂纹扩展的情况和断齿原因，断齿可分为过载折断（包括冲击折断）、疲劳折断以及随机断裂等。

过载折断的主要原因是作用在轮齿上的应力超过其自身极限应力，从而导致裂纹迅速扩展，其原因一般有突然冲击超载、轴承损坏、轴弯曲或较大硬物挤入

啮合区等。呈放射状花样的裂纹会出现于断齿断口处，并时而伴随有平整的塑性变形于断口处，并且断口处常可拼合。通过仔细检查一般会发现材质的缺陷、齿面精度太差、轮齿根部未作精细处理等。所以必要的措施应该在设计中予以考虑，比如安装时防止对中不准、防止硬质异物进入箱体内等等，以防止过载的情况发生。

疲劳折断发生的根本原因是齿轮在过高的交变应力反复作用下，从危险截面（如齿根）的疲劳源起始的疲劳裂纹不断扩展，并导致剩余截面上的应力逐渐超过其极限应力，最终造成齿轮的瞬时折断。疲劳裂纹产生的原因多为设计时载荷估计不足、材料选用不当、齿轮精度过低、热处理裂纹、磨削烧伤、齿根应力集中等等。所以在齿轮设计中传动的动载荷谱要被充分考虑进去，同时还要优选齿轮参数，正确选用材料和齿轮精度，并且充分保证加工精度以消除应力集中因素等等。

齿轮的随机断裂，究其原因通常是因为材料的缺陷、点蚀、剥落或其他应力集中，而造成的局部应力过大，或较大的硬质异物落入啮合区而引起。

2.2齿轮点蚀、胶合

除了前面所提及的三种严重的断齿故障之外，齿轮箱还会出现点蚀、胶合故障。点蚀形成的原因，是由于金属疲劳而在接触面上形成细小的疲劳裂纹，之后裂纹的扩展从而又造成金属剥落。点蚀常发生在齿轮和滚动轴承表面，在运行几个小时之内就有可能产生点蚀现象，如果不及时控制点蚀状态，便会引起设备出现严重的损坏问题。在众多形成点蚀的原因中，表面粗糙和润滑选择不当是其中的两个主要原因。点蚀逐渐会导致齿轮磨损，而齿轮磨损、齿轮形状的改变，又会使齿轮表面所承载的压力增大、啮合精度下降，噪音、振动和齿轮轴线发生偏离，从而齿轮失效的几率便随之增大。点蚀逐渐扩大的后果即为断齿失效。从齿轮上磨削下的金属还会进入润滑油，而成为污染物，并随同润滑油在齿轮箱中循环，通过反复的挤压又会镶嵌在齿轮或轴承上。同样轴承20%以上的寿命减少便是由于润滑油的污染。但如果加入过滤环节，这些碎片便能被有效清除。另外，密封件被损害的部分原因也是由这些碎片所引起，并同时会导致油品泄露和污染物入侵。在点蚀发生之后无法用肉眼直接辨识出来，但齿面会变的暗淡。

接触应力的大小、载荷循环数、材料硬度、表面微观几何形状及润滑状态和润滑膜厚度等，都直接影响着点蚀发生的时间和程度。同时润滑油选用的得当与否，也会促使点蚀的产生。润滑油选用主要有粘度、添加剂、润滑方式三方面因素，其影响如下：

使用低粘度油，因为其流动性较好，而容易渗入齿轮、轴承表面裂纹中。渗入之后反而会加速裂纹的发展和导致金属块的脱落，而引起点蚀。高粘度的油不如稀油活泼，则也不易像稀油那样容易渗入裂纹。同时，粘度高有利于油膜的建

立和油膜厚度的增大，并且油的弹性可缓和冲击，使接触应力的分布更趋于均匀，相对地降低了最大应力值，增强了齿面的耐点蚀能力。所以适当提高润滑油的粘度，可以减少表面疲劳点蚀的发生和扩展。

润滑方式也会影响机械部件抗点蚀的能力。油浴法比循环喷油法抗点蚀能力高11%；使用油浴法的啮出侧比啮入侧抗点蚀能力高8%；而用循环喷油法的啮出侧比啮入侧抗点蚀能力高20%。当润滑油达到粘着极限时，点蚀倾向随油量增大而增加。

胶合形成的原因可能是由于润滑条件不好或有干涉，适当改善润滑条件和及时排除干涉起因，调整传动件的参数，清除局部载荷集中，可减轻或消除胶合现象。

齿轮箱润滑不良也会造成齿面、轴承过早磨损。而造成润滑油失效的原因如下：大气温度过低，润滑剂凝固，造成润滑剂无法到达需润滑部位而造成磨损；润滑剂散热不好，经常过热，造成润滑剂提前失效而损坏机械啮合表面；滤芯堵塞、油位传感器污染，润滑剂“中毒”而失效。以上的这些原因会导致润滑油失效，从而引起齿轮、轴承等的磨损。

3齿轮故障诊断方法

3.1振动分析法

在齿轮系统故障诊断的众多方法中,如振动诊断、噪声分析、油液分析、声发射和温度及能耗检测等,振动诊断是目前使用最广泛且行之有效的方法。因此,对齿轮系统的故障进行振动诊断是一个重要的课题。

传统振动诊断的基本方法是用安装在箱体上的加速度传感器测量振动响应信号,提取特征参量,再考虑传感器与各零部件的接近程度和特征参量与某种部件的关特性进行故障诊断。为了充分利用信息,目前一般采用多参数诊断法(如模糊诊断法和灰色系统关联诊断法等),这种方法广泛使用时域、幅域、频域的各种分析方法,提取尽可能多的有效特征参量,然后结合模式识别进行工作状态的判断。

3.2齿轮系统零部件的故障诊断研究

齿轮、滚动轴承和轴是齿轮传动系统故障的主要起因。因此,对零部件的故障诊断研究一般针对这三种零件。

齿轮:从齿轮啮合动力学出发,于1967年提出了齿轮系统边频带理论。在齿轮故障检测中,基于边频带理论的有各种频域和倒频域的定性分析方法,如频谱分析,倒频谱分析方法等。精密诊断方法主要是进行幅值解调分析和频率解调分析。在幅值解调分析中,最常见的是希尔伯特解调分析,在齿轮和滚动轴承的故障诊断中应用较多。重庆大学汽车工程系研制了以时域卷积方式实现希尔伯特变换

的方法和程序,并将重抽和滤波结合起来,提高了解调谱的分辨率及速度。频率调制属于非线性调制,频率解调方法的研究较为困难,还有待于进一步研究。

滚动轴承:根据滚动轴承的运动分析得出了滚动体在内外滚道上的通过频率和滚动体及保持架的旋转频率的技术公式,为频域法诊断轴承奠定了理论基础。目前提取这些特征频率比较有效和成熟的方法是共振解调技术。

轴:在齿轮系统中针对轴故障的研究较少,一般与齿轮、轴承的信号夹杂在一起,常常综合判断。

3.3小波诊断方法

小波变换是具有“变焦”功能的时频分析方法。它在时域和频域同时具有良好的局部化性质,还有放大、缩小、平移等功能,可以把分析的重点聚焦到任意的细节,从而可显著地改善信号提取能力和状态识别灵敏度及准确性。同时,小波变换实质上是一种滤波运算,具有良好的滤噪效果,特别适合于强背景噪声下信号的分析。目前,小波分析的理论正日趋完善,其应用也不断扩大和深入。在齿轮传动系统故障诊断中,一般多为定性研究,定量研究较为困难,而且研究还不够深入。

3.4信息融合技术

信息融合技术主要起源于机器人开发和军事指挥系统研制两个领域。八十年代初期,机器人学界提出向非结构化环境进军,以求拓宽市场,开始研究特种用途机器人,这些机器人均需装配大量的传感器,数据融合成为其核心技术。与此同时,美国三军在战略、战术监视系统中采用数据融合的方法对各种监测信息进行处理,并研制了TCAC,INCA,PAAS等系统,1988年美国国防部将其列为重点开发的20项关键技术之一。1991年在美国召开的IEEE智能系统的多传感器融合和集成国际学术会上发表的论文中有了在故障诊断与检测中采用数据融合技术的报道。我国的数据融合研究主要在机器人和军事系统方面,而在其他方面的应用研究并不多,关于数据融合算法的研究更为鲜见。

4齿轮传动系统故障特征提取

4.1激励信号幅域分析

当齿轮传动系统零部件出现缺陷时,传动系统激励信号的幅值将发生变化。由于各种幅域参数计算简单,对故障有一定的敏感性,而得到广泛的应用。一般有量纲幅域特征参数有均方根值和方根幅值。无量纲幅域特征参量有偏态指标、峭度指标、峰值因子、脉冲指标、波形指标和裕度指标等。这些幅值参量反映了信号概率密度函数形状发生的变化。为了兼顾各特征参量的敏感性与稳定性,在故障诊断中,通常采用多个幅域特征参量进行故障诊断。

4.2激励信号频域分析

齿轮传动系统激励信号通常包含以下周期成分:各轴的旋转频率、各齿轮的啮合频率、各滚动轴承的特征频率,以及上述频率的倍频。通常由于加工误差、齿面磨损、在载荷作用下轮齿变形都会使轮齿齿廓偏离理想状态, 从而在激励信号中出现啮合频率的周期成分。在频谱图中出现啮合频率附近的峰值, 产生峰值和相位调制的现象。在频域信号中提取的无量纲特征参量有: 功率谱波形指标、功率谱重心指标、一阶功率带值、倒频谱脉冲指标等。

4.3激励信号的解调分析

在齿轮传动系统中,当某个滚动轴承发生某种故障时,轴承的激励信号相应的某些特征频率处的功率谱幅值明显增加。与滚动轴承故障相关的无量纲故障参数有:包络谱外圈故障幅值指标、包络谱内圈故障幅值指标和包络谱滚动体故障幅值指标。

4.4基于激励的齿轮传动系统的特征参量

由多载荷识别技术识别出的激励信号,通过幅域、频域和倒频域分析、包络分析和小波分析等处理方法,提取出偏态指标、峭度指标和裕度指标作为幅域特征参量,选择频域一阶功率带值和倒频谱脉冲指标作为频域特征参量,利用解析分析提取包络信号的滚动轴承外圈故障、内圈故障和滚动体故障为特征参量。用上8个参数作为检测齿轮传动系统工作状态的特征,构成基于激励分析的齿轮传动系统故障诊断特征参数体系。

4.5基于响应信号的特征参量

由振动加速度响应信号和噪声信号,通过平均响应分析、功率谱分析、频率调制分析、倒频谱分析、细化倒谱分析、包络能量分析等处理方法,提取峰值因数、偏度和峭度指标等幅域特征参量,提取带宽指标、三阶谱值、倒谱峰值等频域特征参量,提取包络的均方根能量及其比值等构成解析分析的特征参量。

5齿轮传动系统的分析模型和求解方法

5.1分析模型

传动系统模型包含了齿轮副、传动轴,有时又可以包含支承轴承、原动机和负载的惯性。这类模型根据所考虑的振动形式(即广义自由度的性质)的不同又分为纯扭模型和弯、扭、轴向、摆动等多类自由度相互耦合的耦合型模型,同时耦合型模型根据耦合性质的不同,有啮合耦合型、转子耦合型和全耦合型等多种形式。利用传动系统模型,不仅可以分析啮合轮齿的动载荷,而且可以确定系统中所有零件的动态特性及相互作用。

5.2求解方法

建立齿轮传动系统分析模型的方法主要有传递矩阵法、集中参数法和有限元法等。本质上,齿轮传动系统是连续弹性系统,因此数学模型均是常微分方程。上

述建模方法则是将这种连续弹性系统简化为离散弹性系统。

6结语

随着信息技术和计算机技术的发展,大量的研究成果被应用到齿轮传动系统状态监测与故障诊断技术的研究当中,比如近年来兴起的神经网络技术和数据融合技术正在故障诊断领域中得到广泛的应用。与此同时,信息技术和计算机技术有关学科的自身内涵也得到了完善和延拓。总之,齿轮传动系统的状态监测与故障诊断技术,必须依赖于多学科在多层次上的合作与协调,取长补短。生产维修部门、管理部门、使用部门与技术部门要密切配合才能将这一技术深入地推广,真正为国民经济的建设发挥作用。

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齿轮故障诊断

第1章齿轮箱失效比重及失效形式 齿轮箱在机械设备中扮演着非常重要的角色，通常情况下，原动机输出的转矩和转速不能直接用于执行元件执行操作，需要进行转矩放大和降低转速，通常使用的传动设备有齿轮减速箱、带传动、链传动等，由于齿轮箱传动瞬时传动比恒定、传动效率高、工作可靠、使用寿命长、结构紧凑、适用范围从1W到数万KW等优点，所以齿轮箱传动是机械传动系统中运用最广泛的一种传动形式。 1.1 齿轮箱失效原因及比重 机械设备中的齿轮箱从装配投入使用开始，除了设备维护以外，齿轮箱都需要保持一个稳定的运行状态，长期的高负荷运转使齿轮箱的故障率非常大，在机械设备中，造成齿轮箱故障的原因及失效比重如下表所示： 由此可见，齿轮箱失效主要的原因是维护和操作不当，相邻的零件故障也会造成齿轮箱的故障，设计不合理也是严重影响齿轮箱使用的重要因素，为保障机械设备在运行中稳定可靠，除了合理设计齿轮箱外，正确选择相邻零件、合理操作维护是保障稳定运行的重要手段。当出现故障时，能够准确找出故障是对齿轮箱维护的重要前提，因此，掌握齿轮箱故障诊断技术非常重要。 1.2 齿轮箱失效零件及失效比重 在齿轮箱中，失效的主要零件及失效比重如下表所示：

由此可见，齿轮失效是造成齿轮箱失效的主要原因，由于制造误差、装配不当或在不适当的条件（如载荷、润滑等）下使用，齿轮常发生损伤，从而导致机械设备不能够用稳定运行，甚至发生生产安全事故。 1.3 齿轮的主要失效形式 齿轮的主要失效形式有四种：轮齿断裂、齿面磨损、齿面疲劳、齿面塑性变形。 1.31 轮齿折断 齿轮副在啮合传递运动时，主动轮的作用力和从动轮的反作用力都通过接触点分别作用在对方轮齿上，最危险的情况是接触点某一瞬间位于轮齿的齿顶部，此时轮齿如同一个悬臂梁，受载后齿根处产生的弯曲应力为最大，若因突然过载或冲击过载，很容易在齿根处产生过负荷断裂。即使不存在冲击过载的受力工况，当轮齿重复受载后，由于应力集中现象，也易产生疲劳裂纹，并逐步扩展，致使轮齿在齿根处产生疲劳断裂。 轮齿的断裂是齿轮的最严重的故障，常因此造成设备停机，在齿轮故障中，轮齿折断概率为41%。 1.32 齿面磨损 （1）粘着磨损在低速、重载、高温、齿面粗糙度差、供油不足或油粘度太低等情况下，油膜易被破坏而发生粘着磨损。润滑油的粘度高，有利于防止粘着磨损的发生。 （2）磨粒磨损与划痕含有杂质颗粒以及在开式齿轮传动中的外来砂粒或在摩擦过程中产生的金属磨屑，都可以产生磨粒磨损与划痕。 （3）腐蚀磨损由于润滑油中的一些化学物质如酸、碱或水等污染物与齿面发生化学反应造成金属的腐蚀而导致齿面损伤。 （4）烧伤烧伤是由于过载、超速或不充分的润滑引起的过分摩擦所产生的局部区域过热，这种温度升高足以引起变色和过时效，会使钢的几微米厚表面层重新淬火，出现白层。损伤的表面容易产生疲劳裂纹。 (5)齿面胶合大功率软齿面或高速重载的齿轮传动，当润滑条件不良时易产生齿面胶合（咬焊）破坏，即一齿面上的部分材料胶合到另一齿面上而在此齿面上

齿轮传动系统的故障诊断方法研究要点

齿轮传动系统的故障诊断方法研究内容提要:在机械设备运转过程中，齿轮传动系统通过主、从动齿轮的相互啮合传递运动和能量，这个过程将产生一定形式的机械振动。而诸如磨损、点蚀、制造误差、装配误差等齿轮和齿轮传动系统的各种缺陷和故障必然引起机械振动状态（或信号）发生变化。因此，在齿轮传动系统的振动信号中，蕴涵有它的健康状态（故障与无故障）信息，监测和分析振动信号自然就可以诊断齿轮和齿轮传动系统的故障。 关键词:齿轮故障;故障诊断;振动;裂纹

目录 引言 (1) 第一章影响齿轮产生振动的因素 (2) 1.1 振动的产生 (2) 1.2 振动的故障 (2) 第二章齿轮裂纹故障诊断 (4) 2.1 裂纹产生的原因 (4) 2.2齿轮裂纹分类、特征、原因及预防措施 (4) 2.2.1淬火裂纹 (4) 2.2.2磨削裂纹 (4) 2.2.3疲劳裂纹 (5) 2.2.4轮缘和幅板裂纹 (6) 第三章齿轮故障诊断方法与技术展望 (7) 3.1 齿轮故障诊断的方法 (7) 3.1.1 时域法 (7) 3.1.2 频域法 (7) 3.1.3 倒频谱分析 (8) 3.1.4 包络分析 (8) 3.1.5 小波分析方法 (8) 3.2 齿轮故障诊断技术的展望 (9) 结论 (10) 致谢 (11) 参考文献 (12)

引言 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。齿轮由于具有传动比固定、传动转矩大、结构紧凑等优点，是改变转速和传递动力的最常用的传动部件，是机械设备的一个重要组成部分，也是易于故障发生的一个部件，其运行状态对整机的工作性能有很大的影响。 在机械设备运转过程中，齿轮传动系统通过主、从动齿轮的相互啮合传递运动和能量，这个过程将产生一定形式的机械振动。而诸如磨损、点蚀、制造误差、装配误差等齿轮和齿轮传动系统的各种缺陷和故障必然引起机械振动状态（或信号）发生变化。因此，在齿轮传动系统的振动信号中，蕴涵有它的健康状态（故障与无故障）信息，监测和分析振动信号自然就可以诊断齿轮和齿轮传动系统的故障。

汽车传动系统一些常见故障与分析

离合器常见故障与原因分析 (一)、离合器打滑 1、现象:汽车在起步时,离合器踏板抬得很高才能勉强起步;行驶中发动机加速时,车速却不能随之提高。这些都属离合器打滑现象。 2、原因及处理: (1)、液压操纵式离合器打滑,多数就是因为离合器踏板自由行程不够,从而造成分离轴承压在分离杠杆或膜片上而随之转动。可调节离合器踏板的返回位置,并调整总泵推杆长度,将推杆调长并与活塞顶住,再将推杆倒转半圈,使用权总泵推杆与活塞之间留有间隙。然后再调整分泵调节杆长度,使其伸长,感到分离轴承与分离杠杆或膜片顶住以后,再把调整螺钉调回到二者间隙为2mm左右。 (2)、对于机械操纵式离合器,离合器踏板自由行程不够,可调整踏板拉杆的工作长度,使分离轴承与分离杠杆或膜片之间的间隙达到规定的数值。 (3)、如因离合器摩擦片沾有油污而打滑,可将分离杠杆或膜片调高,增大分离间隙,用绳索或硬木将离合器踏板固定在分离位置上,之后用螺丝刀缠上一层浸过汽油的擦拭布,插进分开的一面,转动飞轮,将油污擦掉,再换用干擦布彻底清洁一次。然后用螺丝刀撬开摩擦片的另一面,进行上述操作。洗净后,重新调整分离杠杆高度即可。 (4)、因离合器片烧蚀而打滑时,如摩擦片较厚,可将烧蚀部分打磨掉,并调整分离杠杆高度即可;如摩擦片太薄没有打磨的余地,可用砂纸对折,将砂面朝外,然后用细金属丝穿过摩擦片上的孔,将砂纸固定。之后保持低速小负荷行驶并避免换档。 (5)、因离合器摩擦片破碎而造成打滑甚至接合不上时,可将踏板下端拉杆自由行程调整螺母放松到最大位置,拆下飞轮壳下盖,取下分离杠杆螺母的开口销,将每个分离杠杆高度调整螺母等量放松,使压盘在压盘弹簧作用下向前移动紧压从动盘摩擦片,此时离合器处在结合状态不能分离,然后挂低档,以低速小负荷并不换档净车开回予以修理。此法不适用于膜片弹簧离合器。 (二)、离合器发生异响 1、现象:离合器异响多发生在离合器接合或分离的过程中以及转速变化时。例如离合器刚接合时有时会有“沙、沙、沙”的响声,接合／分离或转速突然变化时会有“克啦、克啦”的响声等。离合器产生异响就是由于某些零件不正常摩擦及撞击造成的,根据异响声音的不同及产生的条件可判断出异响产生的部位及原因,以采取相应的维修办法。 2、原因及处理: (1)、离合器踏板没有自由行程或自由行程过小,此时分离杠杆与分离轴承总就是接触着,即使车停着也会有异响。应调整离合器踏板的自由行程。 (2)、离合器摩擦衬片磨损后,使离合器易经常处于半接合状态。汽车在行驶中,由于离合器分离轴承转动而引起响声。这种情况可通过调整离合器踏板自由行程予以排除。若通过调整自由行程仍不能消除时,应重新铆离合器衬片。 (3)、离合器衬片脏污或沾油,加上摩擦生热,逐渐使衬片硬化。这时,即使肖有打滑,也要产生异响。此时应清洁衬片或更换衬片。 (4)、离合器从动盘扭转或减震弹簧折断,会产生扭转振动噪声。此时应修理或更换从动盘。 (5)、离合器分离轴承缺油时,将产生“吱吱”声。此时应给分离轴承注油或更换分离轴承。 (6)、分离杠杆(或膜片弹簧分离指端)不在同一平面时,易使减震弹簧折断,起步时将产生连续打滑,引起振动。此外,离合器弹簧折断、弹力变小,也会发生同样现象。分离杠杆的回位

变速器常见故障诊断与排除

变速器常见故障诊断与排除 1．跳档 ⑴故障现象 汽车在行驶时，变速器换档杆自动跳回空档位置，一般发生在中、高速或负荷突然变化（如加速、减速、爬坡等工况）以及剧烈振动时。 ⑵故障原因 ①自锁装置的钢球或凹槽磨损严重，自锁弹簧疲劳致使弹力过软或折断 等引起自锁装置失效。 ②齿轮或齿套沿齿长方向磨损成锥形。 ③操纵机构变形松旷，使齿轮未能全齿长啮合或啮合不足。 ④变速器轴、轴承磨损松旷或轴向间隙过大，使轴转动时齿轮啮合不好， 发生跳动和轴向窜动。 ⑤同步器磨损或损坏，换档叉弯曲，换档杆磨损严重 ⑶故障诊断与排除 先热车采用连续加、减速的方法逐档进行路试，确知跳档档位。然后将变速杆挂入该跳档档位，发动机熄火，小心拆下变速器盖进行以下检查： ①看齿轮啮合情况，如啮合良好，应检查变速器轴锁止机构。 ②用手推动变速杆，如无阻力或阻力过小，说明自锁装置失效，应检查 自锁钢球和变速叉轴上的凹槽是否磨损严重，自锁弹簧是否过软或折断。如是则更换。 ③检查齿轮的啮合情况，如齿轮未完全啮合，用手推动跳档的齿轮或齿 套能正确啮合，应检查变速叉是否弯曲或磨损过甚，以及变速叉固定螺钉是否松动。若变速叉弯曲应校正；如因变速叉下端磨损与滑动齿轮槽过度松旷时应拆下修理。 ④如变速机构良好，而齿轮或齿套又能正确啮合，则应检查齿轮是否磨 损成锥形，如是应更换。 ⑤检查轴承和轴的磨损情况，如轴磨损严重，轴承松旷或变速轴沿轴向 窜动时，应拆下修理或更换。 ⑥检查同步器工作情况，如有故障应修理或更换。 ⑦检查变速器固定螺栓，如松动应紧固。 2．乱档 ⑴故障现象 变速杆不能挂入所需要的档位、一次挂入两个档位或者挂档后不能退回空档。 ⑵故障原因 ①变速杆定位销折断或球孔、球头磨损松旷。 ②互锁销磨损严重而失去互锁作用。 ③变速杆下端拨头的工作面或拨叉轴上拨块的凹槽磨损过大。 ⑶故障诊断与排除

机械故障诊断之齿轮故障小议

机械故障诊断之齿轮故 障小议 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

机械故障诊断之齿轮故障小议随着时代的不断发展，机械已日益成为生产过程中不可或缺的一部分。而机械的高性能化、高自动化、高效率化是现代机械的一个重要发展方向。齿轮作为传动机械设备中至关重要的部件，它不仅关乎机械的正常运转，且对整个生产过程的进度与经济效益等产生巨大影响。而齿轮发生故障又是常出现的事件，因此，加大对齿轮出现故障的原因与解决方法的研究尤显必要。本文将针对此进行粗略探讨。 现代化的不断发展让机械设备也日益朝着大型化、复杂化方向发展，其设备的构造与操作原理也愈加复杂。齿轮是机械设备中用来传递动力的重要部件，而齿轮故障又时常发生，这无疑会对机械的整体运作产生不利影响。所以，有必要对齿轮故障进行分析，并能理论联系实际，通过实际案例来寻求解决方法，从而做到故障出现时能及时解决并予以防范。 机械设备中齿轮常见故障分析 齿轮在机械设备中有个重要作用，这就是它能传递运动，而且能控制运动方向，影响运动速度。而为更好地调控齿轮运转速度，就需要齿轮减速机装置的安装。我们知道，与齿轮减速机有关的几个主要频率为轴频、齿轮的啮合频率、轴承的内外圈、滚动体、保持架的频率，它们与

“谐频”、“边频”相结合，成为对齿轮减速机故障判定的依据。同时，与齿轮减速机有密切关系的是齿轮振动，且通过齿轮振动是判断齿轮故障的一个重要方式。因此，笔者将重点针对齿轮减速与齿轮振动的有关故障开展具体探讨。 2.1齿轮振动发生故障的一个重要原因是齿轮在生产与安装中存在失误。生产齿轮是齿轮得以发挥自身作用的首要条件，而生产制作中的微小误差就能导致齿轮的啮合精度降低，从而带来齿轮的振动和噪声增大，这些问题的出现无疑会提高齿轮的故障率[2]。因而，我们的相关机械使用单位应对齿轮的生产源与齿轮安装予以极大关注。 2.2齿轮振动出现故障的另一个原因是与齿轮的工作环境适宜度有关。因不同的工作环境在空气湿度、空气质量、温度等方面都存在差异。而齿轮作为现代化机械，其对工作环境有一定要求。因齿轮在啮合过程中，齿与齿连续冲击使齿轮产生受迫振动，如果此时其工作环境存在高湿度或其他不利影响，就会对齿轮的正常振动带来不利影响。为减少此种不必要的失误，我们的机械使用单位就应提前做好齿轮工作环境的净化工作。 2.3齿轮运行过程中存在因所使用到的润滑剂质量不达标而导致齿轮故障的现象。齿轮的运转少不了润滑剂的调节，有些单位为减少经济成本投入而使用不够清洁的润滑剂，或者使用的润滑剂不足，这些情况无疑会

汽车传动系统一些常见故障和分析

离合器常见故障与原因分析 （一）、离合器打滑 1、现象：汽车在起步时，离合器踏板抬得很高才能勉强起步；行驶中发动机加速时，车速却不能随之提高。这些都属离合器打滑现象。 2、原因及处理： （1）、液压操纵式离合器打滑，多数是因为离合器踏板自由行程不够，从而造成分离轴承压在分离杠杆或膜片上而随之转动。可调节离合器踏板的返回位置，并调整总泵推杆长度，将推杆调长并与活塞顶住，再将推杆倒转半圈，使用权总泵推杆与活塞之间留有间隙。然后再调整分泵调节杆长度，使其伸长，感到分离轴承与分离杠杆或膜片顶住以后，再把调整螺钉调回到二者间隙为2mm左右。 （2）、对于机械操纵式离合器，离合器踏板自由行程不够，可调整踏板拉杆的工作长度，使分离轴承与分离杠杆或膜片之间的间隙达到规定的数值。 （3）、如因离合器摩擦片沾有油污而打滑，可将分离杠杆或膜片调高，增大分离间隙，用绳索或硬木将离合器踏板固定在分离位置上，之后用螺丝刀缠上一层浸过汽油的擦拭布，插进分开的一面，转动飞轮，将油污擦掉，再换用干擦布彻底清洁一次。然后用螺丝刀撬开摩擦片的另一面，进行上述操作。洗净后，重新调整分离杠杆高度即可。 （4）、因离合器片烧蚀而打滑时，如摩擦片较厚，可将烧蚀部分打磨掉，并调整分离杠杆高度即可；如摩擦片太薄没有打磨的余地，可用砂纸对折，将砂面朝外，然后用细金属丝穿过摩擦片上的孔，将砂纸固定。之后保持低速小负荷行驶并避免换档。 （5）、因离合器摩擦片破碎而造成打滑甚至接合不上时，可将踏板下端拉杆自由行程调整螺母放松到最大位置，拆下飞轮壳下盖，取下分离杠杆螺母的开口销，将每个分离杠杆高度调整螺母等量放松，使压盘在压盘弹簧作用下向前移动紧压从动盘摩擦片，此时离合器

论述齿轮啮合频率产生的机理及齿轮故障诊断方法分析

一、论述齿轮啮合频率产生的机理及齿轮故障诊断方法 一、齿轮啮合频率的机理 由齿轮传动理论可知，渐开线齿廓齿轮在节点附近为单齿啮合，而在节线的两边为双齿啮合，啮合区的大小则由重叠系数ε决定。因此，每对轮齿在啮合过程中承受的载荷是变化的，从而引起齿轮的振动，另外，一对轮齿在啮合过程中两齿面的相对滑动速度和摩擦力均在节点处改变方向，引起齿轮的振动.这两者形成了啮合频率fz 及其谐波Nfz ，其计算式为: 60z nZ f = 式中 Z ——齿轮的齿数；n ——轴的转速，/min r 。 60z nZ Nf N =? 式中N —自然数，1，2，3，……。N=1称为基波，即啮合频率；N = 2，3，……时，称为二次，三次…谐波。 啮合频率fz 及其谐波Nfz 的频谱特点： ①初始状态，啮合颇率的幅值最高，各次谐波的幅值依次减小(图1的实线部分)； ②随着齿轮磨损的增加，渐开线齿廓逐渐受到破坏，使齿轮振动加剧，此时啮合频率及其各次谐波的幅值逐渐增大，而且各次谐波幅值的增加比啮合频率快得多(图中虚线所示)； ③磨损严重时，二次谐波幅值超过啮合频率幅值。 图1 啮合频率及其谐波 图2 严重磨损时的啮合频率及其二次谐波 由频谱图上啮合频率及其谐波幅值的增量可判断出齿轮的磨损程度。

啮合频率分析： （1）负载和啮合刚度的周期性变化 负载和啮合刚度的变化可用两点来说明：一是随着啮合点位置的变化，参加啮合的单一齿轮的刚度发生了变化，二是参加啮合的齿数在变化。如渐开线直齿轮，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。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，载荷由一个齿承担，此时齿轮的啮合刚度较小。从一个轮齿开始进入啮合到下一个轮齿进入啮合，齿轮的负载和啮合刚度就变化一次，所以齿轮的负载和啮合刚度周期性变化的频率与齿轮旋转频率成整数倍关系。 （2）节线冲击的周期性变化 齿轮在啮合过程中，轮齿表面既有相对滚动，又有相对滑动。主动轮带动从动轮旋转时，主动轮上的啮合点从齿根移向齿顶，啮合半径逐渐增大，速度渐次增高；而从动轮上的啮合点是由齿顶移向齿根，啮合半径逐渐减小，速度渐次降低。两轮齿齿面在啮合点的速度差异就形成了主动轮和从动轮的相对滑动。在主动轮上，齿根和节点之间的啮合点速度低于从动轮上的啮合点速度，因此滑动方向向下；在节点处，因为两轮上的啮合点速度相等，相对滑动速度为零。因此，摩擦力在节点处改变了方向，形成节线冲击。由以上分析可知，从一个轮齿开始进入啮合到下一个轮齿进入啮合，发生两次节点冲击，所以节线冲击发生的频率与齿轮旋转频率成整数倍关系。 （3）齿轮运转时，其振动频谱上都含有啮合频率及其谐波分量。随着齿轮的磨损，频谱上的啮合频率及其各次谐波都会上升，即幅值增大。但值得注意的是，啮合频率高次谐波的幅值要比基波的幅值上升得快。啮合频率是齿轮振动中比较突出的成分，它既是齿轮齿廓磨损的一个灵敏指标，同时齿面上产生点蚀、剥落等损伤也会在啮合频率及各次谐波成分上表现出来。对于一对新齿轮来说，其频谱的整个振动能量水平较低，啮合频率的基波及其第二、三次谐波幅值依次减小。对于具有中等点蚀故障的齿轮，其频谱随着点蚀的增加，整个谱的水平都随之增加，且啮合频率高次谐波幅值将超过基波。另一个特点是啮合频率的二次谐波两边的边频带愈加丰富。当齿面出现重度点蚀时，谱噪声总量急剧上升，且啮合频率的谐频延伸到七次以上。啮合频率分析也有其不足之处，它毕竟是众多齿轮振动能量的平均值，因此在局部轮齿呈现损伤时，其幅值的增长就不那么明显，只有大多数轮齿受到磨损或出现点蚀、剥落等损坏时才有明显的增量。 当齿轮发生故障时，振动信号常会发生调制现象而产生调制波(调幅波和调频波)，其载

齿轮故障诊断方法综述

齿轮故障诊断方法综述 摘要齿轮就是机械设备中常用得部件,而齿轮传动也就是机械传动中最常见得方式之一。在许多情况下,齿轮故障又就是导致设备失效得主要原因。因此对齿轮进行故障诊断具有非常重要得意义。介绍了故障得特点与几种诊断方法,并比较了基于粒子群优化得小波神经网络,基于相关分析与小波变换,基于小波包与BP神经网络与基于小波分析等故障诊断方法得优缺点,并提出了齿轮故障诊断得难点与发展方向。 关键字齿轮故障诊断诊断方法分析比较发展

目录 第一章齿轮故障诊断发展及故障特点 (1) 1、1 齿轮故障诊断得发展 (1) 1、 2齿轮故障形式与震动特征 (1) 第二章齿轮传动故障诊断得方法 (2) 2、 1高阶谱分析 (2) 2、1、1参数化双谱估计得原理 (3) 2、1、2试验装置与信号获取 (3) 2、1、3 故障诊断 (4) 2、1、4 应用双谱分析识别齿轮故障 (4) 2、2基于边频分析得齿轮故障诊断 (6) 2、2、1分析原理 (6) 2、2、2铣床振动测试 (6) 2、2、3 边频带分析 (7) 2、2、4 故障诊断 (8) 2、 3时域分析 (10) 2、3、1 时域指标 (10) 2、3、2非线性时间分析 (10)

第一章齿轮故障诊断发展及故障特点 1、1 齿轮故障诊断得发展 齿轮故障诊断始于七十年代初,早期得齿轮故障诊断仅限于在旋转式机械上测量一些简单得振动参数,用一些简单得方法进行诊断。这些简单得参数与诊断方法对齿轮故障诊断反应灵敏度较低,根本无法准确判断发生故障得部位。七十年代末到八十年代中期,旋转式机械中齿轮故障诊断得频域法发展很快,其中R、B、Randall与James1、Taylor等人做好了许多有益得工作,积累了不少故障诊断得成功实例,出现了一些较好得频域分析方法,对齿轮磨损与齿根断裂等故障诊断较为成功。进入九十年代以后,神经网络、模糊推理与网络技术得发展与融合使得齿轮系统故障诊断进入了蓬勃发展得时期。 我国学者在齿轮故障诊断研究方面也做了大量工作。1986年,屈梁生、何正嘉在《机械故障诊断学》中分析了齿轮故障得时频域特点。1988年,颜玉玲、赵淳生对滚动轴承得振动监测及故障诊断进行了分析。1997年,郑州工业大学韩捷等在“齿轮故障得振动频谱机理研究”中对齿轮得故障机理做了探讨。西安交通大学张西宁等在“齿轮状态监测与识别方法得研究”中提出了一种新方法即基于一致度分析。 1、 2齿轮故障形式与震动特征 通常齿轮在运转时,由于制造不良或操作维护不善会产生各种形式得故障。故障形式又随齿轮材料、热处理、运转状态等因素得不同而不同,常见得齿轮故障形式有齿面磨损、齿面胶合与擦伤、齿面接触疲劳与弯曲疲劳与断齿。 在齿轮运转状态下,伴随着内部故障得发生与发展,必然会产生振动上得异常。实践证明,振动分析就是齿轮故障检测中最有效得方法。若齿轮副主轮转速为n1,齿数为z1,频率为f1;从轮转速为n2,齿数为z2,频率为f2,则齿轮啮合频率fC 为:fC=Nf1z1=Nf2z2=Nn160z1=Nn260z2(1) 式中:N=1, 2, 3,…。齿轮处于正常或异常状态下,啮合频率振动成分及其倍频总就是存在得,但两种状态下得振动水平有差异。如果仅仅依靠对齿轮振动信号得啮合频率及其倍频成分得差异来识别齿轮得故障就是不够得,因故障对振动

传动系统故障分析

摘要 随着世界汽车整车产业的发展，我国买车的家庭也越来越多，人们对其性能的要求也越来越高。传动系作为汽车动力传动的重要部分，直接关系到汽车的安全性、操控性、舒适性和经济性等各种关键的性能，因此本文将简单的介绍下汽车的传动系。首先讲述汽车传动系的整体结构；具体介绍离合器、变速器、万向传动装置和驱动桥等主要部件工作原理。然后具体讲述汽车传动系统常见的几种故障和检修方法 关键词：传动系离合器变速器万向传动装置驱动器故障检测诊断 Abstract W ith the auto industry development, our country a car's fa mily also is more and more, people on the properties of the deman d more and more is also high. The transmission as a car an impor tant part of the power transmission, directly related to the safety of the car, playability, comfort and economy, all key performance, so this paper will simply introduced the car transmission. First of all about the structure of the auto transmission; Introduce the clutch, the transmission, universal transmission device and drive a xle of main components such as working principle. And then the spe cific about auto transmission system of several common faults and m aintenance methods of: Key words:: transmission clutch transmission universal transm ission device drives fault detection and diagnosis

齿轮故障诊断方法综述

齿轮故障诊断方法综述 摘要齿轮是机械设备中常用的部件,而齿轮传动也是机械传动中最常见的方式之一。在许多情况下,齿轮故障又是导致设备失效的主要原因。因此对齿轮进行故障诊断具有非常重要的意义。介绍了故障的特点和几种诊断方法，并比较了基于粒子群优化的小波神经网络,基于相关分析与小波变换,基于小波包和BP神经网络和基于小波分析等故障诊断方法的优缺点，并提出了齿轮故障诊断的难点和发展方向。 关键字齿轮故障诊断诊断方法分析比较发展

目录 第一章齿轮故障诊断发展及故障特点..................... 错误!未定义书签。齿轮故障诊断的发展................................... 错误!未定义书签。 1. 2齿轮故障形式与震动特征 ........................... 错误!未定义书签。第二章齿轮传动故障诊断的方法......................... 错误!未定义书签。 2. 1高阶谱分析........................................ 错误!未定义书签。 参数化双谱估计的原理 .............................. 错误!未定义书签。 试验装置与信号获取 ................................ 错误!未定义书签。 故障诊断 ......................................... 错误!未定义书签。 应用双谱分析识别齿轮故障 ........................ 错误!未定义书签。基于边频分析的齿轮故障诊断............................ 错误!未定义书签。 分析原理 .......................................... 错误!未定义书签。 铣床振动测试 ...................................... 错误!未定义书签。 边频带分析 ...................................... 错误!未定义书签。 故障诊断 ........................................ 错误!未定义书签。 2. 3时域分析.......................................... 错误!未定义书签。

齿轮传动系统的故障诊断与分析

齿轮传动系统的故障诊断与分析 张某某 （某某大学机电工程学院，湖南长沙，410083）摘要：齿轮是机械设备中常用的部件,齿轮传动也是机械传动中最常见的方式之一。在许多情况下，齿轮故障又是导致设备失效的主要原因。因此对齿轮进行故障诊断具有非常重要的意义。本文简要介绍了齿轮故障的发展历史，齿轮故障诊断形式与方法，齿轮故障特征提取以及齿轮传动系统的分析模型和求解方法。 关键词：齿轮传动；故障诊断；分析 Analysis and fault diagnosis of gear transmission system Zhangmoumou （College of mechanical engineering of moumou University；Changsha Hunan； 410083） Abstract：Gear is the common parts of the mechanical equipment，one of the most common way of gear transmission is mechanical transmission. In many cases, the gear fault is the main cause of equipment failure. So it is very important to diagnose the faults of gear. This paper briefly introduces the development history of gear fault, fault diagnosis of gear form and method, analysis model and the solving method of gear fault feature extraction and the gear transmission system. Key words：gear transmission；fault diagnosis；analysis 0引言 对齿轮传动系统进行诊断是自故障诊断技术问世以来一直受到人们普遍重视的课题之一,在各类机械设备中,齿轮传动是最主要的传动方式,齿轮传动系统的运行状态往往直接影响到机械设备是否正常工作。而齿轮传动系统的零部件如齿轮、轴和轴承的加工工艺复杂,装配精度要求高,又常常在高速度、重载荷下连续工作,因此故障率较高,是造成机械设备不能正常运转的常见原因之一。传统采用的定期维修方式由于其无法科学地预见故障,不能从根本上防止故障的发生,而且维修周期太短会增加维修费用和维修时间,造成浪费,也影响了正常使用。因而需对齿轮传动系统进行状态监测及故障诊断,以分析确定齿轮传动系统的工作状态和性能劣化趋势,视具体情况决定是否需要维修。这样既可以有效地预防故障的发生,又可以减少不必要的维修,节约开支。 在运行过程中,齿轮传动系统内部的零部件会受到机械应力、热应力等多种物理作用,随着时间的推移,这种物理作用的累积,将使齿轮传动系统正常运行的技术状态不断发生变化,可能产生异常、故障或劣化状态。这些作用和变化,又必

机械故障诊断之齿轮故障分析

机械故障诊断—齿轮故障诊断及分析 [摘要]本文介绍了齿轮的几种典型故障的特征及诊断方法。在齿轮故障诊断过程中，应用振动诊断方法可以解决齿轮的绝大部分问题。 引言 随着科学技术的不断进步，机械设备向着高性能、高效率、高柔性化和高可靠性的方向发展。齿轮由于具有传动比固定、传动转矩大、结构紧凑等优点，是改变转速和传递动力的最常用的传动部件，是传动机械设备的一个重要组成部分，也是易于故障发生的一个部件，其运行状态对整机的工作性能会有很大的影响。 在机械设备运转过程中，齿轮传动系统通过主、从动齿轮的相互啮合传递运动和能量，这个过程将产生一定形式的机械振动。而诸如磨损、点蚀、制造误差、装配误差等齿轮和齿轮传动系统的各种缺陷和故障必然引起机械振动状态发生变化。因此，在齿轮传动系统的所测振动信号中，包含有它的健康状态信息或故障与无故障信息，我们通过监测和分析振动信号自然就可以诊断齿轮和齿轮传动系统的故障。 一、关于齿轮工作过程中引起振动的振源 在齿轮的传动啮合过程中，影响齿轮产生振动的原因很多，有大周期的误差也有小周期的误差。产生大周期振动的因素主要是齿轮加工过程中的运动偏心和几何偏心以及安装中的对中不良；产生小周期振动的因素主要有齿轮加工中的主轴回转误差，啮合刚度的变化，齿轮啮入、啮出冲击，以及在运行过程中产生的断齿、齿根疲劳裂纹、齿面磨损、点蚀剥落、严重胶合等等。其中啮合刚度的周期性变化是齿轮系统振动的重要激振源之一。它的周期性变化主要由以下两个原因所致：一是随着啮合点位臵的变化，参加啮合的单一齿轮的刚度发生了变化；二是参加啮合的齿数在变化。 如图1所示，在啮合开始时(A点)，主动轮齿1在齿根处啮合，弹性变形较小；被动齿轮2在齿顶处啮合，弹性变形大，而在啮合终止时(D点)，情况则相 反。设齿副I的啮合刚度为k 1，齿副П的啮合刚度为k 2 ，则总的啮合刚度为k=k 1 +k 2 。 由图1可以看出总的啮合刚度随着从单啮合区到双啮合区而作周期性的变化。 图1 直齿轮啮合刚度变化图

(汽车行业)汽车底盘故障分析

（汽车行业）汽车底盘故障 分析

汽车底盘故障分析 壹、汽车底盘的组成和功用 汽车底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系等四大系统组成，其功用是接收发动机的动力，使汽车运动且保证汽车能够按照驾驶员的操纵正常行驶。 1.1传动系 汽车传动系是从发动机到驱动车轮之间所有动力传递装置的总称。不同配置的汽车，传动系的组成不同。如载货汽车及部分轿车，其传动系壹般由离合器、手动变速器、万向传动装置(万向节和传动轴)、驱动桥(主减速器、差速器、半轴、桥壳)等组成；而轿车中采用自动变速器的越来越多，其传动系包括自动变速器、万向传动装置、驱动桥等，即用自动变速器取代了离合器和手动变速器。 汽车传动系的功用是将发动机的动力传给驱动车轮。 1.2行驶系 汽车行驶系壹般由车架、悬架、车桥和车轮等组成。车轮通过轴承安装在车桥俩边，车桥通过悬架和车架(或车身)连接，车架(或车身)是整车的装配基体。 1.3转向系 汽车转向系主要由转向操纵构 汽车转向系的功用是保证方向行驶。 1.4制动系 汽车制动系壹般包括行车制动系和驻车制动系等俩套相互独立的制动系统，每套制动系统都包括 二．传动系 2.1离合器 离合器常见故障和诊断 1）分离不彻底 现象：发动机怠速运转，踩下离合器踏板，原地挂档有齿轮撞击声，且难以挂入，情况严重时，会导致发动机熄火。 产生原因及排除方法： 离合器自由行程过大，当踩下踏板时不能使膜片弹簧充分压缩，排除方法是进行调整；从动盘正反面装错，造成从动盘仍和飞轮有摩擦，排除方法是重新装配；从动盘翘曲变形，使从动盘和飞轮或压盘仍有摩擦，排除方法是进行校正从动盘；从动盘花键毂在变速器壹轴（输入轴）上移动不灵活，造成从动盘和压盘或飞轮仍有摩擦，使离合器分离不彻底，排除方法是更换从动盘。 （2）起步发抖 现象：起步时，离合器不能平稳结合，而产生抖动。 产生原因及排除方法： 从动盘的钢片或压盘发生翘曲，变形造成从动盘不能正常和飞轮或压盘接合，排除方法是更换从动盘或压盘； 飞轮和从动盘的接触面偏摆，造成飞轮和从动盘不正常接触，排除方法，修复飞轮；从动盘上缓冲片或减震弹簧折断，造成从动盘不正常工作，排除方法是更换从动盘；从动盘上铆钉松动或露出，造成铆钉和飞轮或压盘接触，排除方法是更换从动盘； 压盘总成和飞轮的固定螺栓松动，造成从动盘和压盘不正常接触，排除方法是紧固螺栓。（3）离合器打滑 现象：放松离合器时，汽车不能起步；加速时发动机转速上升，但车速不相应升高；上长坡时，离合器冒烟且有糊味。当拉紧驻车制动器，进行起步试验时，发动机本应熄火，若不熄

齿轮的故障诊断

齿轮的故障诊断 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。 （3）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。如此循环变化，最终使齿面表层金属一小块一小块地剥落下来而形成麻坑，即点蚀。 点蚀有两种情况： （1）初始点蚀（亦称为收敛性点蚀）通常只发生在软齿面（HB＜350）上，点蚀出现后，不再继续发展，甚至反而消失。原因是微凸起处逐渐变平，从而扩大了接触区，接触应力随之降低。 （2）扩展性点蚀发生在硬齿面（HB＞350）上，点蚀出现后，因为齿面脆性大，凹坑的边缘不会被碾平，而是继续碎裂下去，直到齿面完全损坏。 对开式齿轮，齿面的疲劳裂纹尚未形成或扩展时就被磨去，因此不存在点蚀。 当硬齿面齿轮热处理不当时，沿表面硬化层和芯部的交界层处，齿面有时会成片剥落，

案例分析：宝马5系显示 传动系统故障

案例分析：宝马5系显示传动系统故障 请点击此处输入图片描述故障案例一辆行驶里程约1万km，车型为F18、配置N20发动机的2013年宝马525Li 轿车。用户反映：该车辆行驶中发动机故障灯报警，中央信息显示屏显示“传动系统故障”。车辆可以正常启动着车，加速正常。故障诊断接车后：首先连接ISID，诊断测试显示故障内容如下：1F5101 DME，内部故障，车内温度传感器：温度过高；133304 DME，内部故障，电子气门控制系统：部件保护，系统关闭；135401 DME，内部故障，电子气门控制系统：末级过载；1F0904 DME，内部故障，电子气门控制系统控制：功能异常；133202电子气门控制伺服电机，控制：对地短路；133011电子气门控制系统（VTC），供电电压：功能异常；135608电子气门控制系统：未识别到运动。这款N20发动机气门机构由全变量气门升程控制装置（电子气门控制系统）和可调式凸轮轴控制装置（双凸轮可变正时控制系统）组成，因此能够自由选择进气门的关闭时刻。气门升程控制只在进气侧进行，凸轮轴控制在进气侧和排气侧进行。电子气门控制系统采用的是第三代电子气门控制伺服电机，第三代电子气门控制伺服电机也包含用于识别偏心轴位置的传感器。带集成位置传感器的无刷直流电机将作为电子气门控制伺服电机投入使用。这种直流电机因其非

接触转换方式而无须保养并且功能强劲（效率更好）。通过使用集成式电子模块，电子气门控制系统伺服电机可非常精确地控制。电动气门控制伺服电机最大限制为40A。在超过200ms的时间段内有最大20A的电流可供使用。按脉冲宽度调制控制电子气门控制伺服电机。脉冲负载参数在5%～98％之问。电子气门控制系统伺服电机的供电由数字式发动机电子伺控系统（DME）用5V电压进行。数字式发动机电子伺控系统（DME）通过5个霍尔传感器接收信号。5个霍尔传感器用于3次粗略的分割和2个细微部分。这样，便能测定7.5°以下的电子气门控制伺服电机转角。通过涡轮轴传动比能够非常精确和迅速地调节气门升程。装备电子气门控制系统时，为执行下列功能而控制电动节气门调节器：车辆启动（暖机过程）怠速控制满负荷运转紧急运行在所有其他运行状态下，节气门打开至只产生一个轻微的真空为止。这个真空是燃汕箱排气所需要的。数字式发动机电子伺控系统（DME）根据加速踏板位置和其他参数计算出电子气门控制系统的相应位置。数字式发动机电子伺控系统（DME）控制气缸盖上的电子气门控制系统伺服电机。电子气门控制系统伺服电机通过一个蜗杆传动装置驱动汽缸盖油室中的偏心轴。数字式发动机电子伺控系统（DME）持续监控偏心轴传感器的两个信号。检查这些信号是否单独可信和相互可信。这两个信号相互间不允许有偏差，在短路或损坏时，这些信

齿轮箱故障分析和维护使用

风电齿轮箱的故障分析和维护 风力发电机组由叶片、增速齿轮箱、控制系统、发电机、塔架等组成。其中增速齿轮箱作为其传动系统起到动力传输的作用，使叶片的转速通过增速齿轮箱增速，使其转速达到发电机的额定转速，以供发电机能正常发电。因此增速齿轮箱设计及制造相当关键。同时风力发电机组增速齿轮箱由于其使用条件的限制，要求体积小，重量轻，性能优良，运行可靠，故障率低。 随着风电行业的发展，更多更大功率的机组投入商业化运营，因而其维修费用更高。虽然世界上著明的齿轮箱制造企业，如德国的Renk公司，Fland公司，Eickhoof公司以及一些中小企业在这方面都作了研究，并且有的企业也付出了很大的代价，但目前世界风电行业所用增速齿轮箱仍然事故较多。因此，采用先进技术，分析其失败的原因，总结和吸收以往开发其它项目齿轮箱成功的经验，研制高技术性能，高可靠性和良好的可维修性的增速齿轮箱是风力发电机组的关键技术保障。 一、风电齿轮箱故障分析 （一）、齿轮传动的故障原因分析 齿轮传动是机械设备中设备中最为常用的传动方式之一。风电齿轮箱运行状态的正常与否直接关系到整台机组的工作状况。据有关资料统计，齿轮箱发生故障有40％的原因是由于设计、制造、装配及原材料等因素引起的，即是由制造单位设计制造引起的；另有43％的原因是由于用户维护不及时和操作不当引起的；还有17％的原因是由于相邻条件（如电机、联轴节等）的故障或缺陷引起的。当然，风电齿轮箱故障原因是否有这比例关系，还要经过统计得出。由此可见，为了确保风电齿轮箱安全、正常地运行，提高齿轮传动的可靠性，一方面需要改进设计、提高加工制造精度以及改善装配质量，另一方面则必须提高运行管理和维护水平，对齿轮传动装置进行状态监测和故障诊断。 (二).齿轮箱中主要故障及其原因分析 据统计,齿轮箱中其次是轴承，占20％；再者是轴，占10％。最后是箱体和紧固件。由此可见，在齿轮箱中齿轮本身的故障所占比重大。说明在齿轮传动系统中齿轮本身的制造、装配质量及其运行维护水平是关键问题。齿轮在机械加工

齿轮常见故障信号特征与精密诊断

齿轮常见故障信号特征与精密诊断 齿轮故障比较复杂，上节所述的几种信号分析处理方法针对齿轮故障诊断是非常有效的，但在实际工作中，通常是先利用常规的时域分析、频谱方法对齿轮故障做出诊断，这种诊断结果有时就是精密诊断结果，有时还需要利用上节所述的分析处理方法进一步对故障进行甄别和确认，最终得出精密诊断结果。 一、正常齿轮的时域特征与频域特征 没有缺陷的正常齿轮，其振动主要是由于齿轮自身的刚度等引起的。 (1)时域特征 正常齿轮由于刚度的影响，其波形为周期性的衰减波形。其低频信号具有近似正弦波的啮合波形，如图1所示。 (2)频域特征 正常齿轮的信号反映在功率上，有啮合频率及其谐波分量，即有nf c（n＝1,2,…），且以啮合频率成分为主，其高次谐波依次减小；同时，在低频处有齿轮轴旋转频率及其高次谐波mf r（m＝1，2，…），其频谱如图2所示。 图1 正常齿轮的低频振动波形 图2 正常齿轮的频波 二、故障情况下振动信号的时域特征与频域特征 1.均匀磨损

齿轮均匀磨损是指由于齿轮的材料、润滑等方面的原因或者长期在高负荷下工作造成大部分齿面磨损。 (1)时域特征 齿轮发生均匀磨损时，导致齿侧间隙增大，通常会使其正弦波式的啮合波形遭到破坏，图3是齿轮发生磨损后引起的高频及低频振动。 图3 磨损齿轮的高频振动(a)和低频振动(b) (2)频域特征 齿面均匀磨损时，啮合频率及其谐波分量nf c（n＝1，2，…）在频谱图上的位置保持不变，但其幅值大小发生改变，而且高次谐波幅值相对增大较多。分析时，要分析三个以上谐波的幅值变化才能从频谱上检测出这种特征。图4所示反映了磨损后齿轮的啮合频率及谐波值的变化。 随着磨损的加剧，还有可能产生1/k（k=2，3 ，4 ，…）的分数谐波，有时在升降还会出现如图5所示的呈非线性振动的跳跃现象。 2.齿轮偏心 齿轮偏心是指齿轮的中心与旋转轴的中心不重合，这种故障往往是由于加工造成的。 (1)时域特征 当一对互相啮合的齿轮中有一个齿轮存在偏心时，其振动波形由于偏心的影响被调制，产生调幅振动，图6为齿轮有偏心时的振动波形。