基于ADAMS啮合齿轮振动的检测与分析

课程论文

论文标题：基于ADAMS啮合齿轮振动的检测与分析

姓名：苏达子

学号：0901301012

专业：机械制造及其自动化专业

学院：机械工程学院

时间：2013年01月13日

基于ADAMS啮合齿轮振动的检测与分析

苏达子机械工程学院 0901301012

【摘要】基于ADAMS2012（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）软件的基础上建立参数化直齿轮三维实体模型，使用多体动力学分析软件ADAMS 对齿轮黏合过程中产生的振动进行仿真分析，研究了在对应转速和力矩条件下齿轮振动在时域及频域中的变化规律并对齿轮啮合过程中可能产生的振动故障进行分析，提出诊断结果。

关键词：ADAMS；齿轮；振动；仿真

【Abstract】Based on the of software ADAMS 2012 (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems) creates parametric straight spur gear in 3D physical model, the use of multi-body dynamics analysis software ADAMS on gear bonding process of vibration simulation analysis, in the corresponding rotational speed and torque conditions gear vibration in time and frequency domain and the change rule of gear meshing might occur during the process of vibration fault is analyzed, and the diagnosis.

Key words:Adams；Gear；Vibration；Simulation.

1 引言

机械故障诊断学时20世纪六七十年代逐渐发展起来的一门综合性、交叉性的新学科。它通过获得机械设备在静止或运动中的状态信息，并参考设备过去的运行经历，来获得设备的实时状况，并推断未来的趋势，从而确定必要的对应策略。

在齿轮诊断方面，日本的白木万博自60、70年代以来，发表了大量的故障诊断方面的文章，总结了丰富的现场故障处理经验并进行了理论分析。美国机械工艺技术公司，赛格研究所及麻省理工学院机械设计部对齿轮典型故障机理进行了大量的试验研究。JS米切尔在“机器故障的分析与监测”中也对齿轮故障机理做了详细的论述。我国在齿轮故障机理研究方面也做了大量工作。如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深入的探讨，提出了将齿轮故障特征分为大周期齿轮故障特征和小特征齿轮故障特征[1]。

2 齿轮振动原理

2.1齿轮产生振动的机理

齿轮是机械设备中的常用部件，而齿轮传动也是机械传动中最常见的方式之一。齿轮失效的主要原因有：

（1）轮齿的啮合振动；

（2）齿轮的制造误差和装配误差引起的振动； （3）齿轮在使用过程中出现的损伤引起的振动； （4）自由载荷引起的自由衰减振动。

本文主要分析齿轮在啮合过程中的振动情况。

2.2 啮合齿轮振动分析

若以一对齿轮作为研究对象，忽略齿面摩擦力的影响，则其力学模型如图1所示。

图1 齿轮副力学模型

其振动方程为

12()()()()t M x C x

K t x K t E K t E t ++=+ （1） 式中x —岩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； t M —齿轮副的等效质量； 1E —齿轮受载后的平均弹性变形；

2()E t —齿轮的误差和异常造成的两个齿轮间的相对位移。

由式1可见，其振源来自两部分：一部分为()K t ?1E ，它与齿轮的误差和故障无关，成为常规齿轮粘合振动；另一部分为()K t ?2()E t ，它取决于齿轮的啮合刚度()K t 和故障函数2()E t [2]。

每当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。变化曲线如图2所示。

图2 直齿轮啮合刚度变化曲线

若齿轮副主动轮转速为n 1，齿数为z 1，主动轮转速为n 2，齿数为z 2，则齿轮啮合刚度的变化频率（啮合频率）及它们的谐频为

211222(1,2,3)60

c n f N f z N f z N

z N ==== （2）

理论上直径相等的啮合齿轮在转动过程中的角速度大小和转动周期应该相等，但由于齿轮自身的刚度变化，其时域和频域特征如图3所示。

图3 正常齿轮时域和频域振动波形

3 啮合齿轮虚拟样机模型的建立

ADAMS 是目前国际上使用最广泛的机械系统动态模拟软件。由于ADAMS 之前的版本所提供的实体造型（Solid Modeling ）功能并不适合于复杂3D 曲面的构建，所以一般情况下都将3D CAD 专业软件当做几何前处理器，在专业CAD （PROE ，UG 等）软件建模后，通过专业接口软件将模型输入到ADAMS 中进行分析[3]。在数据转换过程中，经常由于单位不一致而导致建模转换失败。本文采用ADAMS2012最新研发的参数化齿轮实体建模模块直接进行齿轮的三维实体建模，减少了工作程序，提高了准确率。

3.1 三维模型的建立

在ADAMS2012环境下，建立模数为2，压力角为20，齿数为40的啮合齿轮实体模型。 如图4所示。

3.2 虚拟样机模型的建立

在ADAMS2012环境下，对模型施加各种约束并定义啮合齿轮内之间的碰撞力、摩擦力和齿轮副。本文应用用刚度系数和阻尼数来计算碰撞力的Impact 函数计算接触力，如图5所示。并利用其中的控制分析软件MATLAB 进行仿真、有限元分析软件ANSYS 等集成扩展模块进行分析。通过建立某指定机械系统的数字化虚拟样机，准确地预测该系统的各种模拟实验的性能指标。

图4 三维模型 图5 虚拟样机模型

3.3 传感器及测点的选择

实际进行齿轮振动的测量时，传感器的安装位置（测点）不同，所得到的测定值会有较大的差异，最好的办法是对各测点做出标记，以保证每次测点的部位不变。另外，还应注意测定部位的表面应是光滑整洁的，避免脏物对振动造成衰减。齿轮发生异常是各种各样的，发生最大振动的方向也各不相同，因此一般应尽可能地沿水平、垂直和轴向三个方向进行测定[4]。本文选用在齿轮正面表面设置压电式加速度传感器，进行正交式测量，再通过积分电路转换成所需的参数。其工作流程如图6所示。

图6 系统故障检测流程图

4 啮合齿轮仿真分析 4.1仿真条件

基于ADAMS/Postprocessor模块建立仿真条件：主动轮转速为30r/min；输入转矩是定静态负载T=1500Nmm。为了施加负载时不出现陡变，在这里使用Step函数使负载在0.2s内平缓作用，即step（time，0,0,0.2,1500）。其中time为时间变量。其静态负载转矩如图7所示。

图7 力矩图

4.2 仿真结果

基于ADAMS/Controls和MATLAB集成模块进行仿真。其中t=5s，step=100，电动机转速为30r/min。在此转速条件下，主动轮和从动轮理想状态下的角速度和角加速度大小应该相同，如图8所示。但在实际测量时主动轮的角加速度却波动较大，如图9所示。

图8 主动轮理论角速度

图9 主动轮实际角加速度

通过ADAMS/Postprocessor对加速度时域数据进行快速傅里叶变换（FFT）以转换到频域，通过频域特性能够更加直观地了解振动故障的频率分布、掌握系统的振动特性，其结果如图10所示。

图10 角加速度FFT图

根据电动机的运动机理，从时域谱分析很明显可以得出该系统在此状态下存在明显的振动故障。而从频域谱也可以看出在0-10Hz的范围内频率变化比较小且持续时间长，不利于系统的正常运转。

5.结论

（1）对比以上谱图可以看出，正常齿轮与故障齿轮振动频谱有明显差异，正常齿轮谱图上啮合频率的峰值很突出，其谐波峰值以很大的速度减小。齿轮在受迫振动后，从FFT的幅值谱可以很明显的对齿轮故障作出判断。

（2）由分析结果可知，时域分析或频域分析诊断的啮合齿轮振动结果可以认为是等效的。用主动轮角加速度时域谱中的齿轮啮合谐波幅值可以很明显的判断该系统存在故障。

参考文献

[1] 李延斌. 齿轮故障诊断技术现状与展望.机械设计与制造，2002(2).

[2] 杨国安. 机械设备故障诊断. 中国石化出版社，2007.186-208.

[3] 陈志伟. MSC Adams多体动力学仿真基础与实例解析.北京：中国水利水电出版社，2012.

[4] 陆兆峰. 压电式加速度传感器在振动测量系统的应用研究.仪表技术与传感器，2007(7).

振动测试和分析技术综述分析解析

振动测试和分析技术综述 黄盼 （西华大学，成都四川 610039） 摘要:振动测试和分析对结构和系统动态特性分析及其故障诊断是一种有效的手段。综述了当前振动测试和分析技术，包括振动测试与信号分析的国内外发展概况、振动信号数据采集技术、振动测试技术、以及振动测试与信号分析的工程应用，最后对振动测试与分析技术的未来发展方向进行了展望。 关键词:振动测试; 信号分析; 动态特性; 综述 Summary of Vibration Testing and Analysis HuangPan ( Xihua University，Chengdu 610039，China) Abstract: Vibration testing and analysis is an effective tool in analyzing structure and system dynamic characteristic and detecting the failures of structures,systems and facilities. The present paper reviews the current vibration testing and analysis techniques，including the development of vibration measurement and analysis of domestic and foreign，vibration signal data acquisition,vibration testing technology ,vibration measurement and analysis in engineering application. Finally,the future development in the field of vibration testing and analysis is predicted. Key words: vibration testing; signal analysis; dynamic characteristic;overview

adams振动分析实例中文版

1.问题描述 研究太阳能板展开前和卫星或火箭分离前卫星的运行。研究其发射振动环境及其对卫星各部件的影响。 2.待解决的问题 在发射过程中，运载火箭给敏感部分航天器部件以高载荷。每个航天器部件和子系统必学设计成能够承受这些高载荷。这就会带来附加的质量，花费高、降低整体性能。 更好的选择是设计运载火箭适配器（launch vehicle adapter）结构。 这部分，将设计一个（launch vehicle adapter）的隔离mount，以在有效频率范围降低发射震动传到敏感部件的部分。关心的敏感部件在太阳能板上，对70-100HZ的输入很敏感，尤其是垂直于板方向的。 三个bushings将launch vehicle adapter和火箭连接起来。Bushing的刚度和阻尼影响70-100HZ范围传递的震动载荷。所以设计问题如下： 找到运载火箭适配器系统理想刚度和阻尼从而达到以下目的： 传到航天器的垂直加速度不被放大； 70-100HZ传递的水平加速度最小。 3.将要学习的 Step1——build：在adams中已存在的模型上添加输入通道和振动执行器来时系统振动，添加输出通道测量响应。 @ Step2——test:定义输入范围并运行一个振动分析来获得自由和强迫振动响应。 Step3——review：对自由振动观察模态振型和瞬态响应，对强迫振动，观察整体响应动画，传递函数。 Step4——improve：在横向添加力并检查传递加速度，改变bushing的刚度阻尼并将结果作比较。添加频域测量供后续设计研究和优化使用。

需创建的东西：振动执行器、输入通道、输出通道 完全非线性模型 打开模型在install dir/vibration/examples/tutorial satellite 文件夹下可将其复制到工作木录。

齿轮箱故障诊断

风力发电机组齿轮箱故障诊断 摘要: 通过对不同齿轮箱振动频谱的检测结果的分析，论述了判断齿轮箱由于长期处于某些恶劣条件下，如交变载荷或润滑油失效，引起的齿轮和轴承损坏的检测方法。分析了齿轮箱出现故障的原因以及应采取的措施。 关键词：风电机齿轮箱轴承状态检测 一、风电机组齿轮箱的结构及运行特征 我国风电场中安装的风电机组多数为进口机组。近几年来，一批齿轮箱发生故障，有些由厂家更换，也有的由国内齿轮箱专业厂进行了修理。有的风场齿轮箱损坏率高达40~50%，极个别品牌机组齿轮箱更换率几乎接近100%。虽然齿轮箱发生损坏不仅仅在我国出现，全世界很多地方同样出现过问题，但在我国目前风电机组运行出现的故障中已占了很大比重，应认真分析研究。 1) 过去小容量风电机组齿轮箱多采用平行轴斜齿轮增速结构，后来为避免齿轮箱造价过高、重量体积过大，500kW以上的风电机组齿轮箱多为平行轴与行星轮的混合结构。由于风电机组容量不断增大，轮毂高度增加，齿轮箱受力变得复杂化，这样就造成有些齿轮箱可能在设计上就存在缺陷。 2) 由于我国有些地区地形地貌、气候特征与欧洲相比有特殊性，可能对标准设计的齿轮箱正常运行有一定影响。我国风电场多数处于山区或丘陵地带，尤其是东南沿海及岛屿，地形复杂造成气流受地形影响发生崎变，由此产生在风轮上除水平来流外还有径向气流分量。我国相当一部分地区气流的阵风因子影响较大，对于风电机组机械传动力系来说，经常出现超过其设计极限条件的情况。作为传递动力的装置-齿轮箱，由于气流的不稳定性，导致齿轮箱长期处于复杂的交变载荷下工作。由于设备安装在几十米高空，不可能容易地送到工厂检修，因此经常进行状态监视可以及时发现问题，及时处理，还可以分析从出现故障征兆到彻底失效的时间，以便及时安排检修。

ADAMS分析实例 超值

ADAMS 分析实例-定轴轮系和行星轮系传动模拟 有一对外啮合渐开线直齿圆柱体齿轮传动.已知ο20,4,25,5021====αmm m z z ，两个齿轮的厚度都是 50mm 。 ⒈ 启动ADAMS 双击桌面上ADAMS/View 的快捷图标,打开ADAMS/View 。在欢迎对话框中选择“Create a new model ”，在模型名 称（Model name ）栏中输入：dingzhouluenxi ；在重力名称（Gravity ）栏中选择“Earth Normal (-Global Y)”；在单位名称（Units ）栏中选择“MMKS –mm,kg,N,s,deg ”。如图1-1所示。 图1-1 欢迎对话框 ⒉ 设置工作环境 对于这个模型，网格间距需要设置成更高的精度以满足要求。在ADAMS/View 菜单栏中，选择设置（Setting ）下拉菜单中的工作网格（Working Grid ）命令。系统弹出设置工作网格对话框，将网格的尺寸(Size )中的X 和Y 分别设置成750mm 和500mm ，间距（Spacing ）中的X 和Y 都设置成50mm 。然后点击“OK ”确定。如图2-1所表示。 用鼠标左键点击选择（Select ）图标，控制面板出现在工 具箱中。 用鼠标左键点击动态放大（Dynamic Zoom ）图标，在 模型窗口中，点击鼠标左键并按住不放，移动鼠标进行放大或缩小。 ⒊创建齿轮 在ADAMS/View 零件库中选择圆柱体 (Cylinder )图标 ，参数选择为“New Part ”，长度（Length ）选择50mm （齿轮的厚度），半径 （ Radius ） 选 择 100mm （1002 5042z m 1=?=?） 。如图3-1所示。 图 2-1 设 置工作网格对话框 图3-1设置圆柱体选项 在ADAMS/View 工作窗口中先用鼠标任意左键选择点（0，0，0）mm ，然后选择点（0，50，0）。则一个圆柱体（PART_2）创建出来。如图3-2所示。 图3-2 创建圆柱体(齿轮) 在ADAMS/View 中位置/方向库中选择位置旋转（Position: Rotate …）图标，在角度(Angle )一栏中输入 90，表示将对象旋转90度。如图3-3所示。 在ADAMS/View 窗口中用鼠标左键选择圆柱体，将出来一个白 色箭头，移动光标，使白色箭头的位置和指向如图3-4所示。 然后点击鼠标左键，旋转后的圆柱体如图3-5所示。

风力发电机齿轮箱振动测试方法

风力发电机组齿轮箱振动测试与分析 唐新安谢志明王哲吴金强 摘要对齿轮箱做振动测试和分析，通过模式识别找到齿轮箱损坏时呈现的特性，为齿轮箱故障诊断提供依据。 关键词风力发电机组齿轮箱振动分析故障诊断 中图分类号 TH113. 21 文献标识码 A 我国风电场中安装的风力发电机组多为进口机组。因为在恶劣环境下工作，其损坏率高达40%～50%。随着清洁能源的普及，齿轮箱的故障诊断和预知维修已迫在眉睫。本文就齿轮箱的故障诊断作一些探索性研究。 一、齿轮箱振动测试 采用北京东方所开发的DASP(Data Acquisition and SignalProcessing)测振系统，对某风电场4#、5#机组齿轮箱的不同测点（图1）做振动测试和分析，4#机组刚进行过检修运行正常作为对照机组，5#机组噪声异常为待检机组，对两机组齿轮箱的振动信号对比分析，判断存在故障。齿轮箱特征频率见表1。 表1 齿轮箱特征频率表 Hz

二、信号分析 1.统计分析 由统计表2、表3可看出，5#机组振动值明显偏大，尤其是5～10测点振动值基本上是4#机组相应测点的2倍以上。 表2 4#机组幅域统计表 m/s2 表2 5#机组幅域统计表 m/s2 5#机组概率分布及概率密度函数反映其时间序列分布范围较宽（图2），峭度系数（即四阶中心距）与4#机组的（图3）明显，同（若以4#机组为标准g=0，那么5#机组g=0），预示5#机组存在古障。

2.时域分析 通过时域分析（图4、图5），发现5#机组齿轮箱振动信号有明显异常．幅值转大，且 有明显的周期性，其频率约大20Hz 。

3.频坷分析 由图6可见，5#机组齿轮箱的频谱图既有调幅成分又有调频成分（调制频率对中心频率 的幅值不对称）。

参考 齿轮箱开题报告

本科学生毕业设计 （论文）开题报告 1、目的及意义（含国内外的研究现状分析） 1.2 选题背景 磨煤机是将煤块破碎并磨成煤粉的机械，它是煤粉炉的重要辅助设备。煤在磨煤机中被磨制成煤粉，主要是通过压碎、击碎和研碎三种方式进行。磨煤机经常运行于高速、重载以及恶劣环境等条件下，齿轮及齿轮箱作为机械设备中必不可少的连接和传递动力部件由于加工工艺复杂，装配精度要求高，又常常在高速度、重载荷的环境下连续工作，出现故障的概率较高。而齿轮的失效又是诱发机械故障的重要因素。齿轮箱在机械设备中是核心部件，出现故障后将会导致整个机械设备的失效。轻则降低生产质量或导致停产，重则会造成事故。据统计传动机械中齿轮引发的故障占 80%左右，旋转机械中约为 10%左右。齿轮箱的故障和失效轻则带来经济损失，重则造成人员伤亡。据日本新日铁会社的统计，在机器的总故障次数中，齿轮故障约占 10.3%左右，而在齿轮箱的失效零件中，齿轮失效占 60％左右，轴承和轴故障约为 30%左右。对齿轮箱进行状态检测与故障诊断中采用这些先进的技术，能够节省大量的人力、物力、财力，提高设备的利用率，可及时发现故障隐患，提高故障诊断效率，降低因为齿轮箱故障而引起的灾难，因此对电厂磨煤机齿轮箱进行状态监测与故障诊断具有重大的意义。 1.2 齿轮箱故障诊断的发展现状 齿轮箱振动与噪声的研究发展比较早，但是将齿轮的振动与噪声运用到齿轮箱的故障诊断中却是在20世纪60年代中期，美国的Buckingham和德国的Niemann，英国学者H.Optiz仔细研究了齿轮振动与噪声的原理，指出其是传动功率和齿轮传动误差及齿轮精度的函数。随后一些简单的齿轮箱故障诊断技术开始出现，这些技术手段主要是通过测量齿轮箱工作过程中一些简单的振动参数，如有效值、振动峰值、均方根值等来对齿轮箱进行直接分析。70年代末到80年代中期，利用频谱来分析齿轮箱的故障取得了重大成果，其中B．Randall和James I．Taylor等人作

ADAMS-Vibration模块在悬置系统振动性能分析中的应用知识讲解

ADAMS/Vibration模块在悬置系统振动性能分析中的应用 作者：Simwe 来源：MSC发布时间：2012-05-04 【收藏】【打印】复制连接【大中小】我来说两句：(2) 逛逛论坛 一、动力总成悬置系统的建模 1) 动力总成的主要参数 a) 动力总成的质量 b) 质心位置 c) 动力总成的转动惯量、惯性积 d) 发动机的参数，如发动机在怠速、最大扭矩、额定转速工况下的转速、输出扭矩等。 2) 悬置系统的主要参数 a) 悬置点坐标 b) 悬置刚度 c) 阻尼

d) 安装角度。 图1 动力总成质量特性参数输入 图2 ADAMS动力总成悬置系统示意图 根据动力总成和悬置系统的质量特性参数、几何特性参数、力学特性参数输入，在ADAMS/view中建立动力总成悬置系统虚拟样机模型。 二、动力总成悬置系统的分析 评价悬置系统性能主要从系统的避频、解耦、限位、隔振率等几个方面考察。分为时域、频域下激励信号输入分析。 1) 悬置系统固有频率分析 在ADAMS/Vibration模块下对动力总成悬置系统进行振动模态分析。

图3 模态分析对话框 经仿真分析得到动力总成刚体六阶模态固有频率，如下表所示。表中第二列为系统无阻尼固有频率，它是把系统看作保守系统的前提下得到的，即系统没有阻尼；第三列为系统的阻尼比，也叫相对阻尼系数，即系统阻尼系数与临界阻尼的比值。 图4 模态分析固有频率分布表 根据发动机隔振理论，发动机激振频率与系统固有频率之比大于√2，才能起到隔振的效果；不平路面的激励频率是客观存在，一般小于2.5HZ。 2) 悬置系统振动模态能量解耦分析 能量解耦法是从能量的角度来解释发动机总成悬置系统的振动解耦。如果发动机总成悬置系统作某个自由度的振动，而其他自由度是解耦的，那么系统的振动能量只集中在该自由度上。从能量角度来说，耦合就是沿着某个广义坐标方向的力(力矩)所作的功，转化为系统沿多个广义坐标的动能和势能。 采用能量法解耦的依据是, 当系统在作某个方向的振动而和其它方向解耦时, 则能量只集中于该自由度方向上。

振动测试数据处理方法的应用分析

振动测试数据处理方法的应用分析 【摘要】采用电测法对产品进行振动的加速度测量，通过FFT方法进行时域—频域的转换，运用加速度与位移之间积分的关系，将加速度值转换为位移值，试验证明该方法行之有效。 【关键词】振动测量；FFT；位移转换 0.绪论 根据要求需对产品进行整机振动测量，准确掌握改产品的振动状态和振动特征。本文详细阐述了振动测试及信号分析技术，介绍了一种用加速度传感器测量振动位移信号的方法。即采用FFT方法进行加速度与位移相互转换的方法，将加速度谱转换成位移谱，以达到对位移的测量。 1.振动测试系统基本结构与组成 机械振动参数可以用电测法、机械法、光学法等进行振动测量。目前电测法应用广泛，电测法是将工程振动的参量转换为电信号，经电子线路放大后显示和记录。它与机械式和光学式的测量方法比较，有以下几方面的优点： （1）具有较宽的频带。 （2）具有较高的灵敏度和分辨率。 （3）具有较大的动态范围。 （4）振动传感器可以做得很小，以减小传感器对试验对象的附加影响，还可以做成非接触式的测量系统。 （5）可以根据被测参量的不同来选择不同的振动传感器。 不同测量方法的物理性质虽然各不相同，但是组成的测量系统基本相同，它们都包含传感器、测量放大电路和显示记录三个环节。电测法测量系统图见图1所示。 机械振动参数的测量，是对运行状态下的机械振动进行测量和分析，以期获得振动体的振动强度——振级和有关信息。因为振动体上某一点的振动可以用振动位移、速度或加速度对时间的历程来描述，而且三者之间存在着简单的微分和积分的关系，因此，只要测得其中的一个，就可以通过未分、积分电路获得另外两个参数。 2.振动测试系统组成

基于ADAMS车辆随机振动的模拟仿真研究

10.16638/https://www.sodocs.net/doc/ab15906542.html,ki.1671-7988.2017.08.032 基于ADAMS车辆随机振动的模拟仿真研究 彭永旗 （长安大学汽车学院，陕西西安710064 ） 摘要：论文以某轿车为研究对象，基于机械系统动力学仿真软件ADAMS/CAR建立包括前后悬架子系统、转向子系统和前后轮胎子系统的车辆整车模型。运用ADAMS/CAR路面建模器建立B级随机路面模型，通过ADAMS/CAR/Ride对整车模型在所建立的随机路面上进行模拟仿真研究，以底盘的加权加速加速度均方根为评价指标，对其进行平顺性评价。 关键词：随机振动；仿真；平顺性；ADAMS 中图分类号：U462.2 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)08-93-03 Simulation and analysis of Vehicle under random vibration input Peng Yongqi ( University of changan automobile institute, Shaanxi Xi 'an 710064 ) Abstract:This paper takes a car as the research object. The multi-body dynamic model of a commercial vehicle is established in which suspensions tires and the vehicle body the steering system are considered. Through the road-builder of the software ADAMS/CAR establish the B random vibration ride and simulation the model through the ADAMS/ CAR/Ride in this B random vibration road. Based on the weighted acceleration root mean square value of the chassis, the ride comfort evaluation is carried out. Keywords: random vibration; simulation; ride comfort; ADAMS CLC NO.: U462.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-93-03 引言 随着经济的发展，人们的生活水平也越来越好，汽车也逐渐走进了千家万户，人们从刚开始对车要求具有良好的动力性和经济性逐渐开始注重车的舒适性，因此，汽车的车辆系统动力学性能越来越值得深入的研究[1]。汽车的平顺性主要是来自路面的随机振动激励的响应，也叫做乘坐舒适性[2]。因此，如何得到一个好的整车模型和真是的随机振动路面模型城为了车辆平顺性评价的关键。 随着计算机技术的迅猛发展，虚拟样机技术也随之发展开来。ADAMS集建模、仿真、运算和分析的机械系统仿真软件，自开发以来，其在汽车、机械和航空领域得到广泛应用。本论文以某小型轿车为研究对象，基于机械系统动力学仿真软件ADAMS/CAR建立包括前后悬架子系统、转向子系统和前后轮胎子系统的车辆整车模型。运用ADAMS/CAR路面建模器建立B级随机路面模型，通过ADAMS/CAR/Ride对整车模型在所建立的随机路面上进行模拟仿真研究，以底盘处的加权加速加速度均方根为评价指标，对其进行平顺性评价。 1、整车仿真模型的建立 汽车是一个由成千上万的零部件组装而成，结构复杂。本论文根据随机振动的平顺性要求，对其进行简化模型，得到了一个包含前后悬架子系统、转向子系统和前后轮胎子系统的车辆整车模型。 作者简介：彭永旗，就读于长安大学。

齿轮箱实验

实验报告：齿轮箱故障检测班级：机自07 姓名：林海成 学号：10011166 日期：2013、5

一、实验目的 1、了解齿轮箱的整体结构以及故障类型 2、了解一种齿轮箱信号采集系统以及软件的操作 3、学习分析齿轮箱的故障特征 二、实验内容 1、分别在齿轮箱齿轮以及轴承正常的状态下在20HZ、30HZ对齿轮箱信号数据进行采集。 2、控制单一变量，在齿轮断齿、缺齿以及轴承滚动体、内圈、外圈故障的情况下进行数据采集。 三、实验步骤 1、打开计算机，启动软件，进行参数设置。 2、在齿轮箱齿轮正常的状态下在20HZ、30HZ对齿轮箱信号数据进行采集。 3、依次换上断齿、缺齿的故障齿轮，分别对其在两频率下的信号进行采集。 4、拆除齿轮部分，在齿轮箱轴承正常的状态下在20HZ、30HZ对齿轮箱信号数据进行采集。 5、依次换上滚动体、内圈、外圈故障的轴承，分别对其在两频率下的信号进行采集。 6、重新将正常的齿轮以及轴承安装回原来位置，清理工作台，结束实验。 四、实验分析 分析程序如下： clear; clc; load('f:\a.txt'); x=a(1:length(a),1);

y=a(1:length(a),2); fs=length(x)/(max(x)-min(x)); n=length(x)-1; t=n/fs; N=2^nextpow2(n); z=fft(y,N); mag=2*abs(z)/N; f=(0:length(z)-1)'*fs/length(z); figure(1); plot(f(1:N/2),mag(1:N/2)); grid on axis([0600000.15]) xlabel('频率/Hz') ylabel('幅值/V') title('幅频谱') figure(2); z2=rceps(y); plot(x,z2) grid on axis([00.1-0.20.2]) xlabel('时间/s') ylabel('幅值/V') title('倒频谱') figure(3); plot(x,y); grid on; xlabel('时间/s') ylabel('幅值/V') title('时间曲线') 理论数据如下： 轴承参数： 滚动体个数8，滚动体半径0.3125英寸，运动节径1.318英寸，压力角0度皮带轮传动比2.48 齿轮参数： 大齿轮齿数18，传动比1.5000000

adams振动分析实例

Getting Started Using ADAMS/Vibration Overview ADAMS/Vibration, part of the MSC.ADAMS? suite of software, performs frequency-domain analyses. ADAMS/Vibration is a plugin to the interface products ADAMS/Aircraft, ADAMS/Car, ADAMS/Engine, ADAMS/Rail, and ADAMS/View. It can also be used standalone with an ADAMS/Solver model. Using ADAMS/Vibration, you can study forced vibrations within your MSC.ADAMS models. You can also use the results from ADAMS/Vibration in noise/vibration/harshness (NVH) studies to predict the impact of vibrations in automobiles, trains, planes, and so on. ADAMS/Vibration can run in two modes: interactive and batch. This guide focuses on using ADAMS/Vibration in our MSC.ADAMS interface products, such as ADAMS/View (interactive mode). For information on batch mode analysis, refer to the ADAMS/Vibration online help. This guide includes the following sections: ■Introducing the Problem,3 ■Building the Model,9 ■T esting the Model,19 ■Reviewing the Model,23 ■Improving Y our Design,39 ■Optimizing the Model,45

振动检测与故障诊断分析

概述 对旋转设备而言，绝大多数故障都 是与机械运动或振动相密切联系的，振 动检测具有直接、实时和故障类型覆盖 范围广的特点。因此，振动检测是针对 旋转设备的各种预测性维修技术中的核 心部分，其它预测性维修技术：如红外 热像、油液分析、电气诊断等则是振动 检测技术的有效补充。 相关仪器-----测振仪 VIB05 来自中国祺迈KMPDM的VIB05多功能振动检测仪是 基于微处理器最新设计的机器状态监测仪器，具备有振动 检测，轴承状态分析和红外线温度测量功能。其操作简单， 自动指示状态报警，非常适合现场设备运行和维护人员监 测设备状态，及时发现问题，保证设备正常可靠运行。 振动测量 VIB05可测量振动速度，加速度和位移值。当保持振 动速度读数时，仪器立即比较内置的ISO10816-3振动标准，自动指示机器报警状态。 轴承状态检测 VIB05可测量轴承状态BG值和BV值，它们分别代表高频振动的加速度和振动速度有效值。当保持轴承状态读数时，仪器按内置的经验法则自动指示轴承报警状态。 振动检测仪是测量物体振动量大小的仪器，在桥梁、建筑、地震等领域有广泛的 应用。振动检测仪还可以和加速度传感器组成振动测量系统对物体加速度、速度和位 移进行测量。

VIB07 来自中国祺迈KMPDM的VIB07多功能振动检测仪是基 于微处理器最新设计的机器状态监测仪器，具备有振动检测， 轴承状态分析和红外线温度测量功能。其操作简单，自动指 示状态报警，非常适合现场设备运行和维护人员监测设备状 态，及时发现问题，保证设备正常可靠运行。 主要特点 1、测振仪设计先进，具有功耗低、性能可靠、造型美 观、使用携带极为方便的特点。 2、按国标制造，测量值与国际振动烈度标准(ISO2372)比对可直接判断设备运行状态。 3、高可靠性的环形剪切加速度传感器，性能远远优于压缩式传感器。 4、具有高低频分档功能，在振动测量时，便于识别设备故障类型。 5、备有信号输入功能，配接温度传感器，即可测量温度。 6、备有信号输出功能，选配专用耳机，兼具设备听诊器功能；配接示波器、可用来监测、记录振动信息。 7、按振动传感器与主机的连接方式分为一体式和分体式供您选择。 8、适用于各类机械的振动、温度测量。 动平衡仪-----KMBalancer现场动平衡仪 现场动平衡分析仪KMBALancer是KMPDM 祺迈公司的产品。它嵌入式计算机技术和动平衡技 术，兼备现场振动数据测量、振动分析和单双面动 平衡等诸多功能，简捷易用。是工矿企业预知保养 维修，尤其是风机、电动机等设备制造厂和振动技 术服务机构最为理想之工具。它是美国尖端科技产 品。

ADAMS 柔性体运动仿真分析及运用

ADAMS 柔性体运动仿真分析及运用 焦广发，周兰英 （北京理工大学机械与车辆工程学院100081） 摘要介绍了ADAMS柔性体基本理论及在ADAMS中生成柔性体的几种方法,并构建机械系统仿真模型.通过一个实例验证了ADAMS 柔性体运动仿真分析的实效. 关键词:ADAMS 柔性体运动仿真继电器 Application of ADAMS flexible body kinetic simulation Jiao guangfa Zhou lanying (Beijing institute of technology ,school of mechanical and vehicular engineering , Beijing 100081 ) Abstract Introduced the basic theory of ADAMS flexible body and some methods of adding flexible bodies to a model to study the dynamic characteristics of the mechanical system1,constructed mechanical system simulation model1 Tested the validity of the ADAMS flexible kinematical simulation through an example1. Key words :ADAMS Flexible body Kinetic simulation relay ADAMS全称是机械系统自动动力学分析软件,它是目前世界范围内最广泛使用的多体1系统仿真分析软件,其建模仿真的精度和可靠性在现在所有的动力学分析软件中也名列前茅.机械系统动力学仿真分析是机械设计的重要内容,过去分析时建立的模型,其构件都是属于刚体,在作运动分析时不会发生弹性变形.而实际上,在较大载荷或加、减速的情况下,机构受力后会有较大的变形和位移变化,产生振动.ADAMS的分析对象主要是多刚体,但ADAMS提供了柔性体模块,运用该模块可以实现柔性体运动仿真分析,以弹性体代换刚体,可以更真实地模拟出机构动作时的动态行为,同时还可以分析构件的振动情况[1]. 一、ADAMS柔性体理论及生成柔性体的几种方法 ADAMS柔性模块是采用模态来表示物体弹性的,它基于物体的弹性变形是相对于连接物体坐标系的弹性小变形,同时物体坐标系又是经历大的非线性整体移动和转动这个假设建立的.其基本 基金项目：北京市重点学科建设（XK100070424）；北京理工大学基金（0303E10） 作者简介：焦广发（1982—），男，河北人，硕士，主要研究方向为动力学仿真，有限元分析和表面涂层技术. 思想是赋予柔性体一个模态集,采用模态展开法,用模态向量和模态坐标的线性组合来表示弹性位移,通过计算每一时刻物体的弹性位移来描述其变形运动.ADAMS柔性模块中的柔性体是用离散化的若干个单元的有限个结点自由度来表示物体的无限多个自由度的.这些单元结点的弹性变形可近似地用少量模态的线性组合来表示. ADAMS提供了四种生成柔性体的方法,对于外形简单的构件,可以采用直接生成柔性件的方法,即拉伸模式；对于外形复杂的构件,可以采用先建刚性件, 再进行网格划分的模式, 即构件网格模式(Solid). 1) 拉伸法生成柔性体:首先要确定拉伸中心线,再定义截面半径、单元尺寸、材料属性等,最后定义好柔性体跟其它构件的连接点即外连点,就可以生成柔性体.模型生成柔性件的同时生成模态中性文件,该模态中性文件中包含了柔性件的质量、质心、转动惯量、频率、振型以及对载荷的参数因子等信息.将模型中原有的刚体件上的运动副修改在柔性件上,使柔性件与模型上的其它构件连接起来,同时删除无效的刚性件.这样可以使模型保持原有的自由度,从而实现柔性构件的运动仿真运算.

振动测试与分析报告汇编

输电线微风振动测试技术报告 任课教师：刘娟 组员： 2016年6月10日

1 大跨越输送线路背景 线路大跨越是输电线路的重要组成部分，在线路运行过程中具有特殊重要地位。架空电线路经常发生超过允许幅值的微风振动，往往导致某些线路部件的疲劳损坏，如导地线的疲劳断股，金具、间隔棒及杆塔构件的疲劳损坏或磨损等，其中导线疲劳断股是架空送电线路普遍发生的问题，严重时需要将全线路更换为新导线。所有的高压送电线路都受到微风振动的影响，尤其在线路大跨越上，因具有档距大、悬挂点高和水域开阔等特点，使风输给导地线的振动能量大大增加，导地线振动强度远较普通档距严重。 2 微风振动的原理与波形特点 2.1 微风振动原理 导线的振动是由于风作用于导线而产生的“卡门旋涡”造成的。把一个圆柱体,水平地放在风洞的试验中,并把圆柱体的两端刚性地固定住。如图1所示,当风vs从垂直于圆柱体轴线的方向作用于圆柱体后,在圆柱体的背后将产生旋涡,这种旋涡称为卡门旋涡。旋涡发生在圆柱体背风面处,上下交替地产生,不断地离开圆柱体向后延伸,渐渐消失。由于这种上下交替旋涡的产生,风对于圆柱体的作用除了有一个水平的压力外,在圆柱体上还有一种上下交替的力,在此交变力的作用下圆柱体产生持续振动。 图1 卡门涡街 卡门和司脱罗哈最早研究了旋涡的特性后发现,当出现振动时旋涡有比较稳定的频率f ,常称为司脱罗哈频率或冲击频率,这个交变力的频率与风速,圆柱体 s 的直径有如下关系:

另外，导线之所以能够持续振动其主要是由于同步效应作用的结果。风作用 于圆柱体后,由于产生卡门旋涡,根据上式,导线会以一定的频率f s 开始振动,如 果风对圆柱体产生的冲击频率与圆柱体的固有频率f 相同时,则会引起谐振使作用于圆柱体上的交变冲击力变大,激发圆柱体产生较大振幅的振动。当圆柱体以 f 0=f s 的频率振动后,气流将受到导线振动的控制,导线背后的旋涡将表现为很好 的顺序性,其频率也为f 0。当风速在一定范围内变化时,(约相应f 的士20%范围), 圆柱体的振动频率和旋涡的频率都不变化仍保持为f s ,这种现象称为“同步效应”。 电线受到微风(1一3级)吹拂时,由于产生卡门旋涡和同步效应(或锁定效应),加之电线振动振幅的自限作用,使得电线产生小振幅的持续振动,即微风振动。电线的振动波形有单一的驻波和行波,最常见的是有由以上二者混合成的拍频波。 (1)图所示波来回于档内时能出现这种波形,可观察到某点发生间歇性振动, 行波产生的原因可能是由于杆塔振动带动线夹上下振动,一般在振动发生的初期可能出现这种行波。 图2行波 (2)图3所示当档内具有同样风吹时会产生这种大体上具有相同振幅和频率 且波节、波腹位置不变的驻波。

工程案例—机器人Adams虚拟实验详细步骤(精)

一.ADAMS软件简介 虚拟样机仿真分析软件ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是对机械系统的运动学与动力学进行仿真的商用软件，由美国MDI （Mechnical Dynamics Inc.）开发，在经历了12个版本后，被美国MSC公司收购。ADAMS集建模、计算和后处理于一体，ADAMS有许多个模块组成，基本模块是View模块和Postprocess模块，通常的机械系统都可以用这两个模块来完成，另外在ADAMS中还针对专业领域而单独开发的一些专用模块和嵌入模块，例如专业模块包括汽车模块ADAMS/Car、发动机模块ADAMS/Engine、火车模块ADAMS/Rail、飞机模块ADAMS/Aircraft等；嵌入模块如振动模块ADAMS/Vibration、耐久性模块ADAMS/Durability、液压模块ADAMS/Hydraulic、控制模块ADAMS/Control和柔性体模块ADAMS/AutoFlex等[3]。 1.1ADAMS软件概述 ADAMS是以计算多体系统动力学（Computational Dynamics of Multibody Systems）为基础，包含多个专业模块和专业领域的虚拟样机开发系统软件，利用它可以建立复杂机械系统的运动学和动力学模型，其模型可以是刚体的，也可以是柔性体，以及刚柔混合体模型。如果在产品的概念设计阶段就采取ADAMS 进行辅助分析，就可以在建造真实的物理样机之前，对产品进行各种性能测试，达到缩短开发周期、降低开发成本的目的。 ADAMS，即机械系统动力学自动分析（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）该软件是美国MDI公司（Mechnical Dynamics Inc.）开发的虚拟样机分析软件。目前，ADAMS已经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。根据1999年机械系统动态分析软件国际市场份额的统计资料，ADAMS 软件销售总额近八千万美元、占据了51%的份额。 ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，

风力发电机组齿轮箱振动测试与分析

风力发电机组齿轮箱振动测试与分析 齿轮箱做振动测试和分析，通过模式识别找到齿轮箱损坏时呈现的特性，为齿轮箱故障诊断提供依据。 我国风电场中安装的风力发电机组多为进口机组。因为在恶劣环境下工作，其损坏率高达40%～50%。随着清洁能源的普及，齿轮箱的故障诊断和预知维修已迫在眉睫。本文就齿轮箱的故障诊断作一些探索性研究。 一、齿轮箱振动测试 采用北京东方所开发的DASP(Data Acquisition and SignalProcessing)测振系统，对某风电场4#、5#机组齿轮箱的不同测点（图1）做振动测试和分析，4#机组刚进行过检修运行正常作为对照机组，5#机组噪声异常为待检机组，对两机组齿轮箱的振动信号对比分析，判断存在故障。齿轮箱特征频率见表1。 表1 齿轮箱特征频率表Hz

二、信号分析 1.统计分析 由统计表2、表3可看出，5#机组振动值明显偏大，尤其是5～10测点振动值基本上是4#机组相应测点的2倍以上。 表2 4#机组幅域统计表 m/s2 表2 5#机组幅域统计表m/s2

5#机组概率分布及概率密度函数反映其时间序列分布范围较宽（图2），峭度系数（即四阶中心距）与4#机组的（图3）明显，同（若以4#机组为标准g=0，那么5#机组g=0），预示5#机组存在故障。

2.时域分析 通过时域分析（图4、图5），发现5#机组齿轮箱振动信号有明显异常．幅值转大，且有明显的周期性，其频率约大20Hz。

3.频坷分析 由图6可见，5#机组齿轮箱的频谱图既有调幅成分又有调频成分（调制频率对中心频率的幅值不对称）。 从5#机组功率谱密度函数（图7）可以看出，在频率177Hz、196Hz、531Hz及其倍频处幅值和4#机组（图8）相应测点相比成倍数增大。而177Hz是高速轴转频的7倍频，196Hz、531 Hz是齿轮箱第II级、第I级的啮合频率，因而可判断故障出现在第II级、第Ⅲ级。

ams振动分析实例中文版

a m s振动分析实例中文 版 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

1.问题描述 研究太阳能板展开前和卫星或火箭分离前卫星的运行。研究其发射振动环境及其对卫星各部件的影响。 2.待解决的问题 在发射过程中，运载火箭给敏感部分航天器部件以高载荷。每个航天器部件和子系统必学设计成能够承受这些高载荷。这就会带来附加的质量，花费高、降低整体性能。更好的选择是设计运载火箭适配器（launch vehicle adapter）结构。 这部分，将设计一个（launch vehicle adapter）的隔离mount，以在有效频率范围降低发射震动传到敏感部件的部分。关心的敏感部件在太阳能板上，对70-100HZ的输入很敏感，尤其是垂直于板方向的。 三个bushings将launch vehicle adapter和火箭连接起来。Bushing的刚度和阻尼影响70-100HZ范围传递的震动载荷。所以设计问题如下： 找到运载火箭适配器系统理想刚度和阻尼从而达到以下目的： 传到航天器的垂直加速度不被放大； 70-100HZ传递的水平加速度最小。 3.将要学习的 Step1——build：在adams中已存在的模型上添加输入通道和振动执行器来时系统振动，添加输出通道测量响应。 Step2——test:定义输入范围并运行一个振动分析来获得自由和强迫振动响应。 Step3——review：对自由振动观察模态振型和瞬态响应，对强迫振动，观察整体响应动画，传递函数。 Step4——improve：在横向添加力并检查传递加速度，改变bushing的刚度阻尼并将结果作比较。添加频域测量供后续设计研究和优化使用。

基于adams的轴承振动失效分析

Engineering MECHANICS,Vol.14,2007,No.4,p.259–268259 VIBRATION ANALYSIS OF ROTARY DRIER Frantiˇs ek Palˇc′a k*,Martin Vanˇc o* In this paper the transfer of vibration from motor to the bottom group of rotary drier is analyzed in the ADAMS/Vibration module environment.Excitation from unba- lanced motor shaft is transferred through bearings mounted in side shields to the transmission device and bottom plate.Output results were time-domain courses of displacement,velocity,acceleration and transfer functions,frequency response func- tions and modal coordinates corresponding to excitation frequency. Key words:vibration,rotary drier,frequency response 1.Description of goals The goal of vibration analysis of rotary drier developed by Bosch Siemens Hausgeraete, Michalovce was the evaluation of vibration transfer from motor to the bottom plate.Ob-tained results should be used as comparative values for experimental results from point of view of allowed level of vibration.To obtain physically relevant results for basic insight of its functional and vibrational properties3D model of drier bottom plate(Fig.1)includes bearings,transmission-device with belt and bottom plate with attachment elements. Fig.1:Scheme of drier’s bottom plate 2.Task steps The requested research oriented to the virtual dynamic analyses of mechanical system with gross motions dictates to adopt mechanical system simulation technology to perform *Assoc.Prof.F.Palˇc′a k,Ph.D.,MSc.M.Vanˇc o,Strojn′?cka fakulta,Slovensk′a technick′a univerzita v Brati-slave,N′a m.slobody17,81231Bratislava