面向随机装配误差的螺旋锥齿轮传动系非线性动力学及特征快速提取技术研究

Assembly quality of Spiral bevel gears has a direct effect on working performance of transmission system. For the difficulty of fast evaluation to Spiral bevel gears Assembly quality, based on the existing research results and previous research of project team, Explores the couple vibration mechanism of spiral bevel gear transmission system, studies the assembly quality evaluation of spiral bevel gear transmission system, especially fast evaluation of spiral bevel gear transmissions quality considering the random assembling error. . By studying the Nonlinear Dynamic Phenomena of spiral bevel gears, Understands the meshing mechanism of spiral bevel gears and influencing factors of assemble quality, Looks for effective method to nonlinear feature extraction and fault classification of spiral bevel gears vibration signals, studies the computation methods of nonlinear features automatically and optimizes the computation speed. Further, explores the online test and fault diagnosis of spiral bevel gears assemble quality based on nonlinear features. The implementation of this project has a certain theoretical and engineering value for clearing the transmission mechanism of spiral bevel gears and enhancing spiral bevel gear application level.

螺旋锥齿轮副传动系的装配质量是影响其工作性能的重要因素，项目针对螺旋锥齿轮副总成装配质量难以快速评判的问题，在已有研究成果及项目组前期研究工作基础上，进一步探索螺旋锥齿轮传动系耦合振动机理，研究螺旋锥齿轮传动系总成装配质量评价方法，特别是考虑随机装配误差的螺旋锥齿轮传动系总成质量的快速评价方法。.项目通过研究螺旋锥齿轮非线性动力学行为，进一步认识螺旋锥齿轮系统的啮合机理及装配质量影响因素；寻找螺旋锥齿轮振动信号的非线性特征提取和故障分类技术；以及对非线性特征量自动计算方法和计算速度进行优化。在此基础上，探索基于非线性特征的螺旋锥齿轮产品装配质量在线检测及故障诊断方法。项目的研究对于明确螺旋锥齿轮传动机理，提升螺旋锥齿轮工业应用水平都具有一定的理论和工程应用价值。

螺旋锥齿轮传动系统具有承载能力强，高速运转平稳，噪声低，振动小等特点，在航空、汽车、船舶、工程机械等领域得到广泛应用。但螺旋锥齿轮的齿形复杂，动力学传递特性较常规的渐开线圆柱齿轮更为复杂。实际应用中，螺旋锥齿轮副的装配质量是影响其工作性能的重要因素之一。.项目针对螺旋锥齿轮副总成装配质量难以快速评价的问题，建立了基于汽车主减速器的螺旋锥齿轮传动系统动力学模型，仿真分析了其固有频率特性，研究了考虑动态啮合刚度的非线性动力学行为，运用实际振动信号进行了对比验证。分析汽车主减速器装配工艺流程的基础上，建立了主减速器装配力学模型，研究分析主齿螺母拧紧力、轴承预紧力与主被齿啮合位置之间的关系，进而分析由于上述装配指标的随机性误差导致的齿轮传动系的非线性动力学特性。优化了关联维数等非线性特征量的计算速度和计算方法，实现关联维数的自动快速计算，从而满足产品装配质量在线检测的要求。针对随机装配误差导致的产品质量问题，通过样本的自学习构造基于时频统计特征量和非线性特征量的复合特征，提出基于复合特征的螺旋锥齿轮传动系装配质量快速评判方法，开发了用于螺旋锥齿轮装配质量在线评价的专用软件包，运用样本数据的自动快速分类验证了其识别效果。.基于项目研究成果发表期刊论文3篇，会议论文1篇，授权实用新型专利2项，申请发明专利2项，授权软件著作权2项。项目的执行对于进一步明确螺旋锥齿轮传动机理，控制螺旋锥齿轮装配质量，提升螺旋锥齿轮产品的工业应用水平都具有理论研究和工程应用价值