終剩余項記為Rp(t);
[0047]
[0048]S53、計算得到?jīng)_擊調(diào)制信號辦(〇中相鄰兩個響應之間的時間間隔為ΔT。
[0049] 進一步地，所述步驟S6、根據(jù)重構信號沖擊時間間隔與齒輪和軸承故障特征周期 的關系，分尚齒輪沖擊成分和軸承沖擊成分具體如下：
[0050] 若第i個間隔ΔTi與第i+Ι個間隔Δ!\+1同時滿足ΔTi<Tb和ΔTi+1<Tb，其中Tb為軸 承損傷元件的通過周期，則表明第i-ι和i+ι個沖擊力或響應屬于軸承故障，而第i個沖擊力 或響應屬于齒輪故障;然后分尚齒輪沖擊成分Xpg(t)和軸承沖擊成分Xpb(t)。
[0051]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果：
[0052] (1)本發(fā)明構造的穩(wěn)態(tài)調(diào)制字典和沖擊調(diào)制字典，均利用齒輪和軸承故障信號的 響應特征，物理意義明確，通用性廣。
[0053] (2)利用穩(wěn)態(tài)調(diào)制字典對信號稀疏表示，能夠有效地識別齒輪分布型故障，引入的 離散頻譜校正技術能夠有效地提高平穩(wěn)調(diào)制成分分離的精度。
[0054] (3)沖擊調(diào)制字典的原子參數(shù)是通過相關濾波法從實測信號中自適應得到的，能 夠更好地表示實際的齒輪和軸承局部型故障振動響應波形。
[0055](4)將信號進行合理的分段，再對每段信號進行稀疏系數(shù)求解，可大大降低內(nèi)積計 算的點數(shù)，提高計算速度和信號的匹配精度。
[0056] (5)適用于轉(zhuǎn)速波動。
【附圖說明】
[0057]圖1是本發(fā)明中公開的基于稀疏分解的齒輪和軸承混合故障特征提取方法的流程 步驟圖；
[0058]圖2是某三軸五檔汽車變速器結(jié)構簡圖；
[0059]圖3(a)是試驗裝置的三軸五檔手動變速器；
[0060]圖3(b)是試驗裝置的五檔斷齒齒輪；
[0061] 圖3(c)是試驗裝置的軸承內(nèi)圈故障示意圖；
[0062]圖4(a)是試驗振動加速度信號的時域波形圖；
[0063]圖4(b)是試驗振動加速度信號的頻譜圖；
[0064]圖5(a)是圖1所述方法分離的平穩(wěn)調(diào)制成分的時域波形圖；
[0065]圖5(b)是圖1所述方法分離的平穩(wěn)調(diào)制成分的頻譜圖；
[0066]圖6(a)是圖1所述方法分離平穩(wěn)調(diào)制信號后的剩余項；
[0067]圖6(b)是圖1所述方法的相關系數(shù)；
[0068] 圖6(c)是圖1所述方法識別的固有頻率；
[0069] 圖6(d)是圖1所述方法識別的阻尼比；
[0070] 圖7為圖1所述方法分離的混合沖擊成分；
[0071 ]圖8(a)是圖1所述方法分離的混合故障沖擊時域；
[0072]圖8 (b)是圖1所述方法分離的齒輪故障沖擊時域；
[0073 ]圖8(c)是圖1所述方法分離的軸承故障沖擊時域；
[0074] 圖8(d)是圖1所述方法分離的混合故障沖擊頻譜；
[0075] 圖8(e)是圖1所述方法分離的齒輪故障沖擊頻譜；
[0076] 圖8(f)是圖1所述方法分離的軸承故障沖擊頻譜。
【具體實施方式】
[0077] 為使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對 本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用 于限定本發(fā)明。
[0078] 實施例一
[0079] 如圖1，本實施例公開了一種基于稀疏分解的齒輪和軸承混合故障特征提取方法， 可用于診斷齒輪箱中存在有分布型齒輪故障、局部型齒輪和軸承故障組成的混合故障。具 體實施包含以下順序的步驟：
[0080] S1、采集包含齒輪和軸承故障的振動加速度信號。
[0081] S2、構造平穩(wěn)調(diào)制字典，并應用比值校正法對字典原子中原子參數(shù)進行優(yōu)化，利用 匹配追蹤算法提取信號中的平穩(wěn)調(diào)制成分。
[0082] S3、應用相關濾波法從剩余信號中識別出齒輪箱包括齒輪和軸承的多階固有頻率 和阻尼比。
[0083] S4、構造沖擊調(diào)制字典，對剩余信號進行分段，利用匹配追蹤算法求解每段信號的 稀疏系數(shù)。
[0084] S5、重構信號，獲得沖擊信號的稀疏表示，并計算相鄰兩個沖擊響應發(fā)生的時間間 隔。
[0085] S6、根據(jù)重構信號沖擊時間間隔與齒輪和軸承故障特征周期的關系，分離齒輪沖 擊成分和軸承沖擊成分。
[0086] 本實施例中所述滾動軸承外圈與軸承座配合，絕對轉(zhuǎn)頻為零，內(nèi)圈與傳動軸配合， 轉(zhuǎn)頻與傳動軸的轉(zhuǎn)頻一致，為fn。
[0087] 本實施例中所述齒輪箱工作轉(zhuǎn)速穩(wěn)定或只有較小的波動范圍。
[0088] 其中，步驟S1、采集包含齒輪和軸承故障的振動加速度信號具體包括：
[0089]SI1、坐標系建立:建立空間坐標系XYZ，X軸正向指向齒輪箱中心軸線輸入軸往輸 出軸方向，Z軸正向豎直向上，Y軸正向由右手定則確定。
[0090] S12、安裝傳感器:在齒輪箱軸承座附近表面安裝1個單向加速度傳感器，測試方向 為Z向；依次連接傳感器、數(shù)據(jù)采集器和便攜式計算機。
[0091 ] SI3、令齒輪箱輸入轉(zhuǎn)速為no;設置較高的采樣頻率fs，使離散沖擊響應波形具有足 夠高的時間分辨率，更好的表現(xiàn)波形特征以及區(qū)分齒輪和軸承沖擊特征;采樣時間長度T在 10~20s內(nèi)，貝lj采樣時間間隔Δt=Ι/fs，采樣點數(shù)N=fs ·T;采集和同步記錄測試點的振動 加速度時域信號，記為xT(t)。
[0092]S14、從XT(t)中截取時長Tx的振動加速度信號進行分析，記為x(t)。
[0093] 其中，步驟S2、構造平穩(wěn)調(diào)制字典，并應用比值校正法對字典原子中原子參數(shù)進行 優(yōu)化，利用匹配追蹤算法提取信號中的平穩(wěn)調(diào)制成分具體如下：
[0094] S21、以式(1)諧波信號為字典原子，構造平穩(wěn)調(diào)制初始字典Cs。
[0095]
[0096] 式中，fj和％為第j個諧波原子的頻率和相位(初始相位％ =〇 ) ;fn是齒輪箱中軸 的轉(zhuǎn)頻，若是多級傳動齒輪箱，則fn由所有軸的轉(zhuǎn)頻組成;2是齒輪的齒數(shù);m是嚙合頻率的 倍頻;k是調(diào)制邊頻帶單邊的倍頻;Μ和K的取值原則是使頻率灼覆蓋整個穩(wěn)態(tài)調(diào)制成分。
[0097] S22、優(yōu)化平穩(wěn)調(diào)制字典Ds。對X(t)進行頻譜分析，根據(jù)式(2)和式(3)對初始字典C 中的原子參數(shù)進行優(yōu)化，得到頻率7：和相位菸，組成優(yōu)化的平穩(wěn)調(diào)制字典Ds。
[0098]
[0099]
[0100] 式中，γη為頻率fi附近最高譜線幅值，η為對應的譜線號;Υγ^,Υπ+ΑΥπ左右兩側(cè)的 譜線幅值;fs為采樣頻率;Ν為頻譜分析點數(shù);l4PRn對應第η條譜線的虛部和實部。
[0101] S23、對信號x(t)進行匹配追蹤，同時對平穩(wěn)調(diào)制成分幅值恢復。當前后兩次匹配 結(jié)果的均方根滿足式(4)(ε為一足夠小的正數(shù))或迭代次數(shù)大于原子的個數(shù)，則停止匹配。 記信號x(t)每次匹配的最佳原子和系數(shù)分別為 <和& = ，（v = 〇，. . .V-1;V< J;Ave、），則可按式(5)重構，得到平穩(wěn)調(diào)制信號Xs(t)。記剩余項為Rs(t)。
[0102]
[0103] ι>-υ：
[0104] 其中步驟S3、應用相關濾波法從剩余信號中識別出齒輪箱包括齒輪和軸承的多階 固有頻率和阻尼比€) ,(1=1，2，…，L)具體如下：
[0105] S31、以式(6)的單位脈沖響應函數(shù)為原子，構造沖擊調(diào)制字典。
[0106]
[0107] 式中，fd為齒輪箱和傳感器系統(tǒng)的有阻尼固有頻率，分布在奈奎斯特頻率內(nèi)；ζ為 系統(tǒng)的阻尼比，對于鋼結(jié)構ζ通常在小于〇.2，τ為振動信號中沖擊響應的時刻。
[0108] S32、設定fdE[0:Afd:fs/2]，Ge[0.00l:Δζ:0·2]和τΕ[0:At:Tc]，其中fs為采 樣頻率，T。為用于相關濾波信號的時間長度；△fd、△ζ和△τ為對應參數(shù)的步長。將各參數(shù)代 入式(6)生成沖擊響應原子，構造初始字典〇>。由于沖擊響應具有周期性，相關濾波信號的 長度Τ。只要包括多個沖擊響應就能識別出系統(tǒng)的多階固有頻率及其阻尼比。
[0109] S33、根據(jù)式(7)計算剩余信號Rs(t)與字典CP中各原子的相關系數(shù)λ(〇,式中〈· > 代表內(nèi)積。
[0110]
[0111]