【摘要】：齒輪傳動(dòng)作為機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中重要組成部分,因其結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比穩(wěn)定等特性廣泛應(yīng)用于船舶、礦山機(jī)械、汽車等行業(yè)。而齒輪作為齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中關(guān)鍵部件,常因加工精度、嚙合誤差和內(nèi)外激勵(lì)的影響,運(yùn)行過(guò)程中易出現(xiàn)各種故障,嚴(yán)重影響齒輪使用壽命;再者齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)常在重載、高速環(huán)境下工作,摩擦、磨損加劇易引發(fā)齒輪故障,甚至造成設(shè)備損壞和經(jīng)濟(jì)損失。因此深入研究含典型故障(斜裂紋、貫通裂紋、齒面斷裂、齒面點(diǎn)蝕等)的二級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,分析齒輪故障因素對(duì)系統(tǒng)動(dòng)載荷的影響,能夠?yàn)楣收显\斷提供一定的判斷依據(jù),具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文以漸開(kāi)線直齒輪構(gòu)成的二級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象,考慮了時(shí)變嚙合剛度對(duì)系統(tǒng)的影響,結(jié)合有限元法計(jì)算了齒輪時(shí)變嚙合剛度,將計(jì)算得到的時(shí)變嚙合剛度作為內(nèi)激勵(lì),引入故障因素,構(gòu)建了二級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,對(duì)比分析了含典型故障的二級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)載荷變化特征以及振動(dòng)特性。本文主要的研究結(jié)論有:1.齒輪時(shí)變嚙合剛度是引起齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)沖擊的主要原因。準(zhǔn)確計(jì)算嚙合剛度是研究齒輪嚙合特性的關(guān)鍵,本文考慮了故障因素對(duì)嚙合剛度的影響,結(jié)合有限元法得到了含齒根裂紋、齒面斷裂、齒面點(diǎn)蝕故障的齒輪的時(shí)變嚙合剛度。研究發(fā)現(xiàn):裂紋深度引起的嚙合剛度變化相比裂紋角度引起的嚙合剛度變化明顯;貫通裂紋嚙合剛度相比裂紋深度嚙合剛度變化突出;齒面斷裂面的大小嚴(yán)重影響齒輪嚙合剛度,影響齒輪嚙合數(shù)目;齒面點(diǎn)蝕對(duì)嚙合剛度影響較小。2.為了分析故障因素對(duì)齒根應(yīng)力的影響,引入齒向載荷分配系數(shù),得到了典型故障形式的齒根應(yīng)力分布特征。通過(guò)調(diào)取接觸齒面的等效應(yīng)力,分析了接觸齒面間的應(yīng)力分布特征。分析結(jié)果表明:載荷分配呈非線性變化,裂紋深度變化引起的載荷分配比裂紋角度變化引起的載荷分配變化劇烈。無(wú)故障齒面應(yīng)力沿接觸線均勻分布,與貫通裂紋齒面應(yīng)力分布相似;而斜裂紋、齒面斷裂、齒面點(diǎn)蝕故障在故障部位出現(xiàn)應(yīng)力集中。3.輪齒出現(xiàn)故障時(shí),由于齒輪嚙合剛度的改變會(huì)對(duì)輪齒嚙合過(guò)程中造成沖擊作用,使系統(tǒng)動(dòng)載荷幅值增大,動(dòng)載荷時(shí)域中出現(xiàn)瞬時(shí)激增現(xiàn)象,并在頻域中伴隨出現(xiàn)調(diào)制現(xiàn)象。各典型故障中,裂紋與齒面斷裂引起的動(dòng)載荷波動(dòng)最為明顯,齒面點(diǎn)蝕對(duì)系統(tǒng)影響相對(duì)較弱;含故障齒的頻譜中出現(xiàn)明顯的邊頻帶,故障齒出現(xiàn)在第一級(jí)(高速級(jí)),對(duì)高速級(jí)影響較明顯,而故障齒出現(xiàn)在第二級(jí)(低速級(jí)),對(duì)齒輪系統(tǒng)兩級(jí)均存在較大影響。
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH132.41

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本文編號(hào)：2781155