基于边频带分析的齿轮故障诊断研究

基于边频分布规律的行星轮轮齿裂纹故障特征判定方法专题一：行星轮轮齿裂纹故障的背景与现状1. 行星轮轮齿裂纹故障的定义与重要性行星齿轮是一种常见于机械传动系统中的关键元件，被广泛应用于汽车、风力发电机、船舶等领域。

然而，受到高速、重载、变负荷、工作环境恶劣等因素的影响，行星齿轮的失效问题日益凸显。

其中，行星轮轮齿裂纹故障被认为是导致行星齿轮失效的主要原因之一。

轮齿裂纹会导致耐久性下降、传动效率下降、噪声和振动增加等问题，严重时甚至会导致整个传动系统的瘫痪。

准确快速地判断行星轮轮齿裂纹故障特征具有重要的工程应用价值。

2. 行星轮轮齿裂纹故障特征研究现状目前，对于行星轮轮齿裂纹故障特征的研究已经取得了一定的进展。

研究者们通过实验和仿真等手段，在裂纹形貌、裂纹扩展行为、带裂纹行星轮振动特性等方面进行了一系列分析。

然而，现有的研究主要聚焦于裂纹的存在与扩展以及振动特性的定量分析，对于裂纹的形成机理、裂纹位置与形貌之间的关系等问题仍然存在重要的研究空白。

这些问题的解答，对于深入理解行星轮轮齿裂纹故障的本质及其特征判定方法的改进具有关键性意义。

3. 基于边频分布规律的行星轮轮齿裂纹故障特征判定方法的提出为了解决现有研究的不足和提升行星轮轮齿裂纹故障特征的判定精度，笔者提出了基于边频分布规律的判定方法。

通过行星轮轮齿齿形、裂纹扩展方向与行星轮轮齿周围应力场分布的分析，我发现行星轮轮齿裂纹通常会以边频的形式出现。

边频是指在傅里叶频谱中相邻基频分量之间存在的一系列频率。

我将边频特征与行星轮轮齿裂纹的形成机理联系起来，提出了一种基于边频分布规律的行星轮轮齿裂纹故障特征判定方法。

该方法通过分析行星轮轮齿振动信号的频谱特征，提取其中的边频分布情况，并与已知的边频规律进行对比，从而判定行星轮轮齿是否存在裂纹故障。

4. 个人观点和理解在对行星轮轮齿裂纹故障特征进行深入研究和判定方法改进的过程中，我深刻认识到了行星轮轮齿裂纹故障对机械传动系统的严重影响以及准确快速判定裂纹特征的重要性。

球磨机轴承与齿轮传动器常见故障诊断方法分析玉溪大红山铜矿机电一体化大专班潘翔2010年9月[球磨机在使用过程中难免会出现这样那样的故障，从而影响磨机工作效率，本论文对球磨机的轴承和小齿轮常见故障及解决方法进行全面的分析总结]摘要现代化生产日益向着大规模化、系统化、自动化方向发展，机械故障诊断越来越受到重视。

如果主要设备出现故障而又未能及时发现和排除，其结果不仅会导致设备本身损坏，而且影响正常生产，甚至可能造成机毁人亡的严重后果。

在连续生产系统中，如果主要设备因故障而不能继续运行，往往会涉及全厂生产系统设备的运行，而造成巨大的经济损失。

本文在介绍了球磨机主要的故障机理、特征及其诊断方法，并对各种监测诊断方法进行探讨分析。

基于具体工业实际，本文重点针对球磨机常见轴承故障、齿轮传动系统故障、磨机“胀肚”自诊断与过程控制的监测诊断方法做了深入的探讨、研究；提出运行状态监测、故障诊断与生产过程控制相结合的系统设计思想。

此外，根据球磨机主要的监测内容和特点，对球磨机实时工况与状态识别、在线分析与故障诊断进行系统设计，并完成监测诊断及生产过程控制系统的构成，确定监测诊断系统的工艺设计框架。

关键词：球磨机；运行状态监测；故障诊断；分析第1章绪论1.1对球磨机进行故障诊断的必要性近年来，随着机械工业中的机械设备朝着轻型化、大型化、重载化和高度自动化等方向发展。

出现了大量的强度、结构、振动、噪声、可靠性，以及材料与工艺等问题，设备损坏事件时有发生。

大型旋转设备状态监测与故障诊断技术研究是国家重点攻关项目，目的是提高大型旋转设备的技术状况，减少突发性事故，避免重大经济损失。

”1.2 球磨机故障概述球磨机是选矿工艺中一个应用非常广泛且十分重要的粉磨设备。

日益向大型化、自动化及复杂化方向发展。

这样的关键设备一旦发生故障后，往往给生产带来巨大的影响，常常因为对故障的出现估计不足，致使企业蒙受较大的经济损失。

每年，企业为了保持球磨机系统处于正常运转状态的维修费用，在企业的经营费用中占有很大的比例。

齿轮故障诊断常用信号分析处理方法振动和噪声信号是齿轮故障特征信息的载体，目前能够通过各种信号传感器、放大器及其他测量仪器，很方便地测量出齿轮箱的振动和噪声信号，通过各种分析和处理，提取其故障特征信息，从而诊断出齿轮的故障。

以振动与噪声为故障信息载体来进行齿轮的精密诊断，目前常用的信号分析处理方法有以下几种：(1)时域分析方法，包括时域波形、调幅解调、相位解调等；(2)频域分析，包括功率谱、细化谱；(3)倒频谱分析；(4)时频域分析方法，包括短时FFT，维格纳分布，小波分析等；(5)瞬态信号分析方法，包括瀑布图等。

上述各种信号分述处理方法前面均已介绍，在此仅针对齿轮振动的特点介绍其中最常用的几种分析方法。

一、频率细化分析技术由于齿轮的振动频谱图包含着丰富的信息，不同的齿轮故障具有不同的振动特征，其相应的谱线会发生特定的变化。

由于齿轮故障在频谱图上反映出的边频带比较多，因此进行频谱分析时必须有足够的频率分辨率。

当边频带的间隔（故障频率）小于分辨率时，就分析不出齿轮的故障，此时可采用频率细化分析技术提高分辨率。

以某齿轮变速箱的频谱图［见图1(a)］为例，从图中可几以看出，在所分析的0 ~ 2kHz频率范围内，有1~4阶的啮合频率的谱线，还可较清晰地看出有间隔为25Hz的边频带，而在两边频带间似乎还有其他的谱线，但限于频率分辨率已不能清晰分辨。

利用频谱细化分析技术，对其中900～1 100Hz的频段进行细化分析，其细化频谱如图1 (b)所示。

由细化谱中可清晰地看出边频带的真实结构，两边频带的间隔为8. 3Hz，它是由于转动频率为8.3Hz的小齿轮轴不平衡引起的振动分量对啮合频率调制的结果。

本例表明，用振动频谱的边频带进行齿轮不平衡一类的故障诊断时，必须要有足够的频率分辨率，否则会造成误诊或漏诊，影响诊断结果的准确性。

二、倒频谱分析对于同时有多对齿轮啮合的齿轮箱振动频谱图，由于每对齿轮啮合都将产生边频带，几个边频带交叉分布在一起，仅进行频率细化分析有时还无法看清频谱结构，还需要进一步做倒频谱分析。

齿轮故障及诊断的研究进展作者：蒋亚坤王珂李航来源：《中国科技博览》2013年第22期[摘要]随着现代工业及科学技术的迅速发展，生产设备日趋大型化、集成化、高速化、自动化和智能化，齿轮传动是机械设备中最常见的传动方式之一，对齿轮故障进行诊断对确保设备的安全可靠运行具有重要意义，发展有效的设备状态监测和故障诊断技术成为当今设备管理和维修的迫切需要。

[关键词]齿轮故障分析中图分类号：TH17 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）22-0240-011 前言齿轮故障诊断是利用所测得的齿轮在运行中或相对静止条件下的章台信息，通过对所测得的信息处理和粉丝，并结合诊断对象的历史情况，来定量识别齿轮和滚动轴承的实时技术状况，为预制有关故障和预测未知技术状态而确定一定的对策和技术。

齿轮传动多以齿轮箱的结构出现，它是目前广泛采用的主要传动形式之一。

虽然齿轮从设计、结构、材料到制造等方面已相当成熟和规范。

但仍然难以避免诸如磨损、剥落、点蚀、裂纹等常发故障。

研究表明，齿轮箱60%的故障是由齿轮引发的；而90%的齿轮故障都是局部故障，例如裂纹、崩齿等。

目前，振动监测与故障分析的常用方法有以下几类（1）时域分析法工程上所测得的信号一般为时域信号，所以这是最简单且最直接的方法，特别是当信号中明显含有简谐成分、周期成分或瞬时脉冲成分时更为有效。

时域分析的最重要的特点是信号的时间顺序、即数据产生的先后顺序，如调幅解调法、相位解调法等分时更为有效。

（2）频域分析法频谱分析是将时域信号变换至频域加以分析的方法，它的目的是把复杂的时间历程波形，经过傅里叶变换分解为若干单一的谐波分量来研究，以获得信号的频率结构以及各谐波和相位信息。

但是，由于齿轮传动的频率成分包含轴频、啮合频率、齿轮箱体固有频率及他们的各次谐频，由箱体表面拾取的振动信号的频谱非常复杂，从频谱图中很难找到与故障相对应的频率成分。

（3）倒频谱分析根据利用FFT进行时一频域转换的概念，可以将频谱分析结果再次利用FFT技术转换到一个新的分析域中，这样就形成了所谓的倒频谱分析。

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。

齿轮箱故障分析与诊断策略摘要：齿轮箱是许多机械的变速传动部件。

在聚丙烯装置最大的挤压造粒机组中，也是由它来提供扭矩和改变速度的。

，它的运行是否正常对整个机组的工作有较大影响。

然而设计不当、维护和操作不善都会引起齿轮箱出现一些故障。

这对其进一步的开发和使用带来明显的负面效应。

本文首先阐述齿轮箱的用途，接着对其故障表现和诊断对策分别进行系统描述。

关键词：齿轮箱故障用途诊断策略齿轮箱是一种工业用的组件，它能经由传动齿轮系完成功率的传递任务，同时，齿轮箱作为一种传送齿轮的机械配件，在化工方面的用途也很广。

本文由齿轮箱的应用，对齿轮箱的常见故障表现和诊断措施展开详尽的论述。

一、齿轮箱的用途齿轮箱的主要用途如下：首先，它可以通过齿轮组来改变传递的速度，在工业上常常把它叫做“变速齿轮箱”。

其次，齿轮箱能变换转动力矩，也就是说，在功率一样的前提下，转速越大的齿轮，齿轮轴所受到的力矩反而越小，反过来则越大；再次，齿轮箱用于动力的分配，在工业上，工作人员可用一台发动机，经由齿轮箱的主轴牵动若干个从轴，进而只要一台发动机就会牵引好几个负载；第四，齿轮箱有离合功能，刹车离合器就是利用的齿轮箱离合功能，人们能自由地将两个相互啮合的齿轮分隔开来，进而把负载和发动机分裂开；第五，变换传动方向，不妨采用两个扇形形态的齿轮把其中的力以垂直的方向有序地传导至另一侧的转动轴。

二、齿轮箱的典型失效故障的表现经由对齿轮箱实际应用的分析，不难测定其故障。

整个齿轮箱系统包含了轴承、齿轮、传动轴和箱体结构等部件，作为一类常用的机械动力系统，它在持续运动地同时，非常容易出现机械配件的故障，特别是轴承、齿轮和传动轴这三个零件，其他发生故障的几率明显比它们低。

齿轮执行任务时，因种种复杂的因素影响而缺乏工作的能力，功能参数的数值超越了允许的最大临界数值，这发生了典型的齿轮箱故障。

其表现形式也五花八门，通观全局，其主要分为两大类：第一是齿轮在日积月累的转动中逐渐产生的，因齿轮箱的外表面在承担相对大负载的过程中，互相啮合的齿轮的间隙中又会出现相对滚动力与滑动力，滑动时候的摩擦力与极点两端的方向刚好相反，久而久之，长期的机械运行会使齿轮胶合、出现裂隙、加大磨损的程度，齿轮断裂也就成为必然了。

基于时域波形和频谱分析的齿轮箱故障诊断摘要：齿轮箱在风力发电机组传动系统中起着非常重要的作用，但由于风况不稳定、设备装配工艺不达标，整个传动系统的滚动轴承在振动过程中易造成磨损失效。

本文针对某风力发电机组，利用时域波形和频谱分析方法对齿轮箱轴承进行诊断，对工作异常轴承进行振动波形分析，精确诊断故障轴承的故障特征和故障程度，准确提出维护意见，避免机组的大部件损伤。

关键词：振动分析；时域波形；频谱分析；故障诊断Gearbox fault diagnosis based on time domain waveform and spectrum analysisZhou Zhuopin(China Resources Power Wind Energy (Yantai) Company Limited,Yantai 26000,China)Abstract: The gearbox plays a very important role in the transmission system of the wind turbine, but due to unstable wind conditions and equipment assembly process not up to standard, the rolling bearings of the entire transmission system are prone to wear and failure during vibration. This paper uses a time domain waveform and frequency spectrum analysis method to diagnose gearbox bearingsfor a wind turbine, and analyzes vibration waveforms for abnormal bearings, accurately diagnoses the fault characteristics and degree of faulty bearings, and accurately provides maintenance advice to avoid the unit Damage to large parts.Keywords：Vibration ；Time domain waveform； Bearing;Frequency Spectrum Analysis; FaultDiagnosis0引言随着国家大力倡导清洁能源的发展，风力发电已成为发展清洁能源的重要组成部分，截止2019年底，全国风电累计装机2.1亿千瓦，占全国总发电装机容量的10.40%。

齿轮箱振动信号频谱分析与故障诊断摘要：随着科技的快速发展，齿轮已经成为现代工业中主要的零部件之一，由于齿轮箱传动比是固定的，传动力矩大，结构紧凑，被各种机械设备广泛的应用，成为各种机械的变速传动部件，但是齿轮是诱发机械故障的重要部位，所以对齿轮箱故障诊断是十分必要的，本文基于齿轮箱振动及调制边频带形成机理的分析，提出用谱平均及倒频谱分析相结合的方法，对监测系统输出信号进行频域分析，诊断齿轮箱故障，并分析产生的原因。

关键词：齿轮箱；振动信号；频谱分析；故障诊断一、齿轮传动装置故障基本形式及振动信号特征对于齿轮传动装置来说零件失效的主要表现为齿轮和轴承，而齿轮所占比例很大，所以根据提取的故障信号特征，提出行之有效的诊断方法是十分必要的，这样才能更好地诊断齿轮传动装置的问题所在。

1.齿形误差当齿轮出现齿形误差的时候，频谱产生啮合频率及高次谐波为载波频率，齿轮所在的轴转频及倍频为调制频率的啮合频率调制现象，谱图上在啮合频率及倍频附近会产生幅值比较小的边频带，当齿形误差比较严重的时候，激振能量很大，就会产生固有频率，齿轮所在轴转频及倍频为调制频率的齿轮共振频率调制现象。

2.齿面均匀磨损当齿轮使用以后齿面会出现磨损失效，当磨损的时候，使得轮齿齿形的局部出现改变，箱体振动信号与齿形误差也有很大的不同之处，啮合频率及高次谐波的幅值也会增加，由于齿轮的均匀摩擦，就不会产生冲击振动信号，所以不会出现明显的调制现象。

当摩擦达到一定程度以后，啮合频率及谐波幅值就会增加，而且越来越大，同时振动能量也在增加。

3.箱体共振齿轮传动装置箱体共振是比较严重的问题，这主要是因为受到箱体外的影响，激发箱体的固有频率，导致共振的形成。

4.轴的弯曲轴轻度弯曲就会造纸齿轮齿形误差，形成以啮合频率及倍频为载波频率，如果弯曲轴上有多对齿轮啮合，就会对啮合频率调制，但是谱图上的边带数量少，但是轴向振动能量很大。

当轴严重弯曲的时候，时域会出现冲击振动，这于单个断齿和集中性故障产生的冲击振动有很大的区别，这是一个严重的冲击过程。

频谱分析法在齿轮箱故障诊断中的应用摘要：本文主要论述了在齿轮箱的故障诊断中，如何更好的应用频谱分析法，提出了一些比较可行的分析的思路和方法，明确了故障诊断的思路，可供今后参考。

关键词：频谱分析法，齿轮箱，故障，诊断前言在齿轮箱的诊断过程中，要明确故障的根源，才能够找到故障的原因，所以，频谱分析法在齿轮箱故障诊断中的应用也是极为可靠的富有意义的，值得我们推广。

1、齿轮箱概述齿轮箱是许多机械的变速传动部件。

齿轮箱的运行是否正常对整台机器或机组的工作有较大影响。

设计不当，制造不良和维护、操作不善是引起齿轮箱故障的主要原因。

因此，提高齿轮箱运行的可靠性就要提高运行维护水平，对齿轮箱作运行状态的监测，进行故障诊断。

据统计:在齿轮箱中，齿轮故障是主要故障，大约占各类故障总数的60%。

齿轮诊断的关键是获得各种状态的信息，而齿轮振动的频谱图包含丰富的信息，因此对各种工况的齿轮频谱图进行分析，可以确定故障及其原因。

故障诊断的目的是判断机器在运行中存在的故障，对设备的当前状态作出评估，并对其劣化趋势进行预测预报。

正确地判断机器在运行中所隐含的故障，是诊断技术成败的关键，也是诊断技术能否立足于生产的前提。

由于实际的齿轮箱噪声很大，振动信号的信噪比很低，传统的傅立叶变换难以获得微弱故障信号。

2、齿轮故障诊断原理齿轮运行状况直接影响整个机器设备或机组的运行，因此，齿轮是现场监测和诊断的主要对象。

齿轮故障诊断的经典方法是振动频谱分析，它以传统振动理论为依据，利用诊断仪器对其振动数据和波形进行采集，然后进行分析诊断，找出其故障原因和所在部位。

一对齿轮副可以看作是一个振动系统，根据傅里叶变换原理，可将齿轮振动信号分解为若干个谐波分量之和。

当齿轮发生故障后，齿轮啮合刚度降低，产生强烈振动，测振动信号畸变加剧，频谱图上，啮合频率处谱值会显著增大，而故障齿轮振动信号往往表现为回转频率对啮合频及其倍频调制，调制频率即齿轮轴回转频率。

频谱图上形成以啮合频率为中心，2个等间隔分布边频带。

齿轮故障诊断方法综述刘飞机0801-1 20080533【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1.齿轮故障诊断发展及故障特点1.1 齿轮故障诊断的发展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，其中R.B.Randall和James1.Taylor等人做好了许多有益的工作，积累了不少故障诊断的成功实例，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。

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的故障。

故障形式又随齿轮材料、热处理、运转状态等因素的不同而不同,常见的齿轮故障形式有齿面磨损、齿面胶合和擦伤、齿面接触疲劳和弯曲疲劳与断齿。

基于边频带分析的齿轮故障诊断研究作者：汪超等来源：《湖北工业职业技术学院学报》2015年第03期摘要：齿轮啮合时边频率带携有大量的有效信息。

齿轮点蚀时边频带阶数少而集中在啮合频率及其谐频的两侧，左右基本对称；出现裂纹时啮合频率两侧边频对应幅值明显不对称，且两侧幅值变化较大；齿端折断时一阶啮合频率两侧有少量的边频带且两侧不对称，一侧边频幅值是另一侧边频幅值的2～3倍；轮齿折断时伴有啮合频率的高次谐波成分，且两侧有边频现象，啮合频率左侧高次边频幅值升高，啮合频率右侧2次边频幅值升高，一般会超过啮合频率处的幅值。

边频分析的结果与拆箱检查情况基本吻合，验证边频分析的可靠性。

关键词：边频带；齿轮；点蚀；裂纹；折断中图分类号： TH132.4 文献标识码： A 文章编号： 2095-8153（2015）03-0107-03作者简介：汪超（1973-），男，武汉工程职业技术学院机电工程学院副院长，副教授，硕士，研究方向：机电设备故障诊断和机械设计及理论。

0 引言齿轮传动系统是一个弹性的机械系统，由于结构和运动关系的原因，存在着运动和力的非平稳性。

当齿轮副只有一个啮合点时，随着啮合点沿啮合线移动，被动轮的角速度存在波动；当有两个啮合点时，因为只能有一个角速度，因而在啮合的轮齿上产生弹性变形，这个弹性变形力随啮合点的位置、轮齿的刚度以及啮合的进入和脱开而变化，是一个随时间变化的力。

齿轮传动系统的啮合振动是不可避免的，振动的频率就是啮合频率。

由于传递的扭矩也随着啮合而改变，它作用到转轴上，使转轴发生扭振。

而转轴上由于键槽等非均布结构的存在，轴的各向刚度不同，刚度变动的周期与轴的周转时间一致，激发的扭振振幅也就按转轴的转频变动。

这个扭振对齿轮的啮合振动产生了调制作用，从而在齿轮啮合频率的两边产生出以轴频为间隔的边频带[1][2][3][4]。

边频带也是齿轮振动的特征频率，啮合的异常状况反映到边频带，造成边频带的分布和形态都发生改变。

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齿轮故障诊断标准探讨摘要：齿轮的简易诊断，主要是通过振动与噪声分析法进行的，包括声音诊断法、振动诊断法以及冲击脉冲法（SPM法）等。

进行简易诊断的目的，是迅速判别齿轮是处于正常工作状态还是异常工作状态奋对处。

于异常工作状态的齿轮进行精密诊断分析或采取其它措施。

关键词：齿轮故障诊断诊断标准齿轮在机械加工中经常用到，随着时间的积累，齿轮会产生失效，因此对齿轮的故障做出一些诊断标准是很有必要的。

列举一些诊断方法。

一、振平诊断法振平诊断法是利用齿轮的振动强度来判别齿轮是否处于正常工作状态的诊断方法。

根据判定指标和标准不同，又可分为两种方法，即绝对值判定法和相对值判定法。

1、绝对值判定法利用在齿轮箱同一测点测得的振幅值直接作为评价运行状态的指标，采用这种判定标准进行判定称为绝对值判定法。

用绝对值判定法进行齿轮状态识别，必须制订相应的绝对值判定标准，以使不同的振动强度对应不同的工作状态。

制订齿轮绝对判定标准的依据是：1)对异常振动现象的研究。

2)根据实验对振动现象所做的分析。

3)对测得数据的统计评价。

4)参考国内外的有关文献和标准。

实际上，并不存在可适用于一切齿轮的绝对值判定标准，当齿轮的大小、类型等不同时，其判定标准自然也是不同的。

对于频率在1000Hz以下的振动，表示安装齿轮轴的振动范围；对于1000Hz以上的振动，表示安装齿轮轴的轴承座的振动。

图2是按振动速度诊断齿轮异常的判定标准的例子。

2、相对值判定法一在实际中，对于尚未制订出绝对值判定标准的齿轮，可以充分利用现场测量的统计资料，制订适当的相对判定标准，采用这种标准进行判定称为相对值判定法。

相对判定标准要求，将在齿轮箱同一部位测点在不同时刻测得的振幅与正常状态下的振幅相比较，当测量值和正常值相比达到一定程度时，判定为某一状态。

比如，当相对值判定标准规定实际值达到正常值的2倍时要引起注意，达到4倍时则表示危险等。

二、判定参数法判定参数法是利用齿轮振动的速度信号或加速度信号来计算出某一特征量，根据其大小来判定齿轮所处工作状态的方法。

齿轮故障的振动诊断及案例分析齿轮故障的振动诊断及案例分析振动案例齿轮传动的常见故障有齿断裂，齿磨损，齿面疲劳，点蚀( 剥落) 和齿轮安装不当。

由结构和工作时受力条件决定，齿轮传动的振动信号较为复杂，故障诊断需同时进行时域与频域分析。

齿轮工作过程中的故障信号频率基本表现为两部分，一为啮合频率及其谐波（高频部分) 构成的载波信号；二为低频成分的幅值和相位变化所构成的调制信号。

1、啮合频率及其谐波当轮齿进入或脱离啮合时，载荷和刚度均突然增大或减小，形成啮合冲击。

齿轮啮合频率为F m=f1·z1=f2·z2当齿轮出现故障时，将引起啮合频率及其各次谐波幅值的变化。

2、幅值调制和频率调制所构成的边频带（1）幅值调制，幅值调制相当于两个信号在时域上相乘，假定载波信号为 g(t ) 调制信号为e(t) 则调制后的时域总信号为X(t)=g(t)·e(t)将上式转换到频域上, 则为X(f)=g(f)·e(f)通常幅度调制的调制频率为旋转频率。

（2）频率调制，齿轮的转速波动，若载波信号为Asin(2∏f m t+Φ0)，调制信号为βsin2∏f m t；频率调制可表示为X(t)=Asin[2∏f m t+βsin(2∏f r t)+ Φ0] 频率调制不仅产生围绕啮合频率f m的一族边频带，而且在相位信号中产生一个正弦波，通常频率调制的频率为分度不均匀齿轮的转频，实际上，齿轮故障中调幅与调频现象可能同时存在，因而在频谱上得到调幅与调频综合影响下形成的边频带。

3、由齿轮转频的低次谐波构成的附加脉冲齿轮的低频故障不平衡, 不对中等也会对齿轮振动时域波形产生影响，但不会在齿轮频率两侧产生边频带4、由齿轮加工误差形成的隐含成分该成分的振动通常由加工机床分度齿轮误差造成，它对齿轮的整体运行影响很小。

以下是一个齿轮故障的案例分析。

1、某采油平台原油外输泵 '螺杆泵) 传动齿轮局部断齿（1）设备形式及参数% 电机驱动直联双螺杆泵，螺杆之间以同步齿轮传动，齿轮齿数 Z=67，电机转速 ,n=995r/min（16.57HZ）（2）故障现象泵的非驱动端（同步齿轮安装在此侧) 振动速度值增加，图 1图2是时域波形及频谱图。