1.1 课题的研究背景及意义    

多级传动齿轮机构是机械装置中一种很常用的零件，是连接机构和传输动力的零件，在机床加工、汽车传动、航天领域、交通机械等许多现代工业设备中应用非常多。十三五规划中提出：实施智能制造工程，构建新型制造体系，先进的数控机床、交通领域装备、新能源节能汽车、医疗医用器械等产业发展壮大。21世纪科学技术正在蓬勃快速发展，机械装置的发展方向是性能高、效率快、强度好和智能化。然而连接机构、改变运动方向和传输动力的齿轮结构基本上在所有机械设备中都扮演者非常重要的角色。

由于多级齿轮装置结构是很复杂的，不仅仅有二级齿轮传动装置，有的还伴有行星齿轮太阳轮传动，应用的机械设备其工作的环境相对比较差，因此多级齿轮传动机构在工作时受到的损伤和故障是比较多的。齿轮的损伤或失效是导致机械设备故障的重要要素之一。据统计，五分之四的机械故障是源于齿轮故障导致的，机械设备的安全性和可靠性会受到齿轮故障的直接影响，从而降低零件的表面精度和生产量。根据中国制造2025的推行，机械设备的不断发展，与此同时，多级齿轮传动的故障会给机械设备造成很大的损失，比如生产效率、生产质量等。高速行驶汽车齿轮突然发生故障很导致交通事故，造成经济损失和人员伤亡。工作中的机械设备发生意外故障，会导致暂时的停产。在交通领域中，飞机是最安全的出行方式，但是如果飞机中的齿轮发生故障，几乎没有幸存者。

多级齿轮传动机构运行状态的监测技术是有多个领域一起完成的。不仅仅是物理、电子，还有有计算机技术领域以及一定量的数学领域，以多个技术领域为基础，计算机高技术发展向结合岁多级齿轮传动机构进行监测。大大减小了一些担忧和钱财损失，从而增强了机械设备的高效性和安全性，对产品的生产效率和质量有着关键性的意义。

1.2齿轮监测技术的发展与现状

早在上个世纪70年代初，就有了一些简单的齿轮故障的诊断方法。但是这些方法只是测量一些简单的参数或峰值。根据测量的参数或峰值进行分析，从而来判断齿轮的运动状态。通过这种方法在齿轮的诊断上得到了一定的成就，但是这种传统的方法的缺点还是挺多的，诊断的精确度不高，准确度也不高，达不到人们想要的结果。直到80年代中期，通过用测量分析频率的方法来监测，用这种方法来检测取得了很大的进步。其中等人做了很大的贡献。从而大大提高了对齿轮监测和诊断的准确性和精确性。

利用软件开发对齿轮监测也是一种很好的监测和诊断齿轮故障的方法。设计师们通过多次的研究和实验，开发出一些监测设备。有的利用录音磁带来记录，有的提取齿轮在工作中所产生的信号等。设计者提取的观念和方法取得很大的进步和成就，得到了大部分厂商的认同，这些厂商掌握了这些方法，并生产出一些仪器，来监测齿轮的运动状态，以及诊断齿轮的故障。近几年来，计算机技术的快速发展已经遍及了我们生活。与此同时，利用微型计算机的优势开发一些程序来监测也是一种很先进的技术。设计出来的监测仪器具有体积小、轻便的特点。分析出来的数据很快，处理的结果正确率也非常高。

传统的方法来监测和分析齿轮的故障确实存在着许多的不足之处，但是正是由于传统方法的提出和这些不足之处，这样一来对齿轮监测和诊断的方法才得以迅速的发展，齿轮故障引发的损失大大减小。

现代对齿轮监测的方法和仪器设备变得越来越系统化。能够迅速精确的诊断齿轮的故障。而且仪器的使用方法也很简单，只需要确定测点位置，用传感器进行采集数据，通过计算机分析所采集的数据，利用大量的数学方法和物理方法，最终以图表的方法得出诊断的结果，具有清晰明了的特点。

   1.3论文研究内容

本论文将虚拟仪器应用于齿轮故障诊断领域，以虚拟仪器为基础通过传感器来监测多级齿轮传动结构，有效地解决传统齿轮监测系统的不足和难题。并对监测获取的数据进行分析。首先介绍多级齿轮传动结构，然后对虚拟仪器进行阐述。根据需要采集的数据来确定虚拟仪器的前面版，结合所采集的数据和数据分析设计程序框图再编写程序。在波形图（表）上显示多级齿轮传动结构的实时状态。最终在利用快速福利也变换FFT变换频谱分析齿轮的工作状态。根据FFT的频谱来判断齿轮的工作状态。

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