齿轮传动系统的非线性随机动力学与故障辨识 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

王靖岳 著

图书标签:

• 齿轮传动
• 非线性动力学
• 随机动力学
• 故障诊断
• 故障辨识
• 振动分析
• 状态监测
• 机械工程
• 可靠性
• 动力学模型

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030558770

版次：31

商品编码：12275843

包装：平装

开本：16开

出版时间：2018-01-01

页数：192

字数：242000

正文语种：中文

内容简介

《齿轮传动系统的非线性随机动力学与故障辨识》针对具有非光滑性、非线性、随机性和时滞性的齿轮传动系统，就随机扰动下齿轮传动系统的非线性动力学模型、分岔与混沌振动、系统参数合理匹配、混沌振动控制、故障振动信号辨识等问题进行了探究。相关成果可为齿轮传动系统的设计、制造、故障诊断技术提供参考。

目录

目录
前言
第1章 齿轮传动系统的非线性随机动力学模型 1
1.1 齿轮传动系统所受激励的类型 3
1.1.1 内部激励 3
1.1.2 外部激励 3
1.1.3 随机扰动激励 5
1.2 齿轮啮合的时变刚度 6
1.2.1 方波形式的刚度 7
1.2.2 有限元回归法得出的刚度 7
1.2.3 有限次谐波形式的刚度 8
1.3 非线性齿侧间隙 8
1.3.1 齿侧间隙的概念 8
1.3.2 齿侧间隙的影响因素 9
1.4 齿轮传动误差 10
1.4.1 齿轮传动误差的概念 10
1.4.2 齿轮传动误差的分类 10
1.5 齿面摩擦与磨损 11
1.5.1 齿面摩擦 11
1.5.2 齿面磨损 12
1.6 齿轮传动系统非线性随机模型与方程 12
1.6.1 单自由度齿轮传动系统非线性随机模型与运动微分方程 12
1.6.2 多自由度齿轮传动系统非线性随机模型与运动微分方程 14
1.7 本章小结 18
第2章 齿轮传动系统的非线性随机动力学分析 19
2.1 方程的求解方法及其有效性 19
2.1.1 方程的求解方法 19
2.1.2 方法的有效性 20
2.2 非线性系统解的形式 23
2.2.1 周期运动及其稳定性 23
2.2.2 拟（准、概）周期运动 25
2.2.3 周期运动的分岔 25
2.2.4 混沌振动及产生路径 25
2.3 非线性系统解的分析方法和数值分析 27
2.3.1 分析方法 27
2.3.2 数值分析 29
2.4 本章小结 39
第3章 随机扰动对齿轮传动系统动力学的影响分析 40
3.1 内部参数激励随机扰动对系统特性的影响 40
3.1.1 啮合频率的随机扰动对系统特性的影响 40
3.1.2 齿侧间隙的随机扰动对系统特性的影响 49
3.1.3 阻尼比的随机扰动对系统特性的影响 57
3.1.4 啮合刚度的随机扰动对系统特性的影响 65
3.2 外部激励随机扰动对系统运动特性的影响 72
3.2.1 外部激励的随机扰动 72
3.2.2 输入力矩引起的随机扰动对系统运动特性的影响 72
3.3 本章小结 80
第4章 齿轮传动系统的参数合理匹配分析 81
4.1 系统参数对运动特性的影响 81
4.1.1 载荷比对系统运动特性的影响 81
4.1.2 齿频比对系统运动特性的影响 83
4.1.3 阻尼比对系统运动特性的影响 85
4.1.4 齿侧间隙对系统运动特性的影响 96
4.1.5 啮合刚度对系统运动特性的影响 99
4.2 系统参数的合理匹配分析 111
4.2.1 参数合理匹配的分析方法及选取原则 111
4.2.2 实例分析 111
4.3 本章小结 113
第5章 齿轮传动系统混沌振动的控制 114
5.1 反馈法控制 115
5.1.1 线性控制法 115
5.1.2 非线性控制法 125
5.2 非反馈法控制 137
5.2.1 外加周期信号法 141
5.2.2 外加恒定载荷法 143
5.2.3 位相法 145
5.3 本章小结 148
第6章 齿轮传动系统的故障辨识 149
6.1 基于Symlets A小波族形态去噪和频率切片小波变换的磨损故障检测方法 156
6.1.1 基本原理 156
6.1.2 含齿面磨损故障的系统运动微分方程 159
6.1.3 仿真分析 160
6.2 基于自相关形态滤波和EMD的轴承故障检测方法 163
6.2.1 基本原理 163
6.2.2 实例验证 164
6.2.3 对比分析 169
6.3 本章小结 170
参考文献 171

《齿轮传动系统的非线性随机动力学与故障辨识》 概述： 本书深入探讨了齿轮传动系统中普遍存在的非线性随机动力学行为，并在此基础上，系统地介绍了先进的故障辨识技术。齿轮传动作为现代机械制造中最核心、最广泛的应用之一，其可靠性和稳定性直接关系到整个机械系统的性能。然而，在实际运行过程中，齿轮传动系统不可避免地会受到各种激励源的影响，如制造误差、安装不对中、载荷变化、润滑不良以及环境振动等，这些因素共同作用，导致系统呈现出复杂的非线性随机动力学特性。理解并掌握这些特性，是实现齿轮传动系统安全、高效运行的关键。 本书旨在为读者提供一个全面且深入的视角，来理解齿轮传动系统在复杂工况下的行为规律，并在此基础上，掌握一系列行之有效的故障辨识方法。通过对非线性随机动力学的深刻理解，我们可以更精准地模拟和预测系统的动态响应，从而为故障的早期检测和诊断奠定理论基础。 内容亮点： 本书内容涵盖了齿轮传动系统动力学研究的多个重要方面，具体包括： 齿轮传动系统的建模与分析： 基础动力学模型： 详细介绍了齿轮传动系统的基本结构和传动原理，并在此基础上构建不同复杂度的动力学模型，包括考虑齿轮啮合刚度变化、齿廓误差、齿侧间隙、轴承柔性、基座振动等因素的模型。 非线性因素的引入： 重点分析了齿廓误差、齿侧间隙、接触非线性和阻尼非线性等对系统动力学行为的影响，阐述了这些非线性因素如何导致系统产生丰富的非线性现象，如倍周期分岔、混沌行为、超稳态等。 随机激励的建模： 针对实际运行中普遍存在的随机载荷、随机激励源等，介绍了如何利用随机过程理论对这些激励进行建模，例如白噪声、有色噪声等，并分析其在系统中的传递和放大效应。 非线性随机动力学分析方法： 介绍了多种先进的分析工具和技术，用于求解和分析非线性随机动力学系统，如林纳改进多尺度法、奇异摄动法、概率密度演化法、随机平均法、蒙特卡洛模拟等，并展示了如何利用这些方法来揭示系统在随机激励下的复杂动态响应。 齿轮传动系统的故障辨识技术： 故障类型与特征分析： 系统梳理了齿轮传动系统中常见的故障类型，如齿根断裂、齿面磨损、裂纹、点蚀、轴承损坏、不对中等，并深入分析了不同故障模式对系统动力学响应产生的独特影响。 基于信号处理的故障诊断： 详细介绍了多种信号处理技术在齿轮故障诊断中的应用，包括时域分析（如均方根值、峭度、峰度等）、频域分析（如FFT、倒频谱、小波变换、希尔伯特黄变换等），以及时频分析技术，如何通过分析振动信号、转速信号等来识别故障特征。 模型驱动的故障辨识： 阐述了如何利用齿轮传动系统的动力学模型，结合观测到的系统输出数据，采用状态估计、参数辨识等方法来诊断和定位故障。包括卡尔曼滤波及其变种、粒子滤波、滑窗最小二乘法等。 数据驱动与机器学习的故障辨识： 介绍了近年来在故障诊断领域日益受到重视的机器学习方法，如支持向量机（SVM）、人工神经网络（ANN）、深度学习（如CNN、RNN）等，如何通过训练大量数据来识别故障模式，并构建高鲁棒性的故障诊断系统。 融合诊断方法： 探讨了如何将模型驱动和数据驱动的方法相结合，利用各自的优势，构建更强大、更可靠的融合诊断体系，提高故障辨识的准确性和提前量。 非线性随机动力学在故障辨识中的应用： 强调了对系统非线性随机动力学特性的理解，如何帮助我们设计更灵敏、更具区分度的故障特征，以及如何针对性的设计故障辨识算法，以应对实际运行中的不确定性和复杂性。例如，利用非线性动力学中的敏感区域来放大故障信号，或者利用随机动力学来量化不确定性并提高诊断的可信度。 本书特色： 理论与实践相结合： 本书在强调理论深度的同时，也注重实际应用，通过大量的算例分析和仿真结果展示，帮助读者将理论知识转化为实际的工程应用能力。 内容体系完整： 从基础的动力学建模，到复杂的非线性随机分析，再到先进的故障辨识技术，本书构建了一个完整的研究体系，层层递进，逻辑清晰。 紧跟前沿： 引入了最新的研究成果和技术方法，尤其是在数据驱动与机器学习在故障诊断中的应用方面，为读者提供了最新的技术视野。 深度与广度兼备： 既深入剖析了齿轮传动系统的非线性随机动力学机理，又广泛介绍了多种故障辨识的策略和技术。 读者对象： 本书适合于从事齿轮传动设计、制造、维护、状态监测以及相关领域研究的工程师、技术人员，以及相关专业的硕士、博士研究生和高等院校相关专业的教师。对于希望深入理解齿轮传动系统复杂行为并掌握先进故障诊断技术的读者而言，本书将是一本宝贵的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

作为一名机械设计领域的初学者，我怀着极大的好奇心翻开了《齿轮传动系统的非线性随机动力学与故障辨识》。这本书所涵盖的内容，可以说完全超出了我此前的认知范畴。在学校的学习中，我们更多接触的是理想化的模型和线性的分析方法，而这本书则一下子将我带入了更为真实、更为复杂的世界。齿轮作为最基础的传动元件，我一直以为其原理相对简单，但这本书让我意识到，在实际运行中，它所呈现出的动力学行为远比想象中要复杂得多。非线性、随机性，这两个词汇听起来就充满了挑战，而作者却能将它们娓娓道来，并且与齿轮系统紧密结合，着实令人钦佩。书中对于如何建立描述这些复杂行为的数学模型，以及如何利用这些模型进行故障的早期识别，给出了非常系统和深入的讲解。虽然有些公式和理论我可能还需要花时间去消化，但整体的逻辑框架和研究思路非常清晰，这让我能够循序渐进地理解这些前沿的知识。通过阅读这本书，我开始意识到，仅仅掌握基本的机械原理是远远不够的，在现代工程领域，尤其是在对可靠性和效率要求极高的设备中，对动力学行为的深入理解是不可或缺的。这本书为我打开了一扇通往高级工程分析的大门，让我看到了未来学习和研究的方向，也激发了我对机械动力学和故障诊断领域产生浓厚的兴趣，这对于我的职业发展无疑是极具价值的。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在航空发动机领域工作的技术专家，我深知齿轮传动系统在其中扮演的关键角色，以及其在极端工况下对动力学行为的严苛要求。航空发动机的齿轮需要在极高的转速、巨大的载荷以及复杂的温度变化下稳定运行，任何细微的异常都可能导致灾难性的后果。因此，对齿轮传动系统非线性随机动力学的深入理解，以及有效的故障辨识技术，对于保障飞行安全至关重要。《齿轮传动系统的非线性随机动力学与故障辨识》这本书，恰恰触及了这一核心领域。书中对齿轮啮合过程中存在的各种非线性效应（如弹性变形、侧隙、齿面接触非线性等）以及随机扰动（如气流引起的振动、燃油喷射的不稳定性等）的细致建模和分析，为我们理解这些复杂系统提供了坚实的理论基础。更重要的是，书中提出的故障辨识方法，能够帮助我们提前发现潜在的故障，从而进行预防性维护，避免非预期的停机和重大事故的发生。我特别期待书中能够探讨如何在严苛的航空发动机环境中，采集和处理高精度的数据，并利用先进的算法从中提取出预示故障的微弱信号。这本书的出版，为我们这一领域的工程师提供了一份不可多得的参考资料，有助于我们不断提升航空发动机的可靠性和安全性。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对机械故障诊断领域充满热情的研究生，近期有幸接触到了《齿轮传动系统的非线性随机动力学与故障辨识》。这本书所探讨的主题，正是我在论文研究中亟需深入理解的关键。齿轮传动系统，作为机械设备中最常见也是最核心的部件之一，其故障往往会导致灾难性的后果，因此，高效、准确的故障辨识技术显得尤为重要。而现实中的齿轮系统，几乎无法避免地会受到各种非线性因素的影响，例如齿廓误差、啮合间隙、弹性变形以及润滑油膜的非线性特性等。同时，环境的振动、载荷的随机波动以及材料本身的随机性，都使得系统的动力学行为呈现出显著的随机性。这本书正是致力于解决这些复杂问题，它不仅从理论层面深入剖析了非线性随机动力学模型，更重要的是，它将这些理论与实际的故障辨识紧密结合起来，提供了一套完整的分析和解决问题的框架。我尤其欣赏书中对不同类型故障（如齿面磨损、断齿、裂纹等）在非线性随机动力学模型下的特征表现的详细分析，这为我设计故障诊断算法提供了宝贵的参考。此外，书中对于数据驱动的故障辨识方法，以及如何结合模型与数据进行混合诊断的探讨，也为我的研究提供了新的思路和方向。这本书的出版，无疑为齿轮传动系统的健康监测和可靠性工程领域的研究人员和工程师提供了一份极具价值的学术参考。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在机械工程领域辛勤耕耘多年的教授，我一直关注着非线性动力学和随机过程在机械系统分析中的发展。当我看到《齿轮传动系统的非线性随机动力学与故障辨识》这本书时，我便对其内容产生了浓厚的兴趣。齿轮传动系统是典型的非线性系统，其动力学行为的复杂性，尤其是在考虑随机扰动的情况下，一直是机械动力学研究中的一个难点。传统的线性化方法虽然在一定程度上能够简化问题，但往往会丢失很多重要的信息，尤其是在故障诊断方面，微小的非线性特征可能预示着潜在的严重故障。这本书的作者深入研究了如何构建更精确的非线性随机模型来描述齿轮系统的运动，并且在此基础上，发展了一系列有效的故障辨识方法。我非常赞赏书中对不同类型非线性因素（如间隙、接触非线性、材料阻尼等）和随机因素（如外部激励的随机性、参数的随机波动等）的系统性梳理和建模方法。同时，作者在故障辨识部分的论述，也展现了其在信号处理和模式识别方面的深厚功底。书中可能包含了一些前沿的研究成果和作者独到的见解，这对于我们拓展教学内容和指导研究生研究具有重要的参考价值。能够有机会研读这样一本深入探讨复杂机械系统动力学与故障诊断的专著，我感到十分荣幸。

评分☆☆☆☆☆

作为一名从事工业设备维护与检修多年的技术工人，我深刻体会到机器设备“健康”的重要性，尤其是一些关键的传动部件，一旦出现问题，轻则影响生产效率，重则可能造成重大经济损失和安全事故。齿轮传动系统就是我日常工作中经常接触到的核心部件。一直以来，我们主要依靠经验和一些基本的检测手段来判断齿轮的状况，但随着设备越来越精密，这种方法越来越力不从心。《齿轮传动系统的非线性随机动力学与故障辨识》这本书，为我提供了一个全新的、更科学的视角来理解齿轮的运行状态。书中关于非线性动力学和随机性的概念，让我明白了为什么即使是看起来很小的制造误差或者运行条件的变化，也可能导致齿轮系统产生我们难以预测的行为。而书中关于故障辨识的内容，则让我看到了如何利用更先进的分析技术，通过监测设备运行中的一些细微迹象，来提前预警潜在的故障。这对于我们一线维修人员来说，无疑是宝贵的知识财富，可以帮助我们更早、更准确地发现问题，采取有效的措施，从而避免设备“带病运行”。虽然书中的理论性比较强，我可能需要结合实际操作来慢慢消化，但我相信这本书能够极大地提升我在这方面的认识和技能。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期关注机械系统故障诊断技术发展的科技记者，我一直致力于发掘那些能够推动行业进步、解决实际工程难题的前沿技术和学术成果。《齿轮传动系统的非线性随机动力学与故障辨识》这本书，无疑是我近期接触到的一个极具价值的研究成果。在现代工业领域，随着设备运行速度的提高和复杂度的增加，传统的基于线性模型的故障诊断方法已经越来越难以满足需求。齿轮传动系统作为机械设备中的基础且关键的组成部分，其非线性随机动力学行为的复杂性，一直是故障诊断领域的一个难题。这本书的作者，深入研究了这一挑战，并提出了一套系统性的理论框架和实用的技术方法。我特别欣赏作者在书中对非线性随机动力学模型的构建，以及如何将这些模型与实际的故障特征联系起来的分析。这不仅是对理论研究的深入探索，更是对工程实践的直接贡献。书中可能详细介绍了如何利用先进的信号处理和模式识别技术，从看似杂乱的运行数据中提取出预示齿轮系统健康状况的关键信息，从而实现早期故障的准确辨识。这本书的出版，为齿轮传动系统的健康监测、预测性维护以及提高设备可靠性领域的研究人员、工程师以及相关从业者，提供了一份不可多得的参考宝典，必将对行业的发展产生积极的推动作用。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对现代工程技术抱有浓厚兴趣的业余爱好者，最近偶然翻阅了《齿轮传动系统的非线性随机动力学与故障辨识》这本书。虽然我没有专业的背景，但这本书的标题本身就激起了我的好奇心。我一直对机械的运动和运转规律着迷，而齿轮作为最基础也是最普遍的机械传动元件，其背后的学问远比我想象的要深奥。这本书让我了解到，原来齿轮在实际运转中并不是那么“乖巧”，它会受到各种意想不到的“干扰”，导致它的运动变得不那么“规矩”，这就是所谓的“非线性”和“随机性”。书中详细地讲解了这些“不规矩”的运动是如何产生的，以及如何用复杂的数学工具来描述它们。更让我感到惊奇的是，这些复杂的理论竟然能够被用来“诊断”齿轮的“健康状况”，也就是说，通过分析齿轮的“不规矩”运动，就可以提前知道它是不是“生病”了。这让我联想到很多我们日常生活中遇到的问题，比如机器的奇怪噪音，或者性能的突然下降，可能都与这种复杂的动力学行为有关。虽然书中的一些数学公式让我望而却步，但作者通过大量的图表和案例，力图让读者理解这些深奥的原理。这本书为我打开了一扇了解现代工程技术新视角的窗户，让我看到了科学研究是如何深入到我们身边的机械世界，并解决实际问题的。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在汽车工程行业工作的资深工程师，主要负责车辆动力总成系统的可靠性分析和性能优化。齿轮传动系统在汽车中扮演着至关重要的角色，其平稳、高效的运行直接关系到车辆的整体性能和用户体验。然而，在实际的运行过程中，齿轮系统会面临各种复杂工况和潜在的故障，例如由于材料疲劳、制造误差、润滑不良等原因引起的磨损、裂纹、啃伤等。这些故障往往会引发系统动力学行为的改变，尤其是非线性和随机性的凸显，这是传统的简单模型难以捕捉和诊断的。因此，《齿轮传动系统的非线性随机动力学与故障辨识》这本书的出现，对我来说简直是一场及时雨。书中对齿轮系统非线性随机动力学模型的详细阐述，以及基于这些模型提出的故障辨识方法，与我日常工作中遇到的实际问题高度契合。我尤其关注书中在如何利用振动信号、声信号等易于采集的数据，结合先进的数学和统计方法，来辨识不同类型的齿轮故障，这对于开发更精准、更及时的故障预警系统具有极其重要的意义。这本书为我提供了一个全新的技术视角，让我能够更深入地理解齿轮系统的运行机理，并为优化设计和提升可靠性提供更科学的依据。

评分☆☆☆☆☆

我是一位正在攻读机械工程硕士学位的学生，在撰写毕业论文的过程中，我遇到了关于齿轮系统动力学行为分析的难题。我的研究方向涉及到了高精度减速器的设计与优化，而齿轮作为减速器的核心，其非线性随机动力学行为是影响减速器性能和可靠性的关键因素。在我搜寻相关文献资料时，我非常有幸发现了《齿轮传动系统的非线性随机动力学与故障辨识》这本书。这本书的内容，恰恰是我研究中最迫切需要解决的问题。作者在书中系统地阐述了齿轮传动系统中的非线性特性，例如齿廓误差、啮合间隙、弹性接触等，以及这些非线性因素如何与随机扰动相互作用，从而导致复杂的动力学响应。更令我欣喜的是，书中详细介绍了如何利用这些理论知识来开发有效的故障辨识方法。我尤其关注书中关于如何从复杂的振动信号中提取出预示齿轮故障（如磨损、点蚀、裂纹等）的特征信息，并利用机器学习或统计模型进行分类和诊断的章节。这对于我设计减速器的故障监测系统，以及提高其在实际应用中的可靠性，提供了非常明确的研究思路和技术指导。这本书无疑是我在学术道路上的一位重要引路人，为我的论文研究提供了坚实的理论支撑和创新的研究方法。

评分☆☆☆☆☆

作为一名资深的研究工程师，我最近有幸拜读了《齿轮传动系统的非线性随机动力学与故障辨识》这本书，尽管我并非此领域的直接专家，但其深度和广度无疑给我留下了深刻的印象。在日常工作中，我经常需要处理各种机械系统的振动分析与故障诊断问题，而齿轮传动作为许多关键设备的心脏，其动力学行为的复杂性一直是我关注的焦点。这本书的标题本身就极具吸引力，它精准地抓住了现代机械动力学研究中最具挑战性的两个方面：非线性和随机性。在我看来，传统的线性模型在描述真实世界的复杂现象时常常显得力不从心，尤其是在高载荷、高速运转或存在制造缺陷的工况下，齿轮系统的非线性行为会变得尤为突出，例如齿轮啮合时的冲击、间隙以及材料的非线性弹性。而随机性则更是无处不在，来自制造公差、润لما工油的波动、环境振动乃至材料疲劳等，都会对系统的动力学响应产生不可预测的影响。这本书深入探讨了如何将这些复杂因素纳入分析框架，这对于提高模型预测的准确性和诊断的鲁棒性至关重要。我尤其欣赏作者在理论推导过程中所展现出的严谨性，以及在实际应用层面所给出的详实案例。尽管书中的某些数学推导对于我来说需要反复研读，但这种深入的分析恰恰是我所期望从一本高质量学术专著中获得的。它不仅仅是知识的传递，更是思维方式的启迪，引导读者如何从更全面的角度去理解和解决工程实际中的难题。这本书为我提供了一个全新的视角来审视我所接触到的各种旋转机械系统，相信它将成为我未来工作中重要的参考资料。