對于現在機械工程中的新應用維修方式有哪些呢，要如何來促進現在機械工程新管理方針呢?本文是一篇機械工程論文。隨著小波分析技術的發展及計算機容量和運算能力的飛速發展，最近人們開始對連續小波變換應用于故障診斷分析。連續小波變換能為基小波的選擇提供很大方便，當己知需檢成分的特征時，就可以選取成構造與之對應的基小波，作連續小波變換來揭示這些成分的分布和大小。

　　摘要：本文介紹了齒輪的幾種典型故障的特征及診斷方法。在齒輪故障診斷過程中，應用振動診斷方法可以解決齒輪的絕大部分問題。

　　關鍵詞：齒輪故障;故障診斷;振動,機械工程論文

　　1引言

　　隨著科學技術的不斷進步，機械設備向著高性能、高效率、高自動化和高可靠性的方向發展。齒輪由于具有傳動比固定、傳動轉矩大、結構緊湊等優點，是改變轉速和傳遞動力的最常用的傳動部件，是機械設備的一個重要組成部分，也是易于故障發生的一個部件，其運行狀態對整機的工作性能有很大的影響。

　　機械論文范例：《工程機械與維修》，《工程機械與維修》1994年創刊，是綜合性權威刊物。本刊集指導性、信息性、技術性、實用性于一體工程機械行業的刊物。堅持為社會主義服務的方向，堅持以馬克思列寧主義、毛澤東思想和鄧小平理論為指導，貫徹“百花齊放、百家爭鳴”和“古為今用、洋為中用”的方針，堅持實事求是、理論與實際相結合的嚴謹學風，傳播先進的科學文化知識，弘揚民族優秀科學文化，促進國際科學文化交流，探索防災科技教育、教學及管理諸方面的規律，活躍教學與科研的學術風氣，為教學與科研服務。

　　在機械設備運轉過程中，齒輪傳動系統通過主、從動齒輪的相互嚙合傳遞運動和能量，這個過程將產生一定形式的機械振動。而諸如磨損、點蝕、制造誤差、裝配誤差等齒輪和齒輪傳動系統的各種缺陷和故障必然引起機械振動狀態(或信號)發生變化。因此，在齒輪傳動系統的振動信號中，蘊涵有它的健康狀態(故障與無故障)信息，監測和分析振動信號自然就可以診斷齒輪和齒輪傳動系統的故障。

　　2影響齒輪產生振動的因素

　　在齒輪的傳動嚙合過程中，影響齒輪產生振動的原因很多，有大周期的誤差也有小周期的誤差。產生大周期振動的因素主要是齒輪加工過程中的運動偏心和幾何偏心以及安裝中的對中不良;產生小周期振動的因素主要有齒輪加工中的主軸回轉誤差，嚙合剛度的變化，齒輪嚙入、嚙出沖擊，以及在運行過程中產生的斷齒、齒根疲勞裂紋、齒面磨損、點蝕剝落、嚴重膠合等等。其中嚙合剛度的周期性變化是齒輪系統振動的重要激振源之一。它的周期性變化主要由以下兩個原因所致：一是隨著嚙合點位置的變化，參加嚙合的單一齒輪的剛度發生了變化;二是參加嚙合的齒數在變化。

　　如圖1所示，在嚙合開始時(A點)，主動輪齒1在齒根處嚙合，彈性變形較小;被動齒輪2在齒頂處嚙合，彈性變形大，而在嚙合終止時(D點)，情況則相反。設齒副I的嚙合剛度為k1，齒副П的嚙合剛度為k2，則總的嚙合剛度為k=k1 k2。由圖1可以看出總的嚙合剛度隨著從單嚙合區到雙嚙合區而作周期性的變化。

　　圖1直齒輪嚙合剛度變化圖

　　當齒輪存在大周期故障時，如運動偏心和幾何偏心，則仿真出來的齒輪嚙合振動信號的頻譜圖形如圖2所示。由圖中可以知道，隨著齒輪大周期誤差幅值的增大，諧波分量的幅值也會線性增大。而以嚙合頻率為中心以旋轉頻率為間隔的邊帶頻率是由于信號調制產生的，即高頻的齒輪嚙合頻率受到齒輪的旋轉頻率的調制，且隨著大周期誤差的增大而增大。

　　圖2齒輪偏心時的頻譜圖

　　當齒輪存在諸如點蝕剝落等小周期誤差時，則仿真出來的齒輪嚙合振動信號的頻譜圖形如圖3所示。齒輪在運轉過程中存在小周期誤差時齒輪的運轉速度大小會有所變化，當小周期誤差大時這種現象會更加嚴重。根據頻率調制理論可知，齒輪的運轉振動信號的頻譜圖會形成嚙合頻率及其高次諧波以及分布在它們周圍的以旋轉頻率為間隔的邊帶成分，它們的振幅隨故障的惡化而加大。

　　圖3齒輪點蝕剝落故障時的頻譜圖

　　3齒輪故障診斷的方法

　　在各種齒輪故障診斷方法中，以振動檢測為基礎的齒輪故障診斷方法具有測量簡便、實時性強等優點，通過測量齒輪運行過程中所產生的振動信號，作為故障診斷的重要信息來源，是一種理想的齒輪傳動狀態的在線運行監測工具。振動檢測和故障診斷的關鍵是怎樣從復雜的振動信號中提取和分離與齒輪故障特征有關的微弱信息。目前研究和應用的振動檢測與故障診斷的方法可以分為以下幾類：

　　3.1時域法

　　在狀態監測和故障診斷的過程中，我們常常會直接利用振動時域信號進行分析并給出結果，這是最簡單且最直接的方法，特別是當信號中明顯含有簡諧成分、周期成分或瞬時脈沖成分時更為有效。當然這種方法要求分析人員具有比較豐富的實際經驗。振動時域波形是一條時間歷程的波動曲線。根據測量所用傳感器類型的不同，曲線的幅值可代表位移、速度或加速度。進行波形分析時，主要采用如下特征量，也稱示性指標：(1)振動幅值，振動幅值包括峰值、有效值(均方根值)和平均幅值，其中峰值又分為零峰值和峰-峰值。(2)振動周期與頻率，不同的故障源通常會產生不同頻率的機械振動，因此頻率分析在故障診斷中占有十分重要的地位。(3)相位，在實際應用中，相位主要用于比較不同振動運動之間的關系，或確定一個部件相對于另一個部件的振動狀況。通常不同振源產生的振動具有不同相位。(4)其它指標為了有效描述復雜的振動，在實際應用中也經常使用一些示性指標如：偏度、峭度，有時還需要利用一些無量綱示性指標來完成診斷或進行趨勢分析，如：峰態因數、波形因數、脈沖因數、峰值因數、裕度因數等無量綱示性指標。它們的診斷能力由大到小依次為：峰態因數----裕度因數----脈沖因數----峰值因數-----波形因數。

　　3.2頻域法

　　頻譜分析是在頻域中對原信號分布情況的描述，通常能夠提供比時域波形更加直觀的特征信息。因此頻譜〔包括功率譜和幅值譜等)被廣泛用作為故障診斷的依據。頻譜可以通過傅里葉變換的方式獲取。值得一提的是，機器振動頻譜中，有些振動分量雖然較大，但不隨時間而變化，對機器的正常運行也不會構成什么威脅。相反有一些幅值較小，但增長很快的頻率分量卻往往預示著故障的產生和發展，應該引起足夠的重視。

　　3.3倒頻譜分析

　　齒輪振動的頻譜通常主要表現為嚙合頻率及諧波的邊帶，這種邊帶的產生是齒輪軸的轉頻調制齒輪軸的嚙合頻率而產生。在正常運轉情況下，它們保持不變。齒輪出現故障時，邊帶的數目和幅值發生變化。如上所述，輪齒發生裂紋時，故障齒輪每轉都會產生一次局部調制，由于齒輪箱結構復雜，多種調制現象可能同時存在，每種調制現象都會產生不同系列的等間隔周期頻譜。因為它們與調制波源相關，這些邊帶包含豐富故障診斷信息。根據利用FFT進行時-頻域轉換的概念，可以將頻譜分析結果再次利用FFT技術轉換到一個新的分析域中。這樣就形成了所謂的倒頻譜分析。倒頻譜具有檢測和分離頻譜中周期性成分的能力，會使原來譜圖上成族的邊頻譜線簡化為倒頻譜上的單根譜線，從而使頻譜中的復雜周期成分變得清晰易辨，以利于故障診斷。這種方法的缺點是倒譜的幅值大小對裂紋長度的發展不敏感，不易進行故障定位。

　　3.4包絡分析

　　包絡分析就是提取載附在高頻信號上的低頻信號，從時域上看，為取時域波形的包絡軌跡。像具有齒輪、軸承等零部件的旋轉機械故障診斷常常用到包絡分析。當旋轉機械的軸承零部件有點蝕、剝落等損傷類故障時，伴隨設備運轉這些故障會產生周期性脈沖沖擊力，激起設備的各階固有振動。選擇沖擊激起的高頻固有振動為研究對象，通過濾波將其從信號中分離出來，然后通過包絡檢波，提取出載附在其上的與周期脈沖沖擊力對應的包絡信號，從其強度和頻次就可以判斷零件損傷的程度和部位。這種技術稱為包絡解調，也稱為早期故障探測法，它是判斷設備零件損傷類故障的一種有效的手段。

　　3.5小波分析方法

　　小波變換作為一種新的數學理論和方法，己在不少領域得到了廣泛的應用。

　　在振動信號分析中，小波變換屬于一種多分辨率的時頻分析方法，具有很多優點，為非平穩信號的分析提供了一個有價值的工具。實際應用中常使用簡單方便的二進離散小波變換。從多分辨率分析的角度上看，小波分解相當于一個帶通濾波器和一個低通濾波器，每次分解總是把原信號分解成兩個子信號，分別稱為逼近信號和細節信號，每個部分還要經過一次隔點重采樣。如此分解N次即可得到第N層(尺度N上)的小波分解結果。

　　小波變換常以下面3種方法用于齒輪箱運行狀態和故障診斷分析：(1)小波包能量譜進行監測;(2)邊帶識別;(3)奇異點的模極大值及過零點檢測。

　　小波變換雖然是一種很好的信號分析工具，但它仍然存在下面兩個問題：(1)小波變換分析的結果不如傅立葉變換那樣直觀明了，需要分析人員具有一定的小波分析理論基礎進行判斷，不宜于使用計算機對結果進行自動分析和處理。(2)小波變換的核函數不是唯一確定的，需要根據工程應用中的實際進行選擇。