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参数

部件（Component）	齿轮齿数（No. of Gear Teeth）	啮合频率（Mesh Freq. (Hz)）
输入小齿轮（Input pinion）	19	1900
输入锥齿轮（Input bevel gear）	71	1900
太阳轮（Sun gear）	27	568
行星轮（Planet gear）	35	568
齿圈（Ring gear）	99	568

一、传动说明

这是一份齿轮传动系统部件的参数表，包含以下关键信息：

1. 部件类型：涵盖输入小齿轮、输入锥齿轮、太阳轮、行星轮、齿圈，对应传动系统不同功能组件。
2. 齿轮齿数：每个部件的齿轮 teeth 数量，是齿轮设计和传动比计算的基础参数。
3. 啮合频率：齿轮啮合时的频率（单位 Hz ），反映齿轮运转时的动态特性。例如输入小齿轮和输入锥齿轮啮合频率均为 1900Hz ，说明二者配对传动；太阳轮、行星轮、齿圈啮合频率均为 568Hz ，属于同一组行星排的啮合频率，可用于振动分析、故障诊断（如通过频谱识别啮合频率异常判断齿轮故障 ）。

好的，根据您提供的两张图片中的信息，我们可以清晰地还原贝尔206B-1（OH-58）主旋翼变速箱的传动原理。

这是一个两级传动的变速箱：

1. 第一级：螺旋锥齿轮传动 - 改变动力传递方向。
2. 第二级：行星齿轮传动 - 实现大的减速比。

其传动路径和原理如下图所示：

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二、关键参数与计算验证

根据您提供的表1数据（输入转速6000 RPM或100 Hz），我们可以验证一些关键频率：

• 采样频率 (Input RPM): 526个mat文件，每个文件4个通道（传感器），每个通道405405个数据，振动数据是同步平均的（即游动齿平均），因此数据是根据轴角（或转数）而不是时间重新采样的，每个数据文件的数据长度相当于约 6.1 秒（输出轴旋转 35 圈，因此 35 / 5.73333 = 6.1），基于标称输出轴转速 5.73333 Hz。原始数据的原始采样率为 65573.77049180328 Hz，由 NI-DAQ 板卡确定，但与平均数据无关。因此，用于计算齿间游动平均值的重采样率为行星齿轮每转 99 圈或行星架每转 35 圈 405405 个样本。
• 输入轴转频: 6000 RPM / 60 = 100 Hz
• 螺旋锥齿轮啮合频率: 输入小齿轮齿数 * 输入轴转频 = 19 teeth * 100 Hz = 1900 Hz ✅
• 行星级啮合频率（GMF）: 太阳轮齿数 * 太阳轮绝对转频 = 27 teeth * 21.05 Hz ≈ 568 Hz ✅

📍 传感器位置与监测点

图1中标注的四个传感器位置分别用于监测不同的故障特征：

1. 输入小齿轮：监测1900Hz附近的啮合频率及其边带。
2. 齿圈前：监测568Hz附近的啮合频率及其边带。
3. 齿圈左：监测轴承的故障特征频率（如外圈、内圈、滚动体故障频率）。
4. 齿圈后：监测行星轮通过内齿圈局部缺陷时产生的低频冲击（如5.73Hz）。

这个变速箱的传动设计非常经典：

• 锥齿轮级高效地改变了动力方向。
• 行星齿轮级在紧凑的空间内实现了巨大的减速比，输出低转速、高扭矩的动力来驱动主旋翼。

根据贝尔206B-1主旋翼变速箱的传动原理和具体参数，我们现在可以系统地计算各个关键零件的理论故障特征频率。

三、计算基础参数

• 采样频率 (Input RPM): 原始数据的原始采样率为 65573.77049180328 Hz
• 输入转速 (Input RPM): 6000 RPM
• 输入转频 (Input Shaft Freq, $f_{input}$): $\frac{6000}{60}=100\text{ Hz}$
• 行星架转频 (Carrier Freq, $f_c$)): 约 5.73 Hz (根据图1标注)
• 啮合频率 (Gear Mesh Frequency, GMF): 568 Hz (根据表1)

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1. 螺旋锥齿轮级故障特征频率

部件	故障特征	计算公式	计算值 (Hz)
输入小齿轮	转频	$f_{input}=100\text{ Hz}$	100
(19齿)	局部故障频率	$1\times f_{input}$	100
		$2\times f_{input}$	200
锥齿轮	转频	$f_{input}\times \frac{N_{pinion}}{N_{bevel}}=100\times \frac{19}{71}$	26.76
(71齿)	局部故障频率	$1\times 26.76\text{ Hz}$	26.76
啮合点	啮合频率	$N_{pinion}\times f_{input}=19\times 100$	1900

故障征兆：在振动频谱中，若在1900 Hz的啮合频率及其谐波（3800 Hz, 5700 Hz…）周围出现以100 Hz或26.76 Hz为间隔的边带，通常表明螺旋锥齿轮副中存在局部故障（如点蚀、裂纹）。

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2. 行星齿轮级故障特征频率

行星齿轮系统的故障特征频率计算最为复杂，因为存在行星轮的公转和自转。

部件	故障特征	计算公式	计算值 (Hz)
太阳轮	绝对转频	$f_c\times (1+\frac{N_r}{N_s})=5.73\times (1+\frac{99}{27})$	26.76 (与锥齿轮同轴)
(27齿)	局部故障频率 (FTF)	$\frac{N_r}{N_s}\times f_c=\frac{99}{27}\times 5.73$	21.0
	故障通过频率	$N_{planets}\times f_c=4\times 5.73$	22.92
行星轮	自转转频	$f_c\times \frac{N_r}{N_p}=5.73\times \frac{99}{35}$	16.21
(35齿, 4个)	公转转频	$f_c=5.73$	5.73
	局部故障频率 (FTF)	$2\times f_c\times \frac{N_r}{N_p}=2\times 5.73\times \frac{99}{35}$	32.42
内齿圈	局部故障频率	$N_{planets}\times f_c=4\times 5.73$	22.92
(99齿, 固定)	行星轮通过频率	$N_{planets}\times f_c=4\times 5.73$	22.92
行星架	转频	$f_c=5.73$	5.73
啮合点	啮合频率 (GMF)	$N_s\times (f_s)=27\times 26.76\approx 568$	568

故障征兆：

• 太阳轮/行星轮故障：在568 Hz的啮合频率及其谐波周围，出现以太阳轮FTF（21.0 Hz） 或行星轮FTF（32.42 Hz） 为间隔的边带。
• 内齿圈故障：在啮合频率周围出现以行星轮通过频率（22.92 Hz） 为间隔的边带。
• 行星轮局部故障：其振动信号还会被其公转频率（5.73 Hz） 调制。

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3. 行星轮轴承故障特征频率

行星轮轴承的故障频率计算需要其几何参数（滚子数、节径、接触角等），这些参数通常未在您提供的资料中给出。但其计算逻辑如下：

故障类型	大致计算公式（需具体参数）	说明
内圈故障	$BPFI\approx \frac{N_b}{2}\times f_{rotor}\times (1+\frac{B_d}{P_d}\cos \theta )$	$f_{rotor}$ 为行星轮自转频率（16.21 Hz）
外圈故障	$BPFO\approx \frac{N_b}{2}\times f_{rotor}\times (1-\frac{B_d}{P_d}\cos \theta )$	外圈固定，故障频率稳定，在频谱中表现为清晰谱线
滚动体故障	$BSF\approx \frac{P_d}{2\times B_d}\times f_{rotor}\times (1-(\frac{B_d}{P_d}\cos \theta {)}^2)$
保持架故障	$FTF\approx \frac{1}{2}\times f_{rotor}\times (1-\frac{B_d}{P_d}\cos \theta )$

关键点：即使没有精确几何参数，也应知道行星轮轴承的所有故障频率都以其自转频率（16.21 Hz） 为基频，并被其公转频率（5.73 Hz） 调制。因此，在频谱中寻找以~16.21 Hz及其倍频为间隔的谱线，是诊断行星轮轴承故障的起点。

总结与故障诊断策略

1. 定位啮合频率：首先在频谱中找到1900 Hz（锥齿轮）和568 Hz（行星齿轮）的啮合频率及其谐波。
2. 寻找边带：这是诊断的关键。仔细观察啮合频率谱线两侧是否存在边带。
   • 边带间隔为 100 Hz → 怀疑输入小齿轮。
   • 边带间隔为 26.76 Hz → 怀疑锥齿轮或太阳轮。
   • 边带间隔为 21.0 Hz → 怀疑太阳轮局部故障。
   • 边带间隔为 22.92 Hz → 怀疑内齿圈或行星轮通过频率。
   • 边带间隔为 32.42 Hz → 怀疑行星轮局部故障。
3. 低频段分析：在低频段（< 100 Hz）寻找 5.73 Hz（行星架/行星轮公转）、16.21 Hz（行星轮自转）、21.0 Hz（太阳轮FTF）等频率成分，它们本身的幅值升高也可能预示相应部件的故障。
4. 包络谱分析：对原始振动信号（或经滤波后的信号）进行包络谱分析，能极大地增强对轴承和齿轮局部故障冲击的识别能力，是诊断这类故障最有效的方法之一。

注：作者水平有限，可能有错误，欢迎指正。