《行星齒輪傳動系統故障演化機理與稀疏診斷方法研究》是依託蘇州大學，由蔡改改擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：行星齒輪傳動系統故障演化機理與稀疏診斷方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：蔡改改
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
行星齒輪傳動系統是風電裝備、直升機等複雜機電系統的重載傳動裝置，長期運行於變速變載工況並經受強衝擊作用，故障頻發。加之行星齒輪傳動系統結構複雜、失效形式多樣、振動傳遞路徑時變等特點，導致其故障診斷困難重重。本項目擬採用正反問題相結合的思想，通過正問題——故障演化機理研究，揭示行星齒輪傳動系統不同故障發生、發展的振動回響機制；針對反問題——故障特徵提取，利用稀疏表示能“疏而不漏”地刻畫信號本質特徵的優勢，研究非平穩複雜故障特徵稀疏表示方法，實現行星齒輪傳動系統故障稀疏診斷。研究內容主要包括：行星齒輪傳動系統裂紋、點蝕、缺齒等典型故障狀態下時變嚙合剛度計算模型；變載行星齒輪傳動系統不同故障狀態的振動回響機理；故障特徵稀疏表示超完備字典構造與目標函式構建；目標函式快速求解最佳化算法與性能分析。本項目將為行星齒輪傳動系統故障診斷提供理論支撐與技術支持，對保障複雜機電系統安全可靠運行具有重要意義。
結題摘要
行星齒輪傳動系統是風電裝備、直升機等複雜機電系統中的重要傳動裝置，運行工況複雜惡劣，故障頻發。本項目針對行星齒輪傳動系統故障診斷的難點，正反問題相結合，從正問題方面開展行星齒輪傳動系統故障演化機理，揭示行星齒輪傳動系統典型故障振動回響機制，反問題方面研究有針對性的系統故障稀疏診斷算法，並開展實驗對理論研究及稀疏診斷技術進行驗證。經過三年的研究，取得了如下成果：（1）建立了正常狀態及故障狀態下行星齒輪傳動系統時變嚙合剛度計算模型，得到了正常狀態以及行星齒輪傳動系統不同故障類型、不同故障程度下系統時變嚙合剛度；（2）建立了行星齒輪傳動系統多自由度平移—扭轉耦合動力學模型，構建行星輪系運動微分方程，得到正常狀態及不同故障狀態下系統的振動回響信號，結合振動傳遞路徑分析，研究了不同故障狀態下系統的振動回響特徵；（3）針對齒輪故障振動信號特點，利用相關濾波法計算最優匹配小波原子，構建基於最優小波基的稀疏表示目標函式，研究了基於分裂增廣拉格朗日收縮算法的目標函式快速求解算法，並分析算法性能；結合振動傳遞路徑分析，提出齒輪箱複合故障兩步診斷策略；（4）從機率角度出發，依據不同位置原子被選中的機率，對多次基於隨機正交匹配追蹤算法的稀疏表示結果進行融合，提出基於均化隨機正交匹配追蹤算法的齒輪箱稀疏診斷方法；（5）設計並搭建行星齒輪傳動系統故障模擬實驗裝置與測試系統，開展行星齒輪傳動系統不同故障位置、不同故障類型故障模擬實驗，收集行星齒輪傳動系統故障振動回響，驗證故障機理理論研究及稀疏診斷技術的正確性和有效性。本項目研究成果為行星齒輪傳動系統的故障診斷提供了理論基礎與技術支持。 在上述研究的基礎上，共發表論文10篇，包括期刊論文8篇，會議論文2篇，其中SCI檢索4篇，EI檢索5篇，完成碩士論文5篇，江蘇省大學生創新創業計畫訓練項目1項，申請發明專利4項，其中3項已授權，申請並授權實用新型專利2項。
