[发明专利]一种基于齿轮内源激励力的齿轮振源识别方法

说明书

本公开揭示了一种基于齿轮内源激励力的齿轮振源识别方法，包括如下步骤：构建基于齿轮动态传递误差的齿轮传动动力学模型；根据所述齿轮传动动力学模型构造动载荷识别控制模型，并根据所述载荷识别控制模型构建基于L1范数的稀疏解卷积模型；采集齿轮传动的输入和输出转角信号，获得齿轮传动的动态传递误差；根据所述齿轮传动的动态传递误差求解所述基于L1范数的稀疏解卷积模型，获得待识别的齿轮内源激励力，实现齿轮传动的振源识别。本公开通过测量齿轮动态传递误差来计算齿轮内源激励力，具有操作简单和计算精度高的优点，克服了齿轮内源激励力无法直接测量的缺陷。

技术领域

本公开属于机械系统振动与噪声技术领域，具体涉及一种基于齿轮内源激励力的齿轮振源识别方法。

背景技术

齿轮传动系统的振动包含来自于齿轮副啮合过程的内源激励，如时变刚度、传递误差和啮合冲击。与齿轮传动系统的输入力矩、负载力矩等外部激励相比，齿轮啮合内源激励常常难以评估。依据振动溯源思想，只有依靠精准的振源识别，才能找出影响传动系统振动的关键因素，从而获得典型振动信号产生、演变与传递的规律，从根本上解决系统振动问题。

长期以来，齿轮动力学领域的研究重点在于动态响应正问题的求解与分析，尽管当前诸多研究建立了齿轮副内源激励如刚度激励、误差激励的计算模型，但是这些模型尚未从反问题的角度研究振动产生的根源——内源激励识别。然而，传动系统内源激励载荷难以采用力传感器直接进行测量。通过逆向反演的思路，利用便于测量的齿轮轴转角信号间接地测量动载荷，被称为载荷识别。基于载荷识别的思想，利用齿轮内源激励力在频域上的稀疏性，构建基于L1范数的解卷积模型，通过便于测量的齿轮动态传递误差，识别齿轮内源激励力，实现精准的振源识别。

发明内容

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种基于齿轮内源激励力的齿轮振源识别方法，通过识别齿轮内源激励力，实现齿轮传动振源的精准识别。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种基于齿轮内源激励力的齿轮振源识别方法，包括如下步骤：

S100：构建基于齿轮动态传递误差的齿轮传动动力学模型；

S200：根据所述齿轮传动动力学模型构造动载荷识别控制模型，并根据所述载荷识别控制模型构建基于L1范数的稀疏解卷积模型；

S300：采集齿轮传动的输入和输出转角信号，获得齿轮传动的动态传递误差；

S400：根据所述齿轮传动的动态传递误差求解所述基于L1范数的稀疏解卷积模型，获得待识别的齿轮内源激励力，实现齿轮传动的振源识别。

优选的，步骤S100中，所述齿轮传动动力学模型表示为：

且

其中，X_DTE、分别表示齿轮传动动态传递误差的位移、速度和加速度，θ₁、θ₂分别齿轮输入和输出的转角信号，I₁、I₂分别表示主动轮和从动轮的转动惯量，R₁、R₂表示主动轮和从动轮的基圆半径，M表示齿轮等效质量，T₁、T₂分别表示主动轮输入扭矩和从动轮输出扭矩，F表示主动轮输入和从动轮输出扭矩的等效负载，c表示齿轮啮合阻尼，k(t)表示齿轮时变啮合刚度，k₀表示齿轮平均啮合刚度，e(t)、分别表示齿轮静态传递误差的位移和速度，b表示齿侧间隙，f(X_DTE)表示齿轮传动齿侧间隙的分段函数。

优选的，步骤S200中，所述动载荷识别控制模型表示为：