齒輪傳動系統(tǒng)故障模擬方法的研究.pdf

1、齒輪傳動由于具有承載能力大、傳動精度高、傳動功率恒定等特點，所以被廣泛的應用于機械、汽車、航天航空等各個領域。但是由于齒輪系統(tǒng)本身的結構復雜、工作環(huán)境惡劣等因素的影響，使得齒輪傳動系統(tǒng)往往很容易出現(xiàn)故障。其中有些故障會對生產造成很大的影響，甚至可能引發(fā)嚴重的安全事故，所以避免齒輪傳動系統(tǒng)發(fā)生故障具有非常重要的意義。
　　 而在齒輪傳動系統(tǒng)故障中，有高達60％的故障是由齒輪類故障引發(fā)的，因此齒輪故障的研究成為了一項十分重要的工作。

2、
　　 在齒輪的各種失效形式中，齒根裂紋的存在往往會降低輪齒的嚙合剛度，使輪齒齒廓偏離嚙合位置，導致輪齒不能正確嚙合，在故障輪齒入嚙和脫嚙時引起的沖擊載荷進一步增大，如果形成惡性循環(huán)，裂紋就會迅速擴展，最終導致斷齒或其它事故的發(fā)生，所以掌握裂紋在系統(tǒng)運轉過程中的動態(tài)響應，就顯得尤為重要了。利用計算機對齒輪傳動系統(tǒng)進行動態(tài)仿真，既可以模擬其運行行為和工作狀態(tài)，還可以證實該系統(tǒng)功能和性能的可用性及可靠性，從而降低設計成本，縮短開發(fā)周

3、期，并提高產品的可靠性。因此，本文通過有限元分析和數值計算相結合的方法模擬了單級齒輪傳動系統(tǒng)在有、無裂紋狀態(tài)下系統(tǒng)的動態(tài)響應，主要完成了以下幾方面的工作:
　　 1)對齒輪常見的失效形式、特征及影響齒輪失效的主要因素進行了分析。
　　 2)通過ANSYS的APDL語言，采用自底向上的建模方法分別建立無故障和含齒根裂紋的兩對標準漸開線直齒圓柱齒輪的有限元模型，通過有限元分析得到齒輪副嚙合過程中接觸點的應力云圖和齒輪的扭轉角

4、度。
　　 3)利用有限元分析得到的齒輪嚙合扭轉角計算出一定扭矩下，輪齒完成一次嚙合時所有位置的扭轉嚙合剛度值，分別得到有、無裂紋齒輪的扭轉嚙合剛度曲線，并對兩條曲線的變化規(guī)律和存在的差異進行比較分析。
　　 4)建立齒輪傳動系統(tǒng)的動力學模型，采用MATLAB的數值計算方法對動力學方程組進行求解，分別得到有裂紋和無裂紋齒輪系統(tǒng)的動力學仿真曲線，分析裂紋對系統(tǒng)動態(tài)響應的影響。
　　 5)設計試驗，測量實際運轉過程中