一、明確評(píng)估目標(biāo)與核心參量

1. 振動(dòng)加速度（單位：m/s2）：反映振動(dòng)沖擊強(qiáng)度，尤其敏感于高頻振動(dòng)（如軸承磨損、嚙合沖擊），是識(shí)別激勵(lì)源的關(guān)鍵；
2. 振動(dòng)速度（單位：mm/s）：與噪聲輻射強(qiáng)相關(guān)，常用于評(píng)估整體振動(dòng)強(qiáng)度（國(guó)標(biāo) GB/T 6075.3-2018 推薦作為通用評(píng)價(jià)指標(biāo)）；
3. 振動(dòng)位移（單位：μm）：適用于低頻振動(dòng)（＜100Hz）評(píng)估，如箱體共振、底座變形導(dǎo)致的振動(dòng)；
4. 固有頻率（單位：Hz）：箱體、傳動(dòng)部件的固有振動(dòng)頻率，需避免與激振頻率（嚙合頻率、軸承頻率）重疊；
5. 特征頻率：減速機(jī)關(guān)鍵部件的固有振動(dòng)頻率（如擺線輪 - 針齒嚙合頻率、軸承外圈 / 滾動(dòng)體頻率），是故障溯源的核心。

二、制定科學(xué)的測(cè)試方案（落地關(guān)鍵）

1. 測(cè)點(diǎn)布置：精準(zhǔn)捕捉振動(dòng)傳遞路徑

• 核心測(cè)點(diǎn)（必測(cè)）：
  1. 軸承座端蓋：輸入軸、輸出軸兩端軸承座（徑向 + 軸向），捕捉軸承運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)（直接的激勵(lì)源信號(hào)）；
  2. 箱體側(cè)壁：靠近擺線輪嚙合區(qū)域的箱體中部（前后左右四個(gè)方向），反映嚙合振動(dòng)向箱體的傳遞；
  3. 箱體底座 / 地腳：捕捉箱體向地基的振動(dòng)傳遞，評(píng)估減震效果；
• 測(cè)點(diǎn)要求：
  • 采用磁吸式加速度傳感器，測(cè)點(diǎn)表面清潔平整（粗糙度 Ra≤3.2μm），涂抹耦合劑（如凡士林）減少信號(hào)衰減；
  • 傳感器與測(cè)點(diǎn)垂直貼合，避免傾斜（誤差≤5°）；
  • 同一型號(hào)產(chǎn)品測(cè)點(diǎn)位置統(tǒng)一，便于批量對(duì)比。

2. 測(cè)試儀器選型：匹配頻率范圍與精度

• 核心儀器：
  1. 加速度傳感器：選擇壓電式（頻率范圍 10-10000Hz，量程 0.1-100m/s2，精度 ±1%），滿足減速機(jī)主要振動(dòng)頻率（50-8000Hz）需求；
  2. 數(shù)據(jù)采集器：采樣頻率≥2 倍最高分析頻率（如分析 8000Hz 振動(dòng)，采樣頻率≥16000Hz），支持多通道同步采集（至少 4 通道）；
  3. 分析軟件：具備時(shí)域、頻域分析功能（如 Matlab、LabVIEW、專業(yè)振動(dòng)分析軟件 DASP）；
• 校準(zhǔn)要求：測(cè)試前用標(biāo)準(zhǔn)激振臺(tái)校準(zhǔn)傳感器（誤差≤2%），每批次測(cè)試后復(fù)核，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

3. 測(cè)試工況：模擬實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)

• 基礎(chǔ)工況（必測(cè)）：
  1. 空載額定轉(zhuǎn)速：測(cè)試無(wú)載荷下的固有振動(dòng)（排除載荷干擾，識(shí)別裝配誤差、零件精度導(dǎo)致的振動(dòng)）；
  2. 額定負(fù)載額定轉(zhuǎn)速：模擬實(shí)際工作狀態(tài)，測(cè)試嚙合、軸承等受載后的振動(dòng)特性；
• 補(bǔ)充工況（按需選擇）：
  1. 變轉(zhuǎn)速測(cè)試（50%-120% 額定轉(zhuǎn)速）：識(shí)別轉(zhuǎn)速與振動(dòng)的相關(guān)性，判斷是否存在轉(zhuǎn)速依賴型共振；
  2. 變負(fù)載測(cè)試（25%-100% 額定負(fù)載）：分析載荷對(duì)振動(dòng)幅值的影響（正常情況下，負(fù)載增大振動(dòng)幅值應(yīng)平穩(wěn)上升，無(wú)突變）；
• 數(shù)據(jù)采集要求：
  • 每個(gè)工況穩(wěn)定運(yùn)行 5min 后開(kāi)始采集，采集時(shí)長(zhǎng)≥10s（中大型減速機(jī)≥15s）；
  • 每測(cè)點(diǎn)重復(fù)采集 3 次，取平均值減少隨機(jī)誤差。

4. 環(huán)境控制：排除干擾因素

• 測(cè)試環(huán)境：室內(nèi)無(wú)風(fēng)、無(wú)強(qiáng)電磁干擾，地面平整（減少地基振動(dòng)干擾）；
• 背景振動(dòng)：環(huán)境背景振動(dòng)加速度需比被測(cè)減速機(jī)低 10dB 以上，若無(wú)法滿足，需用背景振動(dòng)修正公式（振動(dòng)幅值修正量 Δ=20lg√(A?2-A?2)/A?，A?為實(shí)測(cè)值，A?為背景值）；
• 溫度控制：測(cè)試前減速機(jī)預(yù)熱至工作溫度（40-60℃），避免溫度變化導(dǎo)致零件熱變形影響振動(dòng)。

三、振動(dòng)信號(hào)分析：從數(shù)據(jù)到特性解讀

1. 時(shí)域分析：評(píng)估振動(dòng)強(qiáng)度與穩(wěn)定性

• 關(guān)鍵指標(biāo)計(jì)算：
  1. 有效值（RMS）：反映振動(dòng)平均強(qiáng)度（國(guó)標(biāo)推薦用振動(dòng)速度有效值作為驗(yàn)收指標(biāo)，如小型減速機(jī)≤4.5mm/s，中型≤7.1mm/s）；
  2. 峰值（Peak）：反映振動(dòng)沖擊峰值（如嚙合沖擊過(guò)大時(shí)，峰值會(huì)顯著高于有效值，一般峰值 / 有效值≤3）；
  3. 峭度（Kurtosis）：敏感于沖擊信號(hào)（正常振動(dòng)峭度≈3，若軸承磨損、齒面磕碰，峭度會(huì)增至 5 以上）；
• 分析結(jié)論：若時(shí)域波形無(wú)明顯尖峰、有效值穩(wěn)定（波動(dòng)范圍≤5%），說(shuō)明振動(dòng)平穩(wěn)；若存在周期性尖峰，可能是嚙合誤差或軸承缺陷導(dǎo)致的沖擊振動(dòng)。

2. 頻域分析：識(shí)別激勵(lì)源與共振風(fēng)險(xiǎn)

• 核心步驟：
  1. 提取特征頻率：先計(jì)算減速機(jī)關(guān)鍵部件的理論特征頻率，再與頻譜峰值對(duì)比：
     • 嚙合頻率 f_z = z?×n?/60（z?為擺線輪齒數(shù)，n?為輸入軸轉(zhuǎn)速 r/min）；
     • 軸承外圈頻率 f_outer = (1 - d/D×cosα)×z_b×n_b/60（d 為滾動(dòng)體直徑，D 為軸承節(jié)圓直徑，α 為接觸角，z_b 為滾動(dòng)體數(shù)，n_b 為軸承轉(zhuǎn)速）；
  2. 頻譜峰值匹配：
     • 若嚙合頻率處出現(xiàn)高幅值峰值，說(shuō)明嚙合沖擊是主要振動(dòng)源（可能是齒形誤差、針齒節(jié)距誤差）；
     • 若軸承特征頻率處峰值突出，可能是軸承磨損、安裝偏斜；
     • 若某一頻率峰值隨轉(zhuǎn)速變化而移動(dòng)，且與轉(zhuǎn)速成正比，可能是轉(zhuǎn)子不平衡；
  3. 共振判斷：若頻譜中某一峰值頻率與箱體 / 部件的固有頻率重疊，且幅值顯著高于其他頻率（≥2 倍），說(shuō)明存在共振風(fēng)險(xiǎn)。

3. 模態(tài)分析：確定固有振動(dòng)特性

• 測(cè)試方法：采用 “錘擊法”（適用于小型減速機(jī)）或 “激振器法”（適用于中大型減速機(jī)）；
  1. 錘擊法：用力錘（帶力傳感器）敲擊箱體關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)，采集加速度信號(hào)，通過(guò)傳遞函數(shù)識(shí)別固有頻率；
  2. 激振器法：用電磁激振器對(duì)箱體施加掃頻激勵(lì)（50-2000Hz），記錄振動(dòng)響應(yīng)，獲取固有頻率和振型；
• 分析結(jié)論：若固有頻率與嚙合頻率、軸承頻率的差值＜15%，需通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化（如加厚壁厚、增設(shè)加強(qiáng)筋）調(diào)整固有頻率，避免共振。

4. 諧響應(yīng)分析（仿真輔助）

• 輸入實(shí)際工況下的激勵(lì)載荷（如嚙合力、軸承反力），模擬箱體在不同頻率下的振動(dòng)響應(yīng)；
• 輸出振動(dòng)幅值分布云圖，識(shí)別箱體薄弱區(qū)域（如振動(dòng)幅值集中的側(cè)壁、軸承座），為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供靶向依據(jù)。

四、振動(dòng)特性綜合判定標(biāo)準(zhǔn)

五、工程應(yīng)用示例

1. 測(cè)點(diǎn)布置：輸入 / 輸出軸承座（徑向 + 軸向）、箱體中部側(cè)壁、底座（共 6 個(gè)測(cè)點(diǎn)）；
2. 工況測(cè)試：空載 1500r/min、額定負(fù)載 1500r/min，采集振動(dòng)加速度信號(hào)；
3. 信號(hào)分析：
   • 時(shí)域：額定負(fù)載下振動(dòng)速度有效值 3.8mm/s，峭度 3.2，波形平穩(wěn)；
   • 頻域：嚙合頻率 f_z=12×1500/60=300Hz，頻譜中 300Hz 處有峰值（幅值 1.2m/s2），無(wú)其他特征頻率峰值突出；
   • 模態(tài)：箱體固有頻率 420Hz，與嚙合頻率差值 37%，無(wú)共振；
4. 綜合結(jié)論：該減速機(jī)振動(dòng)特性優(yōu)良，嚙合振動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)共振與故障風(fēng)險(xiǎn)。

總結(jié)：振動(dòng)特性評(píng)估的核心邏輯

評(píng)估的本質(zhì)是 “通過(guò)測(cè)試捕捉振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)分析定位激勵(lì)源，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)判定特性優(yōu)劣”。工程中需結(jié)合評(píng)估目標(biāo)（優(yōu)化 / 診斷 / 驗(yàn)收）調(diào)整測(cè)試方案，優(yōu)先關(guān)注 “振動(dòng)強(qiáng)度、特征頻率、固有頻率” 三大核心，既要量化數(shù)據(jù)指標(biāo)，也要結(jié)合結(jié)構(gòu)特性與工況解讀數(shù)據(jù)背后的物理意義，最終為減速機(jī)的設(shè)計(jì)改進(jìn)、質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù)。