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文檔簡介
1、齒輪傳動是重要且應用廣泛的機械傳動方式。齒面剝落失效是齒輪傳動常見故障,失效的產生將嚴重影響機械傳動系統(tǒng)的可靠運行、安全性,影響設備性能或甚至造成嚴重安全后果。預防齒輪失效產生造成的安全事故成為重點,因此有必要開展齒輪故障的振動機理與響應特征研究工作。然而,齒輪系統(tǒng)運動參量、零部件相互、不同影響因素的強耦合、非線性特征,加之工作環(huán)境的惡劣性導致齒輪傳動系統(tǒng)激勵較為復雜:不僅動力裝置和載荷工況存在形式多樣性特點,且存在原動機或負載方面產生
2、的外部復雜激勵的影響,且同時存在時變嚙合剛度、齒輪傳動誤差等故障所引起的多種內部激勵等,這就造成了齒輪故障振動機理與特征辨識的極大困難,嚴重阻礙了齒輪故障振動機理和特征辨識相關理論的研究。因此開展齒輪故障的齒輪系統(tǒng)動態(tài)激勵及振動機理理論與實驗研究,則具有重要的理論和應用工程價值。
在分析直齒圓柱齒輪嚙合剛度算法的基礎上,論文對齒面剝落對嚙合剛度的影響進行了研究,考慮齒面剝落導致的邊緣接觸對時變嚙合剛度的影響因素,推導了復合接觸
3、剛度算法,并建立了考慮邊緣接觸的時變嚙合剛度計算模型。分析了齒面剝落的不同程度擴展對時變嚙合剛度的影響,獲得了考慮邊緣接觸影響的齒輪嚙合剛度的突變特性。建立了6自由度圓柱直齒輪系統(tǒng)動力學模型,對齒輪傳動系統(tǒng)進行動態(tài)響應信號仿真計算分析,獲取了齒面剝落在各工況下對齒輪系統(tǒng)的動態(tài)響應特性的影響。同時通過輪齒表面剝落故障實驗,驗證了輪齒表面剝落故障動力學模型的正確性。
本文針對齒面剝落故障的齒輪系統(tǒng)動態(tài)激勵及系統(tǒng)響應動態(tài)特性進行,主
4、要的研究內容如下:
?、籴槍X面剝落邊緣接觸對時變嚙合剛度影響的問題,分析了含有齒面剝落齒對接觸過程,提出了復合接觸剛度新算法,同時建立了接觸剛度計算的有限元模型,計算了不同齒面剝落的齒輪嚙合接觸剛度并與新算法計算結果進行了比較,驗證了新算法的正確性。
②考慮邊緣接觸因素,計算了邊緣接觸剛度的時變嚙合剛度,并分析了齒面剝落在寬度、長度和深度三個方向擴展對時變嚙合剛度的影響,解明了考慮邊緣接觸影響的齒輪嚙合剛度的突變特性
5、。
③建立了單級6自由度圓柱直齒輪系統(tǒng)動力學模型,利用龍格-庫塔法求解,計算了不同工況下正常齒輪和齒面剝落齒輪的的動態(tài)響應信號,并結合信號時域和頻域分析,分析了動態(tài)響應仿真結果,獲得了故障與動態(tài)響應之間的特性。同時比較分析了考慮邊緣接觸剛度算法與傳統(tǒng)剛度算法的計算結果,驗證了其優(yōu)越性。
?、艽罱溯嘄X表面剝落故障實驗臺,開展了剝落擴展、轉速變化和負載變化三方面影響系統(tǒng)動態(tài)響應測試實驗。并結合信號時域和頻域分析方法以及時
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