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第四章 基于MATLAB的齿轮故障诊断 14
4.1 MATLAB简介 14
4.2 基于MATLAB故障数据处理 14
4.2.1 测试用齿轮的规格参数及故障频率计算 14
4.2.2 基于MATLAB的齿轮振动信号时域波形 15
4.2.3基于matlab的齿轮故障信号频谱图 17
4.2.4基于MATLAB的伪Wigner-Ville分布 18
4.2.4基于matlab的STFT分布 19
4.2.5基于matlab的WVD分布 19
致谢 22
参考文献 23
第1章 绪论
1.1 齿轮故障诊断的背景和意义
随着科学技术的飞速发展，机械设备向着大型化、高速化、高强度、自动化和高性能的方向发展，但同时也潜伏着一个危机，即一旦发生故障所造成的损害将十分严重，随着机械设备的广泛应用，齿轮和齿轮的故障和失效给整个生产和社会造成的损失也越来越大，如飞行中的飞机和航行中的舰船上的齿轮故障往往导致人身伤亡事故；而在气轮机组、化工行业的压缩机组、钢铁工业的辊轧机组、建筑等行业中的一些设备中所使用的齿轮都处于连续工作状态，意外的齿轮和齿轮故障造成的停机停产损失十分惊人。因此研究和探索齿轮及齿轮的故障机理，模式及诊断方法就显得十分重要和迫切，关系到机械设备的正常运行，可以避免由于突然失效而造成人身与经济损失。它对保证机械设备的安全可靠运行以及获取巨大的经济效益、社会效益方面具有十分重大的意义。
机械故障诊断学是20世纪优尔七十年代逐渐发展起来的一门综合性、交叉性的新学科近几十年来，该领域不断吸取现代科技发展的成果，从理论研究到实际应用都有了迅速的发展，至今已发展成为集数学、力学、振动分析。齿轮故障诊断最早出现于20世纪70年代后期，是当前国内外最热门的研究课题之一，且难度较大。在齿轮故障诊断方面，国内外学者都作了大量的研究。日本的白木万博自20世纪60,70 年代以来，发表了许多文章，总结了丰富的现场故障处理经验并进行了理论分析。英国学者H.Optiz 在1968年就齿轮振动与噪声的机理发表了一些著名的研究曲线，阐述了齿轮的振动和噪声是传动功率和齿轮传动误差及齿轮精度的函数美国的Buckingham 和德国的Niemann也对齿轮的振动和噪声提出了自己的见解和看法。从20世纪70 年代初开始出现了一些简单的齿轮故障诊断，仅仅限于直接分析测量一些简单的振动参数，用一些简易的方法诊断，但对齿轮故障的灵敏度反应不高，故障准确率很低，其中B.Randall 和James I.Taylor 等人做了很多有益的研究，积累了一些故障诊断成功的实例，对齿轮磨损和齿断裂等故障诊断较为成功。
我国自80年代中期起开始设备故障诊断技术的研究。从整体上看，尚属于跟随性发展研究，但在一些领域也取得了丰硕的成果，并已形成高校、研究所及工厂的梯队式研究、开发和应用层次。国内高校每年都有许多以故障诊断为内容的论文发表。从故障诊断技术的发展趋势看，由简单的状态监测向故障诊断的预测方向发展。随着现代化的管理向系统工程的发展，在诊断技术上同时出现提高和普及两种势头，表现为由单参数测量到多参数测量，由不同步到同步，由静态到动态，由平均值、极值到过渡过程和平稳过程的瞬时值，由离线到在线，由事后分析到预测，由人工诊断到自动诊断等。其中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。
1.2齿轮故障诊断技术的研究内容
齿轮故障诊断技术是随着现代系统工程、信息论、控制论、电子技术、计算机技术、通信技术等发展而发展起来的。由文献[1～6]可知它是多种学科和技术交叉、渗透而形成的一门新兴综合性学科，它大致由几部分组成：首先，要确定信息来源。 目前通常齿轮的状态是用振动、声音、声发射、红外线等载体携带的信息来表达的。 其次，诊断方式选择。齿轮故障的诊断方法从难易程度来说可以分为简易诊断方法和精密诊断方法。再次，选择信号处理方法。目前齿轮的信号处理主要包括时域分析、频域分析、时频域分析等。
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