兩級行星齒輪裂紋故障動力學建模與動態(tài)特性研究.pdf

1、行星齒輪傳動系統(tǒng)因性能優(yōu)異，常作為機械系統(tǒng)核心部件，現(xiàn)已廣泛應用于風機、盾構機、直升機以及船舶等大型機械設備中。但因其結構復雜而常工作在低速、重載等惡劣工況下，噪聲和各類故障已嚴重影響其安全、可靠運行。據(jù)統(tǒng)計，齒根裂紋是齒輪傳動系統(tǒng)的一種常見故障，因其早期故障微弱易被忽略，常進一步演變?yōu)閿帻X、缺齒等嚴重故障。因此非常有必要建立齒根裂紋故障的動力學模型，研究不同程度的齒根裂紋故障對行星齒輪系統(tǒng)動態(tài)響應的影響，為行星齒輪的故障診斷與可靠性研

2、究提供必要信息。本文的主要研究工作及結果簡述如下：
　　(1)針對現(xiàn)有齒根裂紋模型存在的不足，本文提出了改進的齒根裂紋模型，設定齒根裂紋沿著深度和寬度兩個方向同時呈拋物線狀擴展，避免了單一方向和直線設定的過分簡化引入的誤差?；?CREO建立了20種不同程度的齒根裂紋模型，用以模擬齒根裂紋擴展的不同階段，為后續(xù)研究裂紋程度對行星齒輪系統(tǒng)的影響奠定了基礎。
　　(2)針對純剛體模型無法準確反映行星齒輪特征的問題，本文將含齒根裂

3、紋故障的第一級太陽輪和作為級間連接的第一級行星架為柔性體，參照行星齒輪箱實驗臺，基于CREO、ADAMS和ANSYS，構建了兩級行星齒輪箱的剛柔耦合動力學模型，使之能夠更準確反映行星齒輪的運行情況，并兼顧計算效率，從而獲得系統(tǒng)動態(tài)響應，為后續(xù)信號分析提供了必要依據(jù)。
　　(3)針對含不同裂紋程度的行星齒輪系統(tǒng)，本文通過對振動響應的頻譜特征與統(tǒng)計特征的分析，獲得裂紋故障對系統(tǒng)影響的定量分析結果。通過對比解析模型，驗證了剛柔耦合模型的

4、正確性；對比純剛體模型和剛柔耦合模型的仿真信號，證明了剛柔耦合模型更適用于故障系統(tǒng)分析；通過對比不同裂紋程度的統(tǒng)計特征，從同深度裂紋和同寬度裂紋兩個角度定量分析了齒根裂紋對系統(tǒng)性能的影響，并獲得篩選出具有故障靈敏度的指標，為行星齒輪性能退化與可靠性研究提供有價值的參考。
　　(4)以 ERPHM實驗室的動力傳動系統(tǒng)故障診斷綜合試驗臺(DDS)為依托設計實驗，通過加工獲得不同程度的齒根裂紋故障，在和仿真模型中相同的工況下進行試驗與信