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题名齿轮故障影响下机电传动系统动态特性及电流响应分析
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作者
程颖
顾宽昊
李炳初
甘屹
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机构
上海理工大学机械工程学院
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出处
《机电工程》
北大核心
2025年第11期2073-2083,共11页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52205063)。
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文摘
机电传动系统在数控(CNC)机床、新能源汽车、航空航天等领域中有着广泛应用,为了解决齿轮故障影响下,机电传动系统电流响应机理不明、故障诊断理论基础薄弱的问题,对齿轮故障影响下机电传动系统动态特性及电流响应展开了研究。首先,建立了传动系统的机电耦合模型,分别建立了电机模型与齿轮箱的集总参数模型;然后,采用考虑精确齿形的改进势能法计算了齿轮在健康和故障下的啮合刚度,搭建了磁场定向控制(FOC)调速算法,建立了机电耦合模型数值求解方法;其次,分析了机电耦合仿真模型在稳态和变转速工况下的动态响应;最后,开展了电机调速控制实验,研究了稳态及变转速工况下机电传动系统动态特性,对不同齿轮状态下电机电流响应进行了频谱分析和时频分析。研究结果表明:稳态下实验与仿真结果基本吻合,实验中当电机转速为1000 r/min时,电流峰值为1.11 A,转速上升至稳定时电流幅值下降约0.22 A,故障齿轮会在电流频谱中产生故障频率。该研究能够为开展基于电机电流信号分析的故障诊断提供指导。
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关键词
机械传动系统
时变啮合刚度
机电耦合系统
变转速工况
电流动态响应
时频分析
齿轮箱动力学模型
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Keywords
mechanical transmission system
time-varying meshing stiffness
electromechanical coupling system
variable speed condition
current dynamic response
time-frequency analysis
gear box dynamic model
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分类号
TH132.41
[机械工程—机械制造及自动化]
TM341
[电气工程—电机]
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