齒輪傳動(dòng)形式作為常見的機(jī)械設(shè)備動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞形式,廣泛應(yīng)用于金屬切削機(jī)床、電力系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械、冶金機(jī)械等工業(yè)設(shè)備中起到關(guān)鍵作用。齒輪機(jī)構(gòu)具有傳動(dòng)比穩(wěn)定、傳動(dòng)效率高、使用壽命長以及結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn),能夠在不同的工業(yè)環(huán)境下完成動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞任務(wù)。然而,齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)長期工作在高溫、灰塵、高速重載等惡劣環(huán)境下,同時(shí)其本身結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,導(dǎo)致齒輪箱易出現(xiàn)故障,這將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在故障未發(fā)生或早期故障時(shí),利用狀態(tài)監(jiān)測方法對齒輪箱進(jìn)行故障診斷并采取相應(yīng)措施,保證設(shè)備的正常運(yùn)行具有重要的實(shí)際意義。目前,采用廣域信號的診斷方法是機(jī)械故障診斷的主要方法之一,所謂:廣域信號的診斷方法就是利用安裝在箱體軸承座上的振動(dòng)傳感器來觀測箱體內(nèi)部傳動(dòng)關(guān)鍵零件的運(yùn)行狀態(tài)。但是,基于廣域振動(dòng)信號診斷方法的成功率不高,尤其是早期多類故障同時(shí)發(fā)生時(shí)的情況。究其原因,其核心問題是對傳動(dòng)關(guān)鍵零件多種故障同時(shí)發(fā)生時(shí),因故障間相互耦合影響,導(dǎo)致系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性變化的規(guī)律未解明和掌握。要從根本上解決關(guān)鍵傳動(dòng)設(shè)備中齒輪與軸的高可靠性、高可維護(hù)性和長壽命等核心技術(shù)問題,就必須解決齒輪與軸的剛度激勵(lì)及位移激勵(lì)耦合機(jī)理問題、軸裂紋和齒輪故... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

軸裂紋與齒輪故障耦合關(guān)鍵問題Fig.1.1Thekeyproblemofcouplingofshaftcrackandgearfaults

如圖1.2 所示，分析了各類齒輪動(dòng)力學(xué)問題的建模方法與求解方法，并闡述了振動(dòng)響應(yīng)的分析方法以及齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用方向。 圖 1.2 齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論體系[7] Fig. 1.2 Theoretical system of gear system dynamics [7] 分析系統(tǒng)方面，起初是以一對齒輪副組成的簡單系統(tǒng)作為研究對象，這存在一定的局限性。隨著研究深入，開始將包含齒輪、軸、軸承和箱體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜系統(tǒng)作為研究對象來全面研究齒輪系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，并可研究與齒輪系統(tǒng)相關(guān)的種種問題。齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究者往往根據(jù)研究的不同問題，對動(dòng)力學(xué)模型不斷地進(jìn)行改進(jìn)。Kasuba 和 Evans 等[9]于 1981 年提出考慮傳遞載荷，齒形誤差等因素計(jì)算時(shí)變嚙合剛度的新方法，這種方法適用于研究高重合度直齒輪副。Bahgat 等[10]于 1983 年提出在輪齒接觸很小的一段周期的三個(gè)離散位置進(jìn)行調(diào)和級數(shù)滿足算法的新方法，這種方法可以對直齒輪副進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。Kumar 等[11]于 1985 年提出一種用狀態(tài)空間法對直齒輪系進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的方法，這種方法計(jì)算較為迅速并有著

圖 1.3 齒根裂紋擴(kuò)展路徑[34]: (a) 通過輪齒, (b) 通過輪體 Fig. 1.3 Propagation path of tooth root crack [34] : (a) tooth, (b) gear rim 國內(nèi)學(xué)者也在齒根裂紋機(jī)理方面進(jìn)行了研究，郭宏威等[46]于1991年利用輪齒有限元模型得到位于從“嚙合點(diǎn)”到對側(cè)過渡圓弧中點(diǎn)的一個(gè)“拋物面”為輪齒斷裂的危險(xiǎn)截面，分析輪齒斷裂原因提出了新的輪齒抗斷裂強(qiáng)度的計(jì)算公式。邵忍平等[47-48]于2004年建立含裂紋輪齒的動(dòng)力學(xué)模型，模擬分析了輪齒裂紋產(chǎn)生后輪齒的動(dòng)力響應(yīng)及動(dòng)力特性，研究了裂紋位置與裂紋尺寸對齒輪結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響。張延超等[49]于2006年分別建立了正常與故障齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，研究了輪齒裂紋對齒輪嚙合剛度的影響以及對整個(gè)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力特性的影響。顧浩[50]于2007年基于有限元法與線彈性斷裂力學(xué)理論研究了齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)對齒根裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子以及齒根裂紋擴(kuò)展趨勢的影響。馬銳等[51]于2011年建立了齒輪副扭振動(dòng)力學(xué)模型，研究了裂紋的非線性動(dòng)力學(xué)機(jī)理。林騰蛟等[52]于2012年基于線彈性斷裂力學(xué)理論和邊界元法建立了含齒根裂紋的圓柱齒輪三維模型，研究了裂紋前緣應(yīng)力強(qiáng)度因子的變化、齒根裂紋的擴(kuò)展軌跡以及裂紋擴(kuò)展壽命。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]基于邊緣接觸時(shí)變剛度的輪齒表面剝落動(dòng)力學(xué)模型與響應(yīng)特征[J]. 邵毅敏,王新龍,劉靜,陳再剛.  振動(dòng)與沖擊. 2014(15)
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[7]開閉裂紋轉(zhuǎn)軸剛度的解析研究[J]. 王宗勇,林偉,聞邦椿.  振動(dòng)與沖擊. 2010(09)
[8]點(diǎn)蝕與剝落對齒輪扭轉(zhuǎn)嚙合剛度影響的分析[J]. 安春雷,韓振南.  振動(dòng)、測試與診斷. 2008(04)
[9]裂紋故障對齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力特性的影響[J]. 張延超,邵忍平,劉宏昱.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2006(10)
[10]齒輪典型故障診斷研究[J]. 蘭芳.  四川冶金. 2006(01)

碩士論文
[1]漸開線齒輪齒根斷裂力學(xué)分析[D]. 顧浩.南京航空航天大學(xué) 2007



本文編號：3390424