一种齿轮传动系统的敲击异响分析方法及装置与流程

本发明涉及机械设备状态监测，尤其涉及一种齿轮传动系统的敲击异响分析方法及装置。

背景技术：

1、当前，在齿轮传动系统的驱动转矩或负载突然发生变化甚至反向时，由于齿轮传动系统包含的齿轮副、花键连接副等传动部件内部不可避免地存在一定间隙，传动部件或齿轮副之间会发生短暂碰撞，往往表现为一种金属撞击声，并伴有较为明显的振动感受，这种噪声称为clunk噪声。

2、实际中，基于clunk噪声超标（其中，clunk噪声超标可以记为敲击异响）时能够表示齿轮传动系数出现异常部件的特性，在使用齿轮传动系统之前，往往需要设置噪声识别的测试流程以诊断齿轮传动系统是否存在异常部件。

3、然而，实践发现，现有的噪声识别的测试方式存在如下技术缺陷：其一是测试系统较为繁琐，例如：需要同时采集振动、噪声、转速、扭矩等数据，需要多个相关传感器参与测试，测试时间和数据分析时间均较长，分析效率低；其二是当前测试往往只能够初步分析得到异响频段和异常部件，无法进一步精细化分析出异常部件内部哪组齿轮出现异常情况。可见，提出一种提高敲击异响的分析效率和精细化程度的技术方案显得尤为重要。

技术实现思路

1、本发明提供了一种齿轮传动系统的敲击异响分析方法及装置，能够提高敲击异响的分析效率和精细化程度。

2、为了解决上述技术问题，本发明第一方面公开了一种齿轮传动系统的敲击异响分析方法，所述方法包括：

3、采集第一噪声数据、第二噪声数据和异响振动数据，所述第一噪声数据表示当齿轮传动系统不存在异响工况时的噪声数据，所述第二噪声数据表示当所述齿轮传动系统存在所述异响工况时的噪声数据，所述异响振动数据表示当所述齿轮传动系统存在所述异响工况时的异响振动数据；

4、对所述第一噪声数据和所述第二噪声数据进行对比分析，得到异响频段以及所述异响频段的边带频率；

5、对所述异响振动数据进行回听分析，得到所述齿轮传动系统的异响部件，所述异响部件表示产生所述异响频段的部件；

6、计算所述异响部件内的齿轮组的激励频率集合，所述齿轮组的激励频率集合包括所述齿轮组中的一个或多个齿轮副的激励频率；

7、根据所述边带频率以及所有所述齿轮副的激励频率，确定所述异响部件的异响齿轮副。

8、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述激励频率包括转频和/或啮合频率；

9、所述边带频率包括调制频率和/或载波频率，所述边带频率的数量大于等于1；

10、以及，所述根据所述边带频率以及所有所述齿轮副的激励频率，确定所述异响部件的异响齿轮副，包括：

11、根据所述调制频率和所有所述齿轮副的转频，从所有所述齿轮副中选择所述转频与所述调制频率相等的齿轮副，作为所述异响部件的异响齿轮副；或者，

12、判断所有所述载波频率中是否存在某一所述载波频率满足预设的频率突出条件，得到判断结果；并基于所述判断结果，根据所有所述齿轮副的啮合频率，确定所述异响部件的异响齿轮副。

13、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述判断所有所述载波频率中是否存在某一所述载波频率满足预设的频率突出条件，得到判断结果，包括：

14、从所有所述载波频率中筛选出大于等于预设频率的至少一个，作为候选载波频率；

15、针对每一所述候选载波频率，计算该候选载波频率与相邻的任意所述载波频率之间的差值，得到该候选载波频率的频率变化值；

16、根据所有所述候选载波频率的频率变化值，判断是否存在至少一个候选载波频率的频率变化值大于等于预设变化值；

17、当判断出所有所述候选载波频率的频率变化值均小于所述预设变化值时，确定判断结果表示所有所述载波频率均不满足所述频率突出条件；

18、当判断出存在至少一个候选载波频率的频率变化值大于等于所述预设变化值时，确定判断结果表示所有所述载波频率中存在某一所述载波频率满足所述频率突出条件；其中，针对所有候选载波频率中所述频率变化值大于等于所述预设变化值的所有目标载波频率，所述频率变化值最大的目标载波频率作为满足所述频率突出条件的载波频率。

19、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述基于所述判断结果，根据所有所述齿轮副的啮合频率，确定所述异响部件的异响齿轮副，包括：

20、当所述判断结果表示所有所述载波频率均不满足所述频率突出条件时，确定所有所述齿轮副，作为所述异响部件的异响齿轮副；

21、当所述判断结果表示所有所述载波频率中存在某一所述载波频率满足所述频率突出条件时，根据所有所述齿轮副的啮合频率，从所有所述齿轮副中选择所述啮合频率与该载波频率相等的齿轮副，作为所述异响部件的异响齿轮副。

22、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述对所述第一噪声数据和所述第二噪声数据进行对比分析，得到异响频段以及所述异响频段的边带频率，包括：

23、对所述第一噪声数据执行小波分析操作，得到第一分析结果；以及对所述第二噪声数据执行所述小波分析操作，得到第二分析结果；

24、通过比对所述第一分析结果和所述第二分析结果，从所述第二分析结果中确定出异响频段以及所述异响频段的初始边带频率；

25、对所述第二噪声数据进行针对所述异响频段的滤波处理，得到滤波后的异响频段；

26、对所述第二噪声数据执行调制谱分析操作，得到第三分析结果；并根据所述第三分析结果，对所述初始边带频率进行验证；当所述初始边带频率验证通过时，确定所述初始边带频率，作为所述异响频段的边带频率。

27、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述方法还包括：

28、对所述异响振动数据执行所述小波分析操作，得到第四分析结果，所述第四分析结果用于验证所述异响部件，还用于验证所述异响频段；

29、当所述异响部件验证通过时，触发执行所述计算所述异响部件内的齿轮组的激励频率集合的操作；

30、当所述异响频段验证通过时，对所述异响振动数据执行所述调制谱分析操作，得到第五分析结果，所述第五分析结果，用于对所述边带频率进行验证。

31、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述采集第一噪声数据、第二噪声数据和异响振动数据，包括：

32、获取至少一个测试对象的齿轮传动系统的测试工况；

33、针对每一所述测试对象，当该测试对象的测试工况存在所述异响工况时，将该测试对象确定为异响对象，当该测试对象的测试工况不存在所述异响工况时，将该对象确定为正常对象；

34、当所有所述测试对象中同时存在所述正常对象和所述异响对象时，采集所述正常对象的齿轮传动系统的噪声数据，作为第一噪声数据，并采集所述异响对象的齿轮传动系统的噪声数据，作为第二噪声数据，以及采集所述异响对象的齿轮传动系统的振动数据，作为异响振动数据；

35、当所有所述测试对象均为所述异响对象时，根据所有所述异响对象的异响工况，从所有所述异响对象中选择所述异响工况满足预设的异响突出条件的目标对象；并采集所述目标对象的齿轮传动系统不存在所述异响工况时的噪声数据，作为第一噪声数据，采集所述目标对象的齿轮传动系统存在所述异响工况时的噪声数据，作为第二噪声数据，采集所述目标对象的齿轮传动系统存在所述异响工况时的振动数据，作为异响振动数据。

36、本发明第二方面公开了一种齿轮传动系统的敲击异响分析装置，所述装置包括：

37、采集模块，用于采集第一噪声数据、第二噪声数据和异响振动数据，所述第一噪声数据表示当齿轮传动系统不存在异响工况时的噪声数据，所述第二噪声数据表示当所述齿轮传动系统存在所述异响工况时的噪声数据，所述异响振动数据表示当所述齿轮传动系统存在所述异响工况时的异响振动数据；

38、分析模块，用于对所述第一噪声数据和所述第二噪声数据进行对比分析，得到异响频段以及所述异响频段的边带频率；

39、所述分析模块，还用于对所述异响振动数据进行回听分析，得到所述齿轮传动系统的异响部件，所述异响部件表示产生所述异响频段的部件；

40、计算模块，用于计算所述异响部件内的齿轮组的激励频率集合，所述齿轮组的激励频率集合包括所述齿轮组中的一个或多个齿轮副的激励频率；

41、确定模块，用于根据所述边带频率以及所有所述齿轮副的激励频率，确定所述异响部件的异响齿轮副。

42、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述激励频率包括转频和/或啮合频率；

43、所述边带频率包括调制频率和/或载波频率，所述边带频率的数量大于等于1；

44、以及，所述确定模块根据所述边带频率以及所有所述齿轮副的激励频率，确定所述异响部件的异响齿轮副的具体方式包括：

45、根据所述调制频率和所有所述齿轮副的转频，从所有所述齿轮副中选择所述转频与所述调制频率相等的齿轮副，作为所述异响部件的异响齿轮副；或者，

46、判断所有所述载波频率中是否存在某一所述载波频率满足预设的频率突出条件，得到判断结果；并基于所述判断结果，根据所有所述齿轮副的啮合频率，确定所述异响部件的异响齿轮副。

47、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述确定模块判断所有所述载波频率中是否存在某一所述载波频率满足预设的频率突出条件，得到判断结果的具体方式包括：

48、从所有所述载波频率中筛选出大于等于预设频率的至少一个，作为候选载波频率；

49、针对每一所述候选载波频率，计算该候选载波频率与相邻的任意所述载波频率之间的差值，得到该候选载波频率的频率变化值；

50、根据所有所述候选载波频率的频率变化值，判断是否存在至少一个候选载波频率的频率变化值大于等于预设变化值；

51、当判断出所有所述候选载波频率的频率变化值均小于所述预设变化值时，确定判断结果表示所有所述载波频率均不满足所述频率突出条件；

52、当判断出存在至少一个候选载波频率的频率变化值大于等于所述预设变化值时，确定判断结果表示所有所述载波频率中存在某一所述载波频率满足所述频率突出条件；其中，针对所有候选载波频率中所述频率变化值大于等于所述预设变化值的所有目标载波频率，所述频率变化值最大的目标载波频率作为满足所述频率突出条件的载波频率。

53、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述确定模块基于所述判断结果，根据所有所述齿轮副的啮合频率，确定所述异响部件的异响齿轮副的具体方式包括：

54、当所述判断结果表示所有所述载波频率均不满足所述频率突出条件时，确定所有所述齿轮副，作为所述异响部件的异响齿轮副；

55、当所述判断结果表示所有所述载波频率中存在某一所述载波频率满足所述频率突出条件时，根据所有所述齿轮副的啮合频率，从所有所述齿轮副中选择所述啮合频率与该载波频率相等的齿轮副，作为所述异响部件的异响齿轮副。

56、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述分析模块对所述第一噪声数据和所述第二噪声数据进行对比分析，得到异响频段以及所述异响频段的边带频率的具体方式包括：

57、对所述第一噪声数据执行小波分析操作，得到第一分析结果；以及对所述第二噪声数据执行所述小波分析操作，得到第二分析结果；

58、通过比对所述第一分析结果和所述第二分析结果，从所述第二分析结果中确定出异响频段以及所述异响频段的初始边带频率；

59、对所述第二噪声数据进行针对所述异响频段的滤波处理，得到滤波后的异响频段；

60、对所述第二噪声数据执行调制谱分析操作，得到第三分析结果；并根据所述第三分析结果，对所述初始边带频率进行验证；当所述初始边带频率验证通过时，确定所述初始边带频率，作为所述异响频段的边带频率。

61、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述分析模块，还用于：

62、对所述异响振动数据执行所述小波分析操作，得到第四分析结果，所述第四分析结果用于验证所述异响部件，还用于验证所述异响频段；

63、当所述异响部件验证通过时，触发所述计算模块执行所述计算所述异响部件内的齿轮组的激励频率集合的操作；

64、当所述异响频段验证通过时，对所述异响振动数据执行所述调制谱分析操作，得到第五分析结果，所述第五分析结果，用于对所述边带频率进行验证。

65、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述采集模块采集第一噪声数据、第二噪声数据和异响振动数据的具体方式包括：

66、获取至少一个测试对象的齿轮传动系统的测试工况；

67、针对每一所述测试对象，当该测试对象的测试工况存在所述异响工况时，将该测试对象确定为异响对象，当该测试对象的测试工况不存在所述异响工况时，将该对象确定为正常对象；

68、当所有所述测试对象中同时存在所述正常对象和所述异响对象时，采集所述正常对象的齿轮传动系统的噪声数据，作为第一噪声数据，并采集所述异响对象的齿轮传动系统的噪声数据，作为第二噪声数据，以及采集所述异响对象的齿轮传动系统的振动数据，作为异响振动数据；

69、当所有所述测试对象均为所述异响对象时，根据所有所述异响对象的异响工况，从所有所述异响对象中选择所述异响工况满足预设的异响突出条件的目标对象；并采集所述目标对象的齿轮传动系统不存在所述异响工况时的噪声数据，作为第一噪声数据，采集所述目标对象的齿轮传动系统存在所述异响工况时的噪声数据，作为第二噪声数据，采集所述目标对象的齿轮传动系统存在所述异响工况时的振动数据，作为异响振动数据。

70、本发明第三方面公开了另一种齿轮传动系统的敲击异响分析装置，所述装置包括：

71、存储有可执行程序代码的存储器；

72、与所述存储器耦合的处理器；

73、所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明第一方面公开的齿轮传动系统的敲击异响分析方法。

74、本发明第四方面公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行本发明第一方面公开的齿轮传动系统的敲击异响分析方法。

75、与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

76、本发明实施例中，采集第一噪声数据、第二噪声数据和异响振动数据，第一噪声数据表示当齿轮传动系统不存在异响工况时的噪声数据，第二噪声数据表示当齿轮传动系统存在异响工况时的噪声数据，异响振动数据表示当齿轮传动系统存在异响工况时的异响振动数据；对第一噪声数据和第二噪声数据进行对比分析，得到异响频段以及异响频段的边带频率；对异响振动数据进行回听分析，得到齿轮传动系统的异响部件，异响部件表示产生异响频段的部件；计算异响部件内的齿轮组的激励频率集合，齿轮组的激励频率集合包括齿轮组中的一个或多个齿轮副的激励频率；根据边带频率以及所有齿轮副的激励频率，确定异响部件的异响齿轮副。可见，实施本发明能够获取有无异响工况下的振动、噪声数据，基于振动噪声数据的主观回听与异响特征分析，精确识别异响频段、导致异响产生的调制频率和载波频率、异响部件，并自动计算异响部件的激励频率，从而结合调制频率、载波频率和激励频率实现精确定位异响源，即精确识别出异响部件的异响齿轮副，能够提高敲击异响的分析效率和精细化程度。