基于數字孿生的齒輪箱運行狀態評估*

王 炎，魏永合，劉光昕

(沈陽理工大學機械工程學院，沈陽 110159)

0 引言

齒輪箱是旋轉機械中應用最關鍵的部件之一，對調節輸入與輸出的轉速和扭矩有著重要作用[1-2]。它的性能好壞直接關系到整套設備的制造和生產質量。因此，將數字孿生技術應用于齒輪箱故障診斷，獲得最能識別設備狀態的特征參數，掌握機器在運行過程的狀態，確定其整體或局部異常，早期發現故障及其原因，并預報故障，對于設備運行狀態的檢測及維護具有重要意義。

數字孿生技術已趨于成熟，可為故障診斷提供有力的技術支撐。GRIEVES等[3]在產品全生命周期管理課首次提出了數字孿生概念。美國國家航空航天局(NASA)在阿波羅項目中將數字孿生技術應用至飛行器設計和制造中[4]，通過建立物理實體的數字孿生體，在虛擬環境中表達真實存在的產品或設備，并在虛擬環境中進行模擬仿真與預測[5]。NASA重新對數字孿生概念進行了定義[6]：數字孿生是充分利用物理模型、傳感信息、歷史趨勢等數據，集成多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中實現物理實體的鏡像，反映出物理實體模型在全生命周期的運行狀態。KOULOURIS[7]在食品加工監測過程中應用了數字孿生技術。吳鵬興等[8]基于數字孿生技術，搭建了離散制造車間可視化實時監控方法體系架構。孫學民等[9]為解決高精密產品裝配過程中虛擬仿真分析與物理裝配相脫節的問題，提出一種由數字孿生驅動的高精密產品智能化裝配方法。……