【摘要】：齒輪傳動作為機械傳動系統(tǒng)中重要組成部分,因其結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、傳動比穩(wěn)定等特性廣泛應(yīng)用于船舶、礦山機械、汽車等行業(yè)。而齒輪作為齒輪傳動系統(tǒng)中關(guān)鍵部件,常因加工精度、嚙合誤差和內(nèi)外激勵的影響,運行過程中易出現(xiàn)各種故障,嚴重影響齒輪使用壽命;再者齒輪傳動系統(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、齒面點蝕等)的二級齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性,分析齒輪故障因素對系統(tǒng)動載荷的影響,能夠為故障診斷提供一定的判斷依據(jù),具有一定的實際應(yīng)用價值。本文以漸開線直齒輪構(gòu)成的二級齒輪傳動系統(tǒng)為研究對象,考慮了時變嚙合剛度對系統(tǒng)的影響,結(jié)合有限元法計算了齒輪時變嚙合剛度,將計算得到的時變嚙合剛度作為內(nèi)激勵,引入故障因素,構(gòu)建了二級齒輪傳動系統(tǒng)動力學模型,對比分析了含典型故障的二級齒輪傳動系統(tǒng)的動載荷變化特征以及振動特性。本文主要的研究結(jié)論有:1.齒輪時變嚙合剛度是引起齒輪傳動系統(tǒng)產(chǎn)生振動沖擊的主要原因。準確計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、齒面點蝕故障的齒輪的時變嚙合剛度。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重影響齒輪嚙合剛度,影響齒輪嚙合數(shù)目;齒面點蝕對嚙合剛度影響較小。2.為了分析故障因素對齒根應(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,由于齒輪嚙合剛度的改變會對輪齒嚙合過程中造成沖擊作用,使系統(tǒng)動載荷幅值增大,動載荷時域中出現(xiàn)瞬時激增現(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載荷波動最為明顯,齒面點蝕對系統(tǒng)影響相對較弱;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(高速級),對高速級影響較明顯,而故障齒出現(xiàn)在第二級(低速級),對齒輪系統(tǒng)兩級均存在較大影響。
【學位授予單位】：新疆大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH132.41

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