高功率密度的傳動系統(tǒng)是我國國防、能源、交通運(yùn)輸、航空航天等領(lǐng)域所迫切需要的關(guān)鍵裝置與系統(tǒng)。行星輪系由于體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、承載能力強(qiáng)、傳動轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于船舶、風(fēng)電、交通運(yùn)輸、航空航天以及工程機(jī)械等現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備中。由于行星系統(tǒng)中的齒輪長期工作在低速重載等惡劣工況下,系統(tǒng)內(nèi)齒輪故障頻發(fā),成為了制約行星齒輪傳動系統(tǒng)向高可靠性、長壽命發(fā)展的關(guān)鍵因素,其中剝落故障是齒輪系統(tǒng)中最為常見的失效形式之一,其故障的發(fā)生將會嚴(yán)重影響行星齒輪傳動系統(tǒng)的安全性以及可靠性,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐蔀?zāi)難性的事故。因此,開展行星輪系的剝落故障激勵以及振動動態(tài)響應(yīng)特性分析,具有重要的學(xué)術(shù)理論價(jià)值與工程意義。行星齒輪傳動系統(tǒng)不同于定軸齒輪系,由于其復(fù)雜的自身結(jié)構(gòu)與內(nèi)部激勵,具有眾多獨(dú)特的振動特性。例如,由于內(nèi)部的多對齒輪嚙合副以及行星架的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn),行星齒輪系統(tǒng)的振動響應(yīng)比普通定軸齒輪系更為復(fù)雜。對于行星齒輪系,中心輪與各個(gè)行星輪同時(shí)嚙合,每個(gè)嚙合副產(chǎn)生的振動信號具有一定的相似性,但由于嚙合相位差的存在,一些構(gòu)件的振動形式被抑制或中和,而一些構(gòu)件的振動形式則被增強(qiáng),故障的引入更是加劇了行星輪動態(tài)響應(yīng)分析的難度。因此,本文針對剝落故障行星輪系響應(yīng)特征問題,開展了一系列剝落故障行星輪系的故障激勵與動態(tài)響應(yīng)特性的研究,主要研究工作總結(jié)如下:(1)根據(jù)齒根圓角圓心所在位置,基于齒根圓角在基圓內(nèi)與基圓外兩種情況,提出了一個(gè)精確考慮齒根圓與基圓之間勢能的時(shí)變嚙合剛度的解析改進(jìn)模型,針對齒根圓角圓心所在位置,研究了不同參數(shù)條件下輪齒時(shí)變嚙合剛度的改進(jìn)算法。研究了非剝落對稱導(dǎo)致的豎直方向的扭轉(zhuǎn)力矩對嚙合剛度的影響,提出了一種考慮扭轉(zhuǎn)能量的齒面剝落故障嚙合剛度的計(jì)算方法,得出了計(jì)算非對稱剝落的輪齒嚙合剛度的理論模型。(2)利用集中質(zhì)量法,建立了含剝落故障的行星輪系系統(tǒng)動力學(xué)模型,并結(jié)合各個(gè)輪齒嚙合位置之間的相位關(guān)系,精確研究了不同構(gòu)件上的剝落故障進(jìn)入嚙合的耦合條件。基于此模型,對不同故障激勵位置的系統(tǒng)動力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了仿真分析,分析了不同故障條件下系統(tǒng)的振動響應(yīng),并基于其動態(tài)結(jié)果的頻譜圖,得到了不同故障激勵位置的特征故障頻率,分析了剝落故障尺寸以及剝落偏距對系統(tǒng)振動響應(yīng)的影響。(3)考慮了振動傳遞路徑的時(shí)變效應(yīng)以及不同位置處剝落故障對測得信號的調(diào)制作用,建立了行星齒輪箱傳感器安裝位置處的振動信號的數(shù)學(xué)解析模型,研究了剝落故障行星齒輪箱的振動特性,為由于齒輪系中局部剝落缺陷導(dǎo)致出現(xiàn)在某些頻率點(diǎn)位置處的邊帶成分提供合理的解釋,闡明了剝落故障激勵所產(chǎn)生的特征與外部安裝在箱體上的振動傳感器所觀測到的信號特征之間的映射關(guān)系,其結(jié)論可用于確定齒面剝落故障所引入的附加頻率分量所在位置。(4)搭建了行星輪系齒面剝落故障試驗(yàn)臺,將故障分別植入太陽輪、行星輪以及齒圈,開展了剝落故障位置影響系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)測試實(shí)驗(yàn),通過對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)果,驗(yàn)證了理論研究的正確性。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH132.41
【部分圖文】：

任何行星輪系的故障都可能伴隨著整個(gè)風(fēng)機(jī)的災(zāi)難性損壞，如圖1.1 所示。美國陸軍 UH-60A 黑鷹直升機(jī)主傳動系統(tǒng)中的行星輪故障被認(rèn)為是導(dǎo)致飛行安全事故發(fā)生的最大潛在因素[1]。圖 1.1 由輪齒故障引起的風(fēng)機(jī)事故Fig. 1.1 Catastrophe caused by the gear failure in a wind turbine

算得到了單齒綜合剛度，法建立了精確的輪齒剛度有，Ma[12]通過建立多齒嚙合度。有限元法計(jì)算精度較建模與計(jì)算。相較于有限算嚙合剛度提供了一個(gè)更高-16,41]根據(jù) ISO 6336-1-2006 與時(shí)變嚙合剛度激勵簡化為將齒輪簡化為與齒型相似的得到了廣泛的應(yīng)用。李亞鵬影響，提出了基于石川公式單的優(yōu)點(diǎn)，但其理論基礎(chǔ)確計(jì)算輪齒故障參數(shù)或齒

但其理論基礎(chǔ)精確計(jì)算輪齒故障參數(shù)或齒圖 1.2 石川公式法Fig. 1.2 Ishikawa’s methods有漸開線齒廓的直齒輪的輪將齒輪變形分解為彎曲、剪
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2875238