行星齒輪箱振動故障診斷方法（簡體書）

《行星齒輪箱振動故障診斷方法》系統闡述了行星齒輪箱故障診斷中涉及的複雜振動信號分析理論方法。《行星齒輪箱振動故障診斷方法》內容安排由戰入深，章節銜接前後連貫，寫作力求易讀易懂。內容包括行星齒輪箱的基本結構、工作原理和故障診斷研究進展介紹，行星齒輪箱橫向振動和扭轉振動信號的Fourier頻譜特徵分析，太陽輪、行星輪、齒圈、行星輪軸承內外圈和攘動體等關鍵零件故障特徵頻率計算，調幅.調頻振動信號的幅值解調和頻率解調分析，齒輪分佈式故障和局部故障及行星輪軸承故障的徵兆規律總結，非平穩信號時變故障特徵的時頻分析，以及結合實驗數據和現場數據的典型故障診斷案例分析。

行星齒輪箱結構緊湊，體積小，質量輕，傳動比大，承載能力強，傳動平穩，傳動效率高，適用範圍廣，滿足高速大功率及低速大扭矩的傳動要求，在機械製造、交通運輸、能源動力、石油化工和冶金礦山等各領域的裝備中得到了廣泛應用。作為動力傳動系統中的關鍵環節，行星齒輪箱一旦出現故障，會導致整個動力傳動鏈失效甚至停機，造成嚴重後果。因此，行星齒輪箱故障診斷問題不容忽視。
與普通的定軸齒輪箱相比，行星齒輪箱的結構和運轉方式獨特。行星齒輪箱通常由太陽輪、行星輪、齒圈和行星架等關鍵部件組成，其中行星輪同時與太陽輪和齒圈接觸嚙合。若齒圈固定，太陽輪旋轉，則行星輪在自轉的同時還隨行星架圍繞太陽輪公轉。在自身複雜的運動特點和動力學本質以及多變的環境激勵的綜合作用下，行星齒輪箱振動信號的成分複雜性、時變性以及調製特徵非常明顯。
目前，振動測試分析仍然是機械故障診斷中的常用手段之一。但是，行星齒輪箱振動信號的複雜時變調製特徵增加了振動信號分析和故障診斷的難度，使得行星齒輪箱故障診斷成為機械裝備運行維護中的難點問題之一。同時，該問題近年來也受到了科技人員密切關注，成為機械故障診斷領域中的研究熱點之一。目前，雖然已經出版了多部定軸齒輪箱故障診斷方面的專著，但是涉及行星齒輪箱故障診斷方面的著作還很少。許多科技工作者都希望透徹理解並掌握行星齒輪箱故障的振動徵兆規律和相應的信號分析方法。
近年來，作者有幸獲得國家自然科學基金（項目編號：50705007，51075028，51075224，11272047，51335006，51475038）、教育部新世紀人才支持計劃（項目編號：NCET-12-0775）、北京市自然科學基金（項目編號：3102022）和中央高校基本科研業務費專項資金的資助。結合這些項目，針對行星齒輪箱故障診斷中存在的一些關鍵問題，作者對現代信號處理方法及其在復雜振動信號分析中的應用進行了探索研究，取得了一些成果。本書是在作者多年研究成果的基礎上整理而成的，希望能夠為從事機械設備狀態監測與故障診斷、設備管理與維護等工作的廣大科學研究、工程技術人員和研究生提供有益的參考和借鑒，從而起到拋磚引玉的作用。

目錄
前言
第1章緒論1
1.1行星齒輪箱的結構原理和特點1
1.1.1行星齒輪傳動1
1.1.2行星齒輪傳動的特點2
1.2行星齒輪箱故障診斷研究進展3
1.2.1振動信號的複雜性3
1.2.2故障診斷方法研究進展4
參考文獻5
第2章齒輪分佈式故障Fourier頻譜分析9
2.1振動信號模型9
2.1.1嚙合點處振動信號模型10
2.1.2行星輪通過效應11
2.1.3振動測試信號模型12
2.2故障特徵頻率計算12
2.3振動信號Fourier頻譜特徵13
2.4實驗信號分析16
2.4.1實驗說明16
2.4.2 Fourier頻譜分析17
參考文獻19
第3章齒輪局部故障Fourier頻譜分析21
3.1振動信號模型21
3.1.1嚙合點處振動信號模型21
3.1.2傳遞路徑對振動測試信號的影響23
3.1.3太陽輪局部故障振動測試信號模型25
3.1.4行星輪局部故障振動測試信號模型25
3.1.5齒圈局部故障振動測試信號模型26
3.2故障特徵頻率計算26
3.2.1太陽輪26
3.2.2行星輪27
3.2.3齒圈27
3.3振動信號Fourier頻譜特徵27
3.3.1太陽輪局部故障27
3.3.2行星輪局部故障28
3.3.3齒圈局部故障29
3.4實驗信號分析30
3.4.1實驗說明30
3.4.2 Fourier頻譜分析32
參考文獻38
第4章齒輪故障幅值解調分析40
4.1振動信號包絡譜特徵40
4.1.1分佈式故障41
4.1.2局部故障41
4.1.3仿真信號分析43
4.2實驗信號分析45
4.2.1正常狀態45
4.2.2太陽輪故障46
4.2.3行星輪故障47
4.2.4齒圈故障47
參考文獻48
第5章齒輪故障頻率解調分析50
5.1振動信號頻率解調譜特徵50
5.2頻率解調分析方法51
5.2.1基於經驗模式分解的單分量分解51
5.2.2瞬時頻率計算53
5.2.3分析過程53
5.2.4仿真信號分析53
5.3實驗信號分析55
5.3.1正常狀態55
5.3.2太陽輪故障57
5.3.3行星輪故障58
5.3.4齒圈故障59
參考文獻60
第6章齒輪故障扭轉振動分析62
6.1扭轉振動信號模型62
6.2故障徵兆規律63
6.2.1 Fourier頻譜分析63
6.2.2解調分析65
6.3實驗信號分析66
6.3.1實驗說明66
6.3.2信號分析67
參考文獻71
第7章時變工況齒輪故障診斷73
7.1時頻分析方法73
7.1.1線性時頻表示73
7.1.2雙線性時頻分佈74
7.2仿真信號分析78
7.3實驗信號分析81
7.3.1實驗說明81
7.3.2信號分析83
7.4現場測試信號分析86
7.4.1運行參數87
7.4.2信號分析87
參考文獻89
第8章行星輪軸承故障診斷91
8.1振動信號模型91
8.1.1行星輪軸承運轉特點91
8.1.2損傷點處振動信號模型92
8.1.3外圈局部故障振動測試信號模型93
8.1.4滾動體局部故障振動測試信號模型97
8.1.5內圈局部故障振動測試信號模型97
8.2故障特徵頻率計算98
8.2.1軸承元件旋轉頻率98
8.2.2軸承元件故障特徵頻率99
8.3 Fourier頻譜分析99
8.3.1外圈局部故障99
8.3. 2滾動體局部故障101
8.3.3內圈局部故障103
8.3.4實驗信號分析104
8.4幅值解調分析110
8.4.1外圈局部故障111
8.4.2滾動體局部故障112
8.4.3內圈局部故障113
8.4.4實驗信號分析113
8.5頻率解調分析115
8.5.1頻率解調譜特徵116
8.5.2分析過程116
8.5.3實驗信號分析117
參考文獻122