(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110739824.0 (22)申请日 2021.06.30 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113468809 A (43)申请公布日 2021.10.01 (73)专利权人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 朱才朝　毕玉　谭建军　冉峯　 宋朝省　 (74)专利代理 机构 重庆大学专利中心 5 0201 专利代理师 唐开平 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06K 9/62(2022.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) G06F 111/08(2020.01) G06F 113/06(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 112861787 A,2021.0 5.28 CN 106697187 A,2017.0 5.24CN 112836319 A,2021.0 5.25 CN 108444696 A,2018.08.24 CN 112703457 A,2021.04.23 US 2020272139 A1,2020.08.27 刘杰等.基 于PCA和灰色 关联的齿根裂纹损 伤程度识别. 《机 械传动》 .2020,第4 4卷(第9期), 孙琦等.直齿轮系齿根裂纹损伤程度检测方 法. 《振动.测试与诊断》 .2019,(第02期),9 9-105 +216-217. Rachna Joshi 等.Detecti on of Gear Tooth Crack i n a Wind Turbine Planetary Gearbox. 《I nternati onal Conference o n Rotor Dynamics. Spri nger》 .2018, Chen Z等.Dynamic simulati on of spur gear with tooth root crack propa gating along tooth width and crack depth. 《Engineering Failure Analysis》 .201 1,第18 卷(第8期), 王清波.基 于代理模型的高速列车齿轮箱裂 纹识别研究. 《中国优秀硕士学位 论文全文数据 库 (工程科技 Ⅱ辑)》 .2018,(第9期), (续) 审查员 罗秀英 (54)发明名称 一种风电齿轮箱平行级齿根裂纹模式识别 方法 (57)摘要 本发明公开了一种风电齿轮箱平行级齿根 裂纹模式识别方法， 它包括步骤： 1、 按穿透型和 非穿透型的齿根裂纹模式， 计算风电齿轮箱平行 级齿轮副时变啮合刚度； 2、 采用风电机组整机仿 真软件FAS T获取输出轴的转速及转矩； 3、 建立风 电齿轮箱平行级齿轮传动系统动力学模型； 4、 计 算不同风况、 不同齿根裂纹模式下的输入轴、 输 出轴各节 点振动响应的位移向量； 5使用步骤4中 位移振动信号的时频域特征。 构建风电齿轮箱平 行级齿根裂纹故障振动特征集； 6、 建立风电齿轮箱平行级齿根裂纹模式识别模型， 将步骤5中的 齿根裂纹故障振动特征集作为齿根裂纹模式识 别模型的输入， 获得步骤1所确定的风电齿轮箱 平行级齿根裂纹模式。 [转续页] 权利要求书2页 说明书8页 附图5页 CN 113468809 B 2022.10.04 CN 113468809 B (56)对比文件 马辉等.基 于改进能量法的直齿轮时变啮合 刚度计算. 《东北 大学学报(自然科 学版)》 .2014, 第35卷(第6期), Kallannavar V等.Neural Netw ork-Based Predicti on Model to I nvestigate the Influence of Temperature and Mo isture o n Vibration Characteristics of Skew Laminated Composite Sandw ich Plates. 《Materials》 .2021,第14卷(第12期),2/2 页 2[接上页] CN 113468809 B1.一种风电齿轮箱 平行级齿根裂纹模式识别方法， 其特 征是， 包括以下步骤： 步骤1、 基于势能法， 建立考虑齿根过渡圆弧、 裂纹扩展方向及路径 的齿轮时变啮合刚 度模型， 得到不同深度的穿透型齿根裂纹和不同扩展宽度的非穿透型齿根裂纹下， 风电齿 轮箱平行级齿轮副时变啮合刚度； 步骤2、 采用风电机组整机仿真软件FAST获取几组稳态风况及几组湍流风况下风电齿 轮箱平行级齿轮传动系统输出轴的转速和转矩； 步骤3、 利用有限单元法， 在步骤1的基础上考虑传动轴柔性、 轴承支撑刚度及传动误 差， 建立风电齿轮箱平行级齿轮传动系统动力学模型； 该模型是将平行级齿轮传动系统中 各轴段的运动微分方程、 齿轮副 啮合单元运动微分方程及轴承支撑刚度方程进行组装， 得 到系统运动微分方程 为： 式中， M为系 统整体质量矩阵， C为系 统整体阻尼矩阵； X为平行级齿轮传动系统的整体 位移向量； K为系统整体刚度矩阵； Ts为输入扭矩和负载向量； Fe为由齿轮副误差产生的激振 力； 步骤4、 将步骤2中得到稳态和湍流风况下的转速及转矩作为步骤3中所建立的风电齿 轮箱平行级齿轮传动系统动力学模型 的外部载荷输入， 得到不同风况、 不同齿根裂纹模式 下的平行级输入轴 、 输出轴各节点振动响应的位移向量； 步骤5、 使用步骤4中风电齿轮箱平行级输入轴与输出轴各节点处位移振动信号的时频 域特征， 构建风电齿轮箱平行级齿根裂纹故障振动特征集， 包含6个时域特征量、 5个频域特 征量； 步骤6、 采用广义BP神经网络结构建立风电齿轮箱平行级齿根裂纹模式识别模型， 将步 骤5中所构建的风电齿轮箱平行级齿根裂纹故障振动特征集作为齿根裂纹模式识别模型的 输入， 获得 稳态和湍流 风况下步骤1所确定的风电齿轮箱 平行级齿根裂纹模式。 2.根据权利要求1所述的风电齿轮箱平行级齿根裂纹模式识别方法， 其特征是， 在步骤 1中， 所述齿轮时变啮合刚度模型为： 式中， k为啮合齿轮的总刚度， kh为赫兹刚度， kb为弯曲刚度， ka为径向压缩刚度， ks为剪 切刚度， 下 标1、 2分别表示主、 从动齿轮。 3.根据权利要求2所述的风电齿轮箱平行级齿根裂纹模式识别方法， 其特征是， 在步骤 5中， 所述6个时域特 征参数为： p3＝max|x(n)|权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113468809 B 3