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目录 1

序 1

前言 1

第1章　概论 1

1.1　齿轮及齿轮箱故障诊断在设备故障诊断中的作用和意义 1

1.2　齿轮及齿轮箱诊断技术的发展与现状 2

第2章　齿轮箱中零部件的常见失效形式 5

2.1　齿面磨损 5

2.2　齿面胶合和擦伤 6

2.3　齿面接触疲劳 6

2.4　弯曲疲劳与断齿 8

2.5　轴不平衡、不对中和弯曲 8

2.6　滚动轴承的失效 9

2.7　小结 9

3.1.1　齿轮的简化振动模型 10

3.1　齿轮振动机理分析 10

第3章　齿轮及齿轮箱振动噪声产生的机理 10

3.1.2　齿轮的啮合刚度 11

3.2　齿轮箱故障的主要形式 12

3.3　齿轮产生故障时的调制现象和边频带分布特点 13

3.3.1　齿轮振动信号的啮合频率及其各次谐波 14

3.3.2　齿轮振动信号的啮合频率调制现象 14

3.3.3　齿轮振动信号的齿轮固有频率调制现象 19

3.3.4　箱体固有频率调制现象 20

3.3.5　激振能量对不同调制振动的影响 22

3.3.6　齿轮振动信号中的其他成分 22

3.4　齿轮箱中滚动轴承冲击振动的产生与特点 24

3.5　齿轮箱冲击振动的几种基本形式 25

3.6　齿轮箱噪声产生的机理 26

第4章　齿轮及齿轮箱振动信号处理方法 28

4.1　时域统计特征及无量纲参数 28

4.2　同周期相加平均 30

4.3.1　傅里叶变换 31

4.3　频谱分析与离散频谱分析校正技术 31

4.3.2　频谱分析 33

4.3.3　提高频谱分析精度的措施——多段平均、加窗和离散频谱校正技术 35

4.3.4　频谱分析小结 50

4.4　倒频谱分析 51

4.5　细化谱分析 52

4.5.1　传统的复调制细化选带频谱分析方法 53

4.5.2　基于复解析带通滤波器的复调制细化选带频谱分析方法 56

4.6.1　互谱 60

4.6　传递函数 60

4.6.2　传递函数 61

4.7　解调分析 63

4.7.1　齿轮箱发生故障时的振动信号模型 64

4.7.2　希尔伯特变换解调分析的原理和局限性 65

4.7.3　广义检波滤波解调分析的原理和局限性 67

4.7.4　循环平稳解调分析的原理和局限性 73

5.1　齿形误差 91

第5章　齿轮箱典型故障的振动信号特征 91

5.2　齿轮均匀磨损 94

5.3　轴不对中 96

5.4　箱体共振 97

5.4.1　壳体共振 97

5.4.2　箱体共振调制 98

5.5　断齿 98

5.6　轴轻度弯曲 101

5.7　轴严重弯曲 102

5.8　轴向窜动 104

5.9　轴有较严重的不平衡 105

5.10　轴承疲劳剥落和点蚀 107

5.11　小结 108

第6章　齿轮箱振动与噪声测试方法与监测标准 110

6.1　箱体振动的测试 110

6.1.1　磁电式振动速度传感器及其二次仪表 111

6.1.2　压电式振动加速度传感器及其二次仪表 114

6.1.3　磁电式或光电式转速传感器及其二次仪表 120

6.1.4　滤波器 121

6.1.5　A/D转换器 123

6.1.6　记录装置 123

6.1.7　分析仪器 123

6.2　轴扭转振动的测试 124

6.3　噪声的测试 126

6.3.1　噪声测量常用仪器 126

6.3.2　声压级的测量 128

6.3.3　声功率级的测量 128

6.3.4　声强的测量 129

6.4　齿轮箱振动与噪声标准的建立方法和一些典型标准 132

6.4.1　建立标准的方法 132

6.4.2　现有的一些测量参考标准和方法 133

第7章　齿轮箱故障诊断方法 146

7.1　振动与噪声故障诊断方法 147

7.1.1　齿轮箱故障的振动与噪声诊断策略 147

7.1.2　振动与噪声故障诊断方法 149

7.1.3　齿轮箱故障简易诊断方法 150

7.1.4　齿轮箱故障精密诊断方法：人工精密诊断和自动诊断方法 153

7.2　基于扭振信号的故障诊断方法 164

7.2.1　齿轮扭振信号测试 164

7.2.2　扭振信号与箱体诊断信号的比较 165

7.2.3　扭振信号处理及故障诊断 165

7.3　设备故障诊断中的润滑油分析技术 166

7.3.1　润滑油的理化性能检测方法 167

7.3.2　光谱分析法 169

7.3.3　铁谱分析法 174

7.3.4　利用油液分析技术进行设备故障诊断实例 183

第8章　齿轮箱故障诊断的仪器 187

8.1　简易振动诊断常用仪器 187

8.2　精密振动与噪声诊断常用仪器 196

8.2.1　传感器和二次仪表 196

8.2.2　数据采集器 205

8.2.3　磁带记录仪 207

8.2.4　频谱分析仪 209

8.2.5　声级计 213

8.3　润滑油分析常用仪器 214

第9章　齿轮及齿轮箱故障诊断的工业实例 217

9.1　机床主轴箱齿轮故障诊断实例 217

9.1.1　机床传动系统轴故障的诊断 217

9.1.2　立式车床传动箱轴弯曲故障的诊断 218

9.1.3　车床传动箱齿轮故障的诊断 222

9.1.4　立车传动箱齿轮磨损和轴弯曲故障的诊断 222

9.1.5　内圆磨床电动机转子故障的诊断 224

9.2　汽车变速器故障诊断实例 229

9.2.1　某EQ140变速器出现齿轮均匀磨损故障的诊断 229

9.2.2　东风4型机车起动变速器故障诊断 232

9.3　大型水泥磨机齿轮箱故障诊断实例 236

9.3.1　某厂水泥磨机的故障诊断 236

9.3.2　水泥球磨机传动系统的故障诊断 239

9.3.3　水泥磨机减速器齿轮故障的诊断分析 241

9.4　旋转机械中齿轮箱故障诊断实例 243

9.4.1　风机机组增速器齿轮故障的诊断分析 243

9.4.2　煤气鼓风机组增速器齿轮故障诊断分析 246

9.4.3　空压机组增速器故障的诊断分析 250

9.5　工程机械中齿轮箱故障诊断实例 253

9.5.1　精轧机齿轮故障的诊断 254

9.5.2　齿轮箱螺栓拉断故障的诊断 257

9.6　齿轮箱的噪声诊断实例 260

9.6.1　齿轮故障诊断实例 260

9.6.2　基于声测法的齿轮箱齿轮故障诊断 263

9.6.3　汽车变速器齿轮制造缺陷的声频特征提取 265

9.7　齿轮箱的油液诊断实例 267

9.7.1　卸船机减速齿轮箱故障的诊断 267

9.7.2　应用油液分析技术诊断掘进机减速器故障 275

9.7.3　应用铁谱分析技术诊断大型提升机减速器 278

参考文献 280

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