基于指数窗截取递推最小二乘法的齿轮啮合刚度辨识算法研究

摘要：

齿轮在机械传动系统中有着广泛应用,由于齿轮啮合过程中参与啮合的轮齿对数周期变化,因此,齿轮啮合刚度为时变参数,在啮合时会产生啮合振动.当齿轮副出现齿根裂纹时,啮合刚度会减小,齿轮啮合产生的系统振动响应也发生改变,通过振动响应辨识齿轮啮合刚度能够监测齿轮副的健康状态.针对齿轮啮合刚度的时变特征,提出了基于指数窗截取递推最小二乘(Exponential window recursive least square,EWRLS)算法和振动信号瞬时频率的齿轮啮合刚度辨识方法.进行啮合刚度辨识时,EWRLS算法将输入、输出齿轮的转速曲线分别作为辨识输入信号和观测信号,使用指数窗函数进行数据截断,使用递推最小二乘算法估计系统参数.为了计算输入、输出齿轮的转速曲线,使用经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)方法将振动信号分解为具有不同变化频率的本征模态函数(Intrinsic mode function,IMF),并根据IMF的平均频率重构输入、输出齿轮的特征信号.通过Hilbert变换计算特征信号的瞬时频率曲线,从而获得各齿轮的转速曲线.使用仿真和实测信号对算法进行验证,结果表明,EWRLS算法能够辨识齿轮副的时变啮合刚度.

关键词：刚度识别、齿轮、啮合刚度、递推最小二乘法、指数窗、瞬时频率

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资助基金：重庆工商职业学院科研项目:西南山区道路汽车安全预警系统研究：开发NDYB2020-13

在线出版日期：2021-04-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：29-36,74