齒輪傳動系統(tǒng)因具有傳動精度高、適用范圍廣、傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點被廣泛應用于多種機械裝備。然而,由于齒輪傳統(tǒng)系統(tǒng)的工作環(huán)境惡劣,齒輪副、支承滾動軸承等關(guān)鍵部件容易未達到設(shè)計壽命就出現(xiàn)故障,從而引發(fā)齒輪傳動系統(tǒng)失效,嚴重影響機械裝備的安全性與平穩(wěn)性。雖然已有大量診斷方法應用于齒輪傳動系統(tǒng)故障識別,但這些多用于處理齒輪傳動系統(tǒng)振動信號,以此判斷齒輪傳動系統(tǒng)關(guān)鍵部件的運行狀況。由于齒輪傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜,存在眾多接觸界面,齒輪副、支承滾動軸承等關(guān)鍵部件產(chǎn)生的振動信號頻率混雜,無疑給齒輪傳動系統(tǒng)故障的精確識別帶來了一定難度,急需進行齒輪傳動系統(tǒng)故障機理研究給予輔助,尤其是部件故障對齒輪傳動系統(tǒng)振動特性的影響規(guī)律。因此,本文針對齒根裂紋和支承滾動軸承局部故障等典型故障對齒輪傳動系統(tǒng)振動特性的影響規(guī)律進行研究,具體內(nèi)容如下:(1)采用能量法計算赫茲接觸剛度、彎曲剛度、剪切剛度、徑向壓縮剛度和基體柔性變形剛度,綜合形成齒輪副時變嚙合剛度,與集中質(zhì)量法和拉格朗日方程相結(jié)合建立齒輪副8自由度動力學模型,齒根裂紋故障通過彎曲剛度和剪切剛度引入齒輪副動力學模型,形成含齒根裂紋齒輪副振動特性分析方法,深入分... 

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

嚙合剛度變化示意圖[33]

工程碩士學位論文13=22(2.4)=22(2.5)式中：為嚙合作用力，、和分別表示彎曲勢能、剪切變形能和徑向壓縮變形能；、和分別表示對應的彎曲剛度、剪切剛度和徑向壓縮剛度。能量法是把漸開線直齒圓柱齒輪的輪齒簡化為變截面的懸臂梁，其中單個輪齒嚙合受力示意圖如圖2.2所示。圖2.2齒輪嚙合輪齒受力示意圖根據(jù)懸臂梁的變形理論可知：=∫[()]220(2.6)=∫1.2220(2.7)=∫220(2.8)式中：表示嚙合點與基圓之間的水平距離；表示嚙合點與輪齒對稱線之間的距離；和分別表示齒輪的彈性模量和剪切模量，二者之間的關(guān)系為：=2(1+)(2.9)和分別表示距離基圓處輪齒截面的慣性矩和截面積，其計算公式為：

工程碩士學位論文152.2.3基體柔性變形剛度的計算能量法計算齒輪副時變嚙合剛度時，將齒輪基體假設(shè)為剛性，忽略輪齒根部的彈性輪緣變形，以致計算得到的齒輪時變嚙合剛度存在較大誤差。為彌補這一缺陷，Sainsot根據(jù)彈性圓環(huán)理論，對齒根處過渡圓角發(fā)生變形所儲存的能量進行研究，將位移、應力以及外載荷用傅里葉級數(shù)來表示，假設(shè)齒輪為剛性而齒輪基體為與輪齒寬度相同的彈性圓環(huán)，外徑為齒根圓，內(nèi)徑為齒輪軸孔，輪齒固定在齒根圓上。當外載荷沿嚙合線作用于輪齒表面時，圓環(huán)彈性變形引起輪齒產(chǎn)生位移，通過對計算的變形量精確擬合，得到嚙合狀態(tài)下齒輪基體柔性變形對應的剛度計算公式[92]：1=0{()2+()+(1+20)}(2.24)圖2.3齒輪基體變形的幾何參數(shù)[33]式中：表示齒輪基體柔性變形對應的剛度；表示齒根圓處的齒厚；表示齒輪嚙合線與輪齒對稱軸線的交點到基圓的最短距離；參數(shù)、、和可根據(jù)以下多項式進行計算：=2+2++++(2.25)式中：系數(shù)、、、、和的取值見表2.1；表示齒根圓半徑與齒輪軸孔半徑的比值；表示齒根圓上一個輪齒跨度角的一半。它們的計算公式如下：=(2.26)=1[2+20()+20](2.27)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于模態(tài)分析的裂紋齒輪特征識別[J]. 岑宇暉,徐進友,王亮,丑述銘,白溢文.  機械工程師. 2020(01)
[2]含雙裂紋齒輪副輪齒裂紋擴展壽命分析[J]. 劉文光,戴文柯,豐霞瑤.  潤滑與密封. 2019(12)
[3]滾動軸承-錐齒輪傳動系統(tǒng)非線性動力學[J]. 王靜,崔巍,王瑾,宋姣姣.  時代汽車. 2019(18)
[4]裂紋故障對斜齒輪時變嚙合剛度及振動響應的影響分析[J]. 林騰蛟,郭松齡,趙子瑞,魏靜.  振動與沖擊. 2019(16)
[5]新型阻尼環(huán)對轉(zhuǎn)子-齒輪傳動系統(tǒng)彎扭耦合振動的減振研究[J]. 王逸龍,曹登慶,楊洋,張立偉.  振動與沖擊. 2018(22)
[6]齒輪傳動系統(tǒng)耦合故障下的故障特性研究[J]. 王鑫,徐玉秀,武寶林.  振動與沖擊. 2017(12)
[7]齒輪箱非線性耦合系統(tǒng)的動力學分析[J]. 王志東,霍睿,張道坤.  計算力學學報. 2016(06)
[8]基于振動響應機理的軸承故障定量診斷及量化分析[J]. 崔玲麗,張宇,鞏向陽,張建宇.  北京工業(yè)大學學報. 2015(11)
[9]一種考慮軸承缺陷影響的機構(gòu)動力學分析方法[J]. 許立新,楊玉虎.  機械工程學報. 2015(19)
[10]基于接觸有限元的齒輪-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動態(tài)特性分析[J]. 張濤,王建軍,吳勇軍.  機械工程學報. 2015(19)

博士論文
[1]復雜轉(zhuǎn)子耦合系統(tǒng)有限元建模及其動力特性研究[D]. 費鐘秀.浙江大學 2013

碩士論文
[1]深溝球軸承單、多點故障動力學復合模型與振動特性分析[D]. 王凱.蘭州理工大學 2019
[2]軸裂紋與齒輪故障耦合的動力學建模及仿真分析[D]. 平思濤.重慶大學 2018
[3]滾動軸承系統(tǒng)局部缺陷位移激勵動力學建模及振動響應分析[D]. 康建雄.蘭州理工大學 2017
[4]故障齒輪時變嚙合剛度計算方法及其動力學建模仿真[D]. 王久健.石家莊鐵道大學 2015
[5]齒輪時變嚙合剛度改進算法及剛度激勵研究[D]. 李亞鵬.大連理工大學 2009



本文編號：2909111