基于小波分析的粉末冶金温压齿轮监测系统研究

　　温压成形技术是一种低成本制造高密度、高性能的铁基粉末冶金材料的新方法，特别适用于制造齿轮。粉末冶金温压斜齿轮既具有优异的力学性能，又具 有良好的耐磨、耐高温和耐蚀性。其传动系统工作过程中会产生内部激振力和外部激振力，产生振动、发出噪声。对振动信号进行采集和处理分析，可以对齿轮传动 系统进行监测和诊断，及时发现故障和系统中的事故隐患。

　　小波分析在时域和频域同时具有良好的局部化性质，其去噪确定小波阀值方法，适合对信号没有了解的情况，而且对噪声没有特殊的限制，应用范围很 广。齿轮传动的振动信号有明显的频带特点，振动能量主要集中在啮合齿频及谐波频率上，其噪声主要分布在高频。使用小波分析可以有效地去除噪声干扰，提取出 有用的信号，提高信号分析的精度和可靠性，有利于进行信号的分析对比。

　　本文基于虚拟仪器 Labview 集成开发环境，采用小波分析技术，设计出齿轮振动信号采集、分析处理系统，对粉末冶金温压斜齿轮系统的振动信号进行处理、分析，监测传动系统运行状态，建立了有效的齿轮传动系统监测、诊断系统。

　　1 齿轮振动信号频谱

　　齿轮振动信号的频谱图是很复杂的，齿轮的振动频率基本上可归纳为三类: ①轴的转动频率及其谐频;②齿轮的啮合频率及其谐频; ③齿轮自身的各阶固有频率。齿轮的实际振动往往是上述各类振动的某种组合。除了明显的表示啮合频率的谱线及其谐频的谱线外，还有许多按一定规律分布的小谱 线，这就是在齿轮振动频谱中常见的边频带。边频带的产生是由于几种动载同时作用在齿轮上，使其同时产生几种振动，它们相互叠加产生了调制的结果。齿轮振动 信号既有幅值调制又有频率调制，这两种调制在频谱图中均表示为在啮合频率及其谐频的两侧各有一簇边频带，各边频带的间隔即是调制信号的频率。通常载频为啮 合频率及其高阶谐频或其它高频成分，而轴的转动频率及其高阶谐频则为调制信号。

　　2 小波分析在齿轮振动信号处理中的应用

　　影响齿轮振动的因素很多，如: 齿轮的材料、类型、加工精度和润滑条件等。在粉末冶金温压齿轮系统中，振动信号的频谱是各类振动的组合。而且除了啮合频谱之外，还会在强迫力的作用下产生 共振，材料的阻尼对振动影响较大。在进行振动信号采集过程中还存在机器其它部分产生的振动和噪声，原始信号是以上各种信号的叠加，产生调制效果，因此必须 对原始信号进行滤波。

　　常用的滤波方法有窄带滤波、相关滤波和相干滤波。这些滤波方式对信号有特殊要求，要求原始信号为窄带信号或者周期信号，而且对采样点数要求高，影响了信号分析的速度，给设备的在线监测和诊断带来不便。