故障齒輪時變剛度計算與動力學建模仿真研究
發(fā)布時間：2021-12-02 02:42
齒輪傳動系統(tǒng)由于其廣泛性大量應用于機械傳動中,是機械設備中故障頻率最高的部件。為了防止齒輪的突發(fā)故障引起的災難事故,有必要研究齒輪故障的機理與特征。齒輪傳動系統(tǒng)復雜的工作狀態(tài)及其負載都會對齒輪故障產生影響,因此對齒輪傳動系統(tǒng)的研究顯得極為困難,對齒輪傳動的故障預測技術帶來的阻礙是可想而知的。因此對齒輪故障的動力學建模與輪齒故障剛度的計算,具有重要的理論價值和工程價值。本文以單級圓柱直齒輪為研究對象,采用能量法建立了健康齒輪、磨損齒輪、裂紋齒輪和斷齒齒輪的時變嚙合剛度計算模型,對嚙合剛度的時變特性做了研究。本文又建立了齒輪傳動系統(tǒng)動力學模型,模擬了有故障和無故障齒輪傳動系統(tǒng)并得到了齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)響應,通過將有故障和無故障的系統(tǒng)動態(tài)響應進行比較分析,掌握不同故障對齒輪動力學特性的影響,為齒輪傳動系統(tǒng)故障診斷提供了理論依據。同時本文為了使齒輪傳動系統(tǒng)仿真更加方便,建立了齒輪傳動系統(tǒng)動力學仿真交互界面。本文主要的工作內容如下:（1）基于能量法分別對彎曲剛度、軸向壓縮剛度、剪切剛度、赫茲剛度和基體剛度進行了推導,最終得到健康齒輪時變嚙合剛度的計算模型。并通過數值計算軟件對剛度模型進行計算,得...
【文章來源】：華北電力大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：68 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２－１齒輪嚙合過程??２．２．３齒輪嚙合剛度計算方法??
切變形、軸向壓縮變形、赫茲接觸變形和基礎彈性變形引起的附加變形加上齒面嚙??合接觸變形的總和作為嚙合齒輪的綜合變形。??如圖２－２所示，通過材料力學法將輪齒簡化為二維變截面懸臂梁。Ｆ是作用在??輪齒上的嚙合力，嚙合力Ｆ可以分解為軸向作用力兄和徑向作用力凡，輪齒在軸??向力＾的作用下發(fā)生軸向壓縮變形，在徑向力八作用下發(fā)生剪切變形和基體柔性??變形，同時在徑向力和附加彎矩的作用下會產生彎曲變形，最后由于齒輪間的接觸??也會引起接觸變形。??個７??＆?ｒ?ｆ?ＮＳ?；??…多廣??＾＾?廣?——？?Ｌ?一??＾＾￣￣￣？??私２??Ｍ??？??圖２－２齒輪等效懸臂梁結構??（３）有限元法??有限元法在齒輪應力方面的有較早的歷史，在近兒十年中有限元法己有了長足??的發(fā)展。有限元法計算齒輪剛度的主要思想是：用三維軟件建模為齒輪迮模施然后??將建立好的三維齒輪模型導入有限元軟件屮并施加載荷，【丨算閃輪的變形Ｍ。在有??限元分析中，往往將輪齒嚙合點處理成集中力的作用卞點，這樣模擬的應力，〖十算??的結果實際上是集中力作用下的嚙合點變形。??９??
過程中的基本振動特性。在一定的意義上，單對齒輪副可以準確的反應齒輪動力學??系統(tǒng)的基本性質和基本特性，也為齒輪的動力學研宄提供了必要的研究理論和研宄??方法。所以單對齒輪副動力學模型一直是齒輪動力學研宄的核心問題［３７］。圖３－１是??單對漸開線直齒輪副的傳動模型。??／＿??Ｗ??識??Ｉ??圖３－１?ｔ齒輪傳動模型??１３??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]非線性系統(tǒng)相軌跡教學仿真平臺設計[J]. 張婧,蓋文東,高宏巖,盧曉. 實驗科學與技術. 2018(05)
[2]風機齒輪箱故障診斷技術研究綜述[J]. 周澤坤. 技術與市場. 2016(04)
[3]風機行星齒輪系統(tǒng)齒輪裂紋故障診斷[J]. 桂勇,韓勤鍇,李崢,褚福磊. 振動.測試與診斷. 2016(01)
[4]齒輪傳動系統(tǒng)故障診斷方法研究綜述[J]. 李懷俊,彭育強. 自動化儀表. 2015(10)
[5]基于改進能量法的直齒輪時變嚙合剛度計算[J]. 馬輝,逄旭,宋溶澤,楊健. 東北大學學報(自然科學版). 2014(06)
[6]斜齒輪動力學建模中嚙合剛度處理與對比驗證[J]. 王峰,方宗德,李聲晉. 振動與沖擊. 2014(06)
[7]輪齒嚙合綜合剛度的計算方法研究[J]. 劉越,劉大鹍,張祖智,戈紅霞. 車輛與動力技術. 2013(03)
[8]時變嚙合剛度算法修正與齒根裂紋動力學建模[J]. 萬志國,訾艷陽,曹宏瑞,何正嘉,王帥. 機械工程學報. 2013(11)
[9]故障齒輪嚙合剛度綜合計算方法[J]. 崔玲麗,張飛斌,康晨暉,胥永剛,高立新. 北京工業(yè)大學學報. 2013(03)
[10]含裂紋故障齒輪系統(tǒng)的非線性動力學研究[J]. 馬銳,陳予恕. 機械工程學報. 2011(21)
博士論文
[1]不同因素激勵下齒輪傳動動力學仿真及實驗研究[D]. 張靖.重慶大學 2012
碩士論文
[1]含齒根裂紋缺陷的齒輪系統(tǒng)動態(tài)特性分析[D]. 胡信鵬.吉林大學 2015
[2]基于時變嚙合剛度的齒輪傳動系統(tǒng)動力學研究[D]. 王一.東北大學 2014
[3]基于ANSYS的齒輪接觸應力與嚙合剛度研究[D]. 喬福瑞.大連理工大學 2013
[4]齒輪故障的動力學建模與輪齒裂紋剛度計算方法研究[D]. 王西.重慶大學 2012
本文編號：3527565
【文章來源】：華北電力大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：68 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２－１齒輪嚙合過程??２．２．３齒輪嚙合剛度計算方法??
切變形、軸向壓縮變形、赫茲接觸變形和基礎彈性變形引起的附加變形加上齒面嚙??合接觸變形的總和作為嚙合齒輪的綜合變形。??如圖２－２所示，通過材料力學法將輪齒簡化為二維變截面懸臂梁。Ｆ是作用在??輪齒上的嚙合力，嚙合力Ｆ可以分解為軸向作用力兄和徑向作用力凡，輪齒在軸??向力＾的作用下發(fā)生軸向壓縮變形，在徑向力八作用下發(fā)生剪切變形和基體柔性??變形，同時在徑向力和附加彎矩的作用下會產生彎曲變形，最后由于齒輪間的接觸??也會引起接觸變形。??個７??＆?ｒ?ｆ?ＮＳ?；??…多廣??＾＾?廣?——？?Ｌ?一??＾＾￣￣￣？??私２??Ｍ??？??圖２－２齒輪等效懸臂梁結構??（３）有限元法??有限元法在齒輪應力方面的有較早的歷史，在近兒十年中有限元法己有了長足??的發(fā)展。有限元法計算齒輪剛度的主要思想是：用三維軟件建模為齒輪迮模施然后??將建立好的三維齒輪模型導入有限元軟件屮并施加載荷，【丨算閃輪的變形Ｍ。在有??限元分析中，往往將輪齒嚙合點處理成集中力的作用卞點，這樣模擬的應力，〖十算??的結果實際上是集中力作用下的嚙合點變形。??９??
過程中的基本振動特性。在一定的意義上，單對齒輪副可以準確的反應齒輪動力學??系統(tǒng)的基本性質和基本特性，也為齒輪的動力學研宄提供了必要的研究理論和研宄??方法。所以單對齒輪副動力學模型一直是齒輪動力學研宄的核心問題［３７］。圖３－１是??單對漸開線直齒輪副的傳動模型。??／＿??Ｗ??識??Ｉ??圖３－１?ｔ齒輪傳動模型??１３??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]非線性系統(tǒng)相軌跡教學仿真平臺設計[J]. 張婧,蓋文東,高宏巖,盧曉. 實驗科學與技術. 2018(05)
[2]風機齒輪箱故障診斷技術研究綜述[J]. 周澤坤. 技術與市場. 2016(04)
[3]風機行星齒輪系統(tǒng)齒輪裂紋故障診斷[J]. 桂勇,韓勤鍇,李崢,褚福磊. 振動.測試與診斷. 2016(01)
[4]齒輪傳動系統(tǒng)故障診斷方法研究綜述[J]. 李懷俊,彭育強. 自動化儀表. 2015(10)
[5]基于改進能量法的直齒輪時變嚙合剛度計算[J]. 馬輝,逄旭,宋溶澤,楊健. 東北大學學報(自然科學版). 2014(06)
[6]斜齒輪動力學建模中嚙合剛度處理與對比驗證[J]. 王峰,方宗德,李聲晉. 振動與沖擊. 2014(06)
[7]輪齒嚙合綜合剛度的計算方法研究[J]. 劉越,劉大鹍,張祖智,戈紅霞. 車輛與動力技術. 2013(03)
[8]時變嚙合剛度算法修正與齒根裂紋動力學建模[J]. 萬志國,訾艷陽,曹宏瑞,何正嘉,王帥. 機械工程學報. 2013(11)
[9]故障齒輪嚙合剛度綜合計算方法[J]. 崔玲麗,張飛斌,康晨暉,胥永剛,高立新. 北京工業(yè)大學學報. 2013(03)
[10]含裂紋故障齒輪系統(tǒng)的非線性動力學研究[J]. 馬銳,陳予恕. 機械工程學報. 2011(21)
博士論文
[1]不同因素激勵下齒輪傳動動力學仿真及實驗研究[D]. 張靖.重慶大學 2012
碩士論文
[1]含齒根裂紋缺陷的齒輪系統(tǒng)動態(tài)特性分析[D]. 胡信鵬.吉林大學 2015
[2]基于時變嚙合剛度的齒輪傳動系統(tǒng)動力學研究[D]. 王一.東北大學 2014
[3]基于ANSYS的齒輪接觸應力與嚙合剛度研究[D]. 喬福瑞.大連理工大學 2013
[4]齒輪故障的動力學建模與輪齒裂紋剛度計算方法研究[D]. 王西.重慶大學 2012
本文編號：3527565
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