論文名稱: 變轉速下機械動態信息的自適應提取與狀態評估

論文作者：西安交通大學 / 趙明

指導教師：林京《研究領域：機械動態測試與信號處理、機械故障診斷、結構健康監測、智能制造、機電系統可靠性。》

與平穩工況相比，變轉速下機械設備的動態信號十分復雜，信號會出現調頻、調幅、調相等非平穩特征，這些特征又往往相互耦合，使故障特征的提取變得十分困難。變轉速下機械故障特征的提取既是許多行業機械裝備故障診斷水平提升所迫切需要解決的技術瓶頸，也是當前國內外研究的熱點問題。

本論文是在這一背景下，從故障信號的產生機理、信號的傳播機制入手，通過研究轉速波動對機械動態信號影響的本質，建立了機械故障瞬態幅、頻、相信息的自適應提取方法，揭示了故障特征隨設備轉速的演化規律。這一研究工作為變轉速下的機械故障診斷理論奠定了基礎，并成功應用于轉子裂紋特征提取、齒輪箱起停車故障診斷、變轉速軸承故障診斷、數控機床傳動鏈誤差溯源等領域，獲得了令人滿意的效果。

1. 針對傳統STFT方法存在瞬時轉速估計精度不足的問題，提出了一種基于短時chirp-Fourier變換的自適應瞬時轉速估計方法。該方法可根據信號的時頻分布特性對信號進行自適應匹配分解，實現了機械設備瞬時轉速的高效、精確估計。

2. 提出了一種適用于大轉速波動的無鍵相階次跟蹤技術。利用該技術可擺脫傳統階次跟蹤方法對鍵相信號的限制，為變轉速故障診斷提供了有效工具。

3. 提出了一種基于STPD的齒輪箱起停車故障診斷技術，將故障引起的相位調制表征為轉速和齒輪箱回轉角度的聯合分布函數，不僅可以更加有效地識別故障，而且能發掘設備的最佳轉速測試區間。

4. 從滾動軸承的振動形成機理出發，建立了一種無鍵相包絡階次分析方法，有效解決了變轉速下的滾動軸承診斷問題。

5. 將基于內置傳感器信息的測試手段與非平穩信號處理方法相結合，形成了變轉速下的機床傳動誤差測量與溯源技術，并開發了一套機床傳動鏈動態誤差測試系統。該系統已為多家機床制造企業解決了20多臺/套機床的動態傳動誤差、多軸同步誤差、裝配誤差的測量及溯源等問題，為產品的性能評估提供了一種有效工具。